一文帶你讀懂PCB的機(jī)械加工技術(shù)

許多工廠錯(cuò)誤地相信鉆孔加工一定是在低進(jìn)給量和低速下才能完成。這在過(guò)去曾經(jīng)是正確的，但今天的硬質(zhì)合金鉆頭的情形就不同了。

事實(shí)上，用戶選擇正確的鉆頭后就能大幅提高生產(chǎn)率并全面降低每孔成本。 對(duì)于最終用戶來(lái)說(shuō)有四種基本形式的具備硬質(zhì)合金切削刃的鉆頭可選擇：整體硬質(zhì)合金、可轉(zhuǎn)位刀片、焊接硬質(zhì)合金鉆尖和可換硬質(zhì)合金鉆尖。每一種在特定的應(yīng)用里均有其優(yōu)點(diǎn)。

第一種整體硬質(zhì)合金鉆頭被用于現(xiàn)代的加工中心上。它由細(xì)顆粒硬質(zhì)合金制造而成，并且有提高刀具壽命的 TiAlN 涂層，這些自定心的鉆頭因其特殊設(shè)計(jì)的切削刃而在大多數(shù)工件材料里獲得極佳的切屑控制和排屑。整體硬質(zhì)合金鉆頭的自定心的幾何角度和良好的精度保證獲得不需任何進(jìn)一步加工的優(yōu)質(zhì)孔。

可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭在鉆削深度從 2XD 到 5XD 時(shí)覆蓋很大的直徑范圍。它們既可用于旋轉(zhuǎn)應(yīng)用場(chǎng)合也可用于車床。對(duì)大多數(shù)工件材料而言這些鉆頭使用一種自定心的幾何角度從而降低切削力并且切屑控制良好。

焊接鉆頭加工的孔具有相當(dāng)高的表面光潔度、較高的尺寸精度和良好的位置精度，無(wú)需進(jìn)一步精加工。由于有冷卻通孔，焊接鉆尖鉆頭可用于加工中心、CNC 車床或其它有足夠穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)速的機(jī)床。

最后一種鉆頭形式將鋼制的刀體和可換的叫做皇冠的整體硬質(zhì)合金鉆尖合在一起。這種鉆頭在提供和焊接鉆頭同等精度的前提下以更低的加工成本獲得更高的生產(chǎn)率。這種具有硬質(zhì)合金皇冠的新一代鉆頭提供精確的尺寸增量并且具有一種保證加工尺寸精度高的自定心幾何角度。

認(rèn)真考慮公差和機(jī)床穩(wěn)定性

工廠應(yīng)該根據(jù)加工上特定的公差來(lái)選擇鉆頭。通常小直徑孔的公差更緊。于是，鉆頭制造商通過(guò)指定公稱孔徑和上公差將鉆頭分類。 在所有的鉆頭形式里，整體硬質(zhì)合金組鉆頭的公差最緊。這使得它們成為鉆公差極緊的孔的最佳選擇。工廠能起往使用直徑 10mm 的整體硬質(zhì)合金鉆頭鉆孔的公差為從 0 到+0.03mm。

在另一方面，焊接鉆頭或山高具有可換硬質(zhì)合金皇冠的鉆頭加工出孔的公差為從 0 到+0.07mm。這些鉆頭經(jīng)常是鉆削生產(chǎn)加工的良好選擇。 可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭是工業(yè)界干重活的鉆頭。雖然它們的前期成本通常低于其它鉆頭，但這種鉆頭也具有最大的公差，依據(jù)直徑 / 孔深比值公差可從 0 到+0.3mm。這意味著最終用戶在需要孔的公差較大時(shí)可使用可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭，否則他們必須準(zhǔn)備用鏜刀進(jìn)行孔的精加工。

和孔的公差一起，工廠需要在選擇過(guò)程中考慮機(jī)床的穩(wěn)定性。因?yàn)榉€(wěn)定性對(duì)保證刀具壽命和鉆削精度。工廠應(yīng)該校驗(yàn)機(jī)床主軸、夾具和附件的狀態(tài)。 他們還應(yīng)該考慮鉆頭的內(nèi)在穩(wěn)定性。例如，整體硬質(zhì)合金鉆頭提供最佳的剛性，這使得它能得到很高的精度。 在另一方面，可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭容易偏斜。這些鉆頭裝有兩個(gè)刀片 -- 一個(gè)在中心的內(nèi)側(cè)刀片和在從內(nèi)側(cè)刀片向外延伸到邊緣的刀片 -- 最初只有一個(gè)刀片參加切削。這造成一種不穩(wěn)定的引起鉆頭刀體偏斜的情形。而且鉆頭月長(zhǎng)偏斜就越大。因此，工廠在使用 4XD 及以上的可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭時(shí)應(yīng)該考慮在第一個(gè)毫米的加工時(shí)降低進(jìn)給量并隨后增加到正常進(jìn)給量。

焊接鉆頭和可換皇冠鉆頭被設(shè)計(jì)成兩個(gè)對(duì)稱的形成一種自定心幾何角度的切削刃。這種穩(wěn)定性高的切削設(shè)計(jì)允許鉆頭以全速的進(jìn)給量進(jìn)入工件。唯一的例外是當(dāng)鉆頭和被加工表面不垂直時(shí)推薦在切入和切出時(shí)降低進(jìn)給 30%到 50%。鋼制鉆頭刀體允許輕微偏斜的發(fā)生，使它能成功應(yīng)用于車床。而剛性好的整體硬質(zhì)合金鉆頭可能容易折斷，尤其當(dāng)對(duì)工件定心不好時(shí)。 不要忽視切屑 很多工廠碰到排屑的問(wèn)題。實(shí)際上，排屑差是鉆削中最常見(jiàn)的問(wèn)題，尤其是在加工低碳鋼時(shí)。而且不管時(shí)使用什么樣的鉆頭。

工廠經(jīng)常使用外冷卻來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是這僅對(duì)孔深小于 1XD 而且降低切削參數(shù)才行。否則，他們必須使用和孔徑匹配的流量和壓力的合適的冷卻液。對(duì)于不具備主軸中心冷卻的機(jī)床，工廠應(yīng)該使用一種冷卻液外轉(zhuǎn)內(nèi)裝置。 記住，孔越深排屑就越困難，而且需要更大的冷卻壓力。

一直檢查制造商推薦冷卻液最小流量水平。在較低的流量下，降低進(jìn)給量或許是必要的。

檢查生命周期成本

生產(chǎn)率或每孔成本是影響當(dāng)今鉆削的最大動(dòng)向。這意味著鉆頭制造商必須找到組合某些加工的辦法而且還要開(kāi)發(fā)能適應(yīng)高進(jìn)給量和高速加工的鉆頭。 最新的有可換整體硬質(zhì)合金刀頭的鉆頭提供優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性。取代要更換整個(gè)鉆頭刀體，最終用戶只購(gòu)買價(jià)格相當(dāng)于重磨一支焊接鉆頭或整體硬質(zhì)合金鉆頭的硬質(zhì)合金刀頭。這些皇冠更換方便而且精確，工廠能在一個(gè)鉆頭刀體上使用多個(gè)皇冠來(lái)鉆削幾個(gè)不同規(guī)格的空。

這種模塊化鉆削系統(tǒng)降低直徑從 12mm 到 20mm 的鉆頭的庫(kù)存成本。另外，它消除當(dāng)焊接鉆頭或整體硬質(zhì)合金鉆頭重磨時(shí)需要備份鉆頭的成本。

在審核每孔成本時(shí)，工廠還應(yīng)該把總刀具壽命考慮進(jìn)去。通常，對(duì)于工廠來(lái)說(shuō)一支整體硬質(zhì)合金鉆頭支能重磨 7 至 10 次，而一支焊接鉆頭只能重磨 3 至 4 次。另一方面，皇冠型式鉆頭的鋼制刀體在加工鋼件時(shí)至少可換 20 至 30 個(gè)皇冠。 這里還有一個(gè)生產(chǎn)率的問(wèn)題。

焊接鉆頭或整體硬質(zhì)合金鉆頭一定要重磨；因此，工廠傾向于降低速度以避免粘屑。但是可換刀頭的鉆頭不必重磨，所以工廠能在加工時(shí)能用足進(jìn)給量和速度而不用擔(dān)心硬質(zhì)合金材料的粘屑。 和焊接鉆頭或整體硬質(zhì)合金鉆頭相比這種新式的皇冠型式的鉆頭還有更一致的刀具壽命。

在很多情況下，重磨后的鉆頭達(dá)不到新鉆頭的性能。這是因?yàn)橹啬r(shí)很難是切削刃形狀和刃口修磨和新鉆頭一模一樣。不恰當(dāng)?shù)娜锌谛弈?huì)使鉆頭更易粘屑，需要更大的扭矩或功率來(lái)加工，或生成更多的熱量，從而縮短刀具壽命。

審核編輯 黃昊宇