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wyPCB外形加工之钻削工艺分析

  钻削是PCB外形加工工艺中的重要一环,其中钻头选择尤为关键。以钻尖和刀体之间连接强度高而着称的焊接式硬质合金钻头,能加工出表面粗糙度相当好、孔径公差小、位置精度高的孔。当拧紧锁紧螺钉时,皇冠钻能达到焊接钻头一样高的进给量。
  许多人错误地相信钻孔加工一定是在低进给量和低速下才能完成。这在过去曾经是正确的,但今天的硬质合金钻头的情形就不同了。事实上,用户选择正确的钻头后就能大幅提高生产率并全面降低每孔成本。
  对于最终用户来说有四种基本形式的具备硬质合金切削刃的钻头可选择:整体硬质合金、可转位刀片、焊接硬质合金钻尖和可换硬质合金钻尖。每一种在特定的应用里均有其优点。以下wy抄板做简要分析。
  第一种整体硬质合金钻头被用于现代的加工中心上。它由细颗粒硬质合金制造而成,并且有提高刀具寿命的TiAlN涂层,这些自定心的钻头因其特殊设计的切削刃而在大多数工件材料里获得极佳的切屑控制和排屑。整体硬质合金钻头的自定心的几何角度和良好的精度保证获得不需任何进一步加工的优质孔。
  可转位刀片钻头在钻削深度从2XD到5XD时覆盖很大的直径范围。它们既可用于旋转应用场合也可用于车床。对大多数工件材料而言这些钻头使用一种自定心的几何角度从而降低切削力并且切屑控制良好。
  焊接钻头加工的孔具有相当高的表面光洁度、较高的尺寸精度和良好的位置精度,无需进一步精加工。由于有冷却通孔,焊接钻尖钻头可用于加工中心、CNC车床或其它有足够稳定性和转速的机床。
  最后一种钻头形式将钢制的刀体和可换的叫做皇冠的整体硬质合金钻尖合在一起。这种钻头在提供和焊接钻头同等精度的前提下以更低的加工成本获得更高的生产率。这种具有硬质合金皇冠的新一代钻头提供精确的尺寸增量并且具有一种保证加工尺寸精度高的自定心几何角度。
  认真考虑公差和机床稳定性
  工厂应该根据加工上特定的公差来选择钻头。通常小直径孔的公差更紧。于是,钻头制造商通过指定公称孔径和上公差将钻头分类。在所有的钻头形式里,整体硬质合金组钻头的公差最紧。这使得它们成为钻公差极紧的孔的最佳选择。工厂能起往使用直径10mm的整体硬质合金钻头钻孔的公差为从0到+0.03mm。
  在一方面,焊接钻头或山高具有可换硬质合金皇冠的钻头加工出孔的公差为从0到+0.07mm。这些钻头经常是钻削生产加工的良好选择。可转位刀片钻头是工业界干重活的钻头。虽然它们的前期成本通常低于其它钻头,但这种钻头也具有最大的公差,依据直径/孔深比值公差可从0到+0.3mm。这意味着最终用户在需要孔的公差较大时可使用可转位刀片钻头,否则他们必须准备用镗刀进行孔的精加工。和孔的公差一起,工厂需要在选择过程中考虑机床的稳定性。因为稳定性对保证刀具寿命和钻削精度。工厂应该校验机床主轴、夹具和附件的状态。他们还应该考虑钻头的内在稳定性。例如,整体硬质合金钻头提供最佳的刚性,这使得它能得到很高的精度。
  在另一方面,可转位刀片钻头容易偏斜。这些钻头装有两个刀片--一个在中心的内侧刀片和在从内侧刀片向外延伸到边缘的刀片--最初只有一个刀片参加切削。这造成一种不稳定的引起钻头刀体偏斜的情形。而且钻头月长偏斜就越大。因此,工厂在使用4XD及以上的可转位刀片钻头时应该考虑在第一个毫米的加工时降低进给量并随后增加到正常进给量。焊接钻头和可换皇冠钻头被设计成两个对称的形成一种自定心几何角度的切削刃。这种稳定性高的切削设计允许钻头以全速的进给量进入工件。唯一的例外是当钻头和被加工表面不垂直时推荐在切入和切出时降低进给30%到50%。
  钢制钻头刀体允许轻微偏斜的发生,使它能成功应用于车床。而刚性好的整体硬质合金钻头可能容易折断,尤其当对工件定心不好时。不要忽视切屑很多工厂碰到排屑的问题。实际上,排屑差是钻削中最常见的问题,尤其是在加工低碳钢时。而且不管时使用什么样的钻头。工厂经常使用外冷却来解决这个问题,但是这仅对孔深小于1XD而且降低切削参数才行。否则,他们必须使用和孔径匹配的流量和压力的合适的冷却液。对于不具备主轴中心冷却的机床,工厂应该使用一种冷却液外转内装置。记住,孔越深排屑就越困难,而且需要更大的冷却压力。一直检查制造商推荐冷却液最小流量水平。在较低的流量下,降低进给量或许是必要的。检查生命周期成本生产率或每孔成本是影响当今钻削的最大动向。这意味着钻头制造商必须找到组合某些加工的办法而且还要开发能适应高进给量和高速加工的钻头。
  最新的有可换整体硬质合金刀头的钻头提供优越的经济性。取代要更换整个钻头刀体,最终用户只购买价格相当于重磨一支焊接钻头或整体硬质合金钻头的硬质合金刀头。这些皇冠更换方便而且精确,工厂能在一个钻头刀体上使用多个皇冠来钻削几个不同规格的空。这种模块化钻削系统降低直径从12mm到20mm的钻头的库存成本。
  另外,它消除当焊接钻头或整体硬质合金钻头重磨时需要备份钻头的成本。在审核每孔成本时,工厂还应该把总刀具寿命考虑进去。通常,对于工厂来说一支整体硬质合金钻头支能重磨7至10次,而一支焊接钻头只能重磨3至4次。另一方面,皇冠型式钻头的钢制刀体在加工钢件时至少可换20至30个皇冠。
  这里还有一个生产率的问题。焊接钻头或整体硬质合金钻头一定要重磨;因此,工厂倾向于降低速度以避免粘屑。但是可换刀头的钻头不必重磨,所以工厂能在加工时能用足进给量和速度而不用担心硬质合金材料的粘屑。
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