[科普中国]-垂直多轴钻孔机

垂直多轴钻孔机是一种钻孔机，有多个传动轴，工作方向是垂直于研究平面的。

原理在线路板上钻孔的常用方法有数控机械钻孔方法和激光钻孔方法等，现阶段以机械钻孔方法使用最多。随着高密度增层法线路板的普及，对盲孔的需求增加，激光钻孔加工方法应用有增加的势头。但是激光钻孔加工对被加工材料适应性较差、设备成本高及孔壁质量较低等原因，使得目前近90%的PCB 孔由机械钻孔机来实现。

结构介绍为提高效率降低成本，PCB 钻孔机多采用多主轴并列级联结构。目前应用最多的是六轴钻孔机。下面以其为例说明原理。主体为框架龙门式结构，主要部件分为：基础部件床身、横梁，x 轴、y轴及z 轴运动导向部件，工作台部件，主轴部件，其他辅助功能部件。PCB 钻孔机主要运动为x-y-z 三轴向直线运动和主轴的高速旋转运动。因为钻孔加工一般x、y 轴是采用点位控制，所以x、y 轴移动定位一般都是高速定位，而z 轴是直接工作轴，根据钻孔大小不一需要调整控制不同的进给速度。通过以上运动组合及一些辅助功能就可以实现在PCB 板的不同位置加工不同孔径的通孔与盲孔，同时也决定了PCB钻孔机的精度、速度等主要参数。床身及横梁组成的框架龙门式结构主要是对运动部件起支承作用，同时吸收机械运动部件产生的振动，为实现高刚度、高阻尼、低热变形，目前国内外有采用铸铁铸造及钢板焊接结构、天然花岗岩以及人造花岗岩等材料结构；在中国大陆的生产企业多采用天然花岗岩，花岗岩材?特性具有吸振好、动态特性好、隔热效果好、机械刚性高及低热膨胀系数等优点，但是它是不可再生资源，其量有限。中国台湾地区及日本多采用铸铁及钢板焊接结构，对材料及加工要求高。在欧洲主要采用的人造花岗岩，其铸造及加工技术也可以满足使用要求。1

组成部件性能分析钻头是PCB 板加工孔的刀具，由于钻头的直径越来越小，孔的分布密度的增大，再加上为满足不同行业的应用，需要在线路板基材中添加高脆性的材料，因此保障孔壁的品质及钻头折断率成为新的难点。钻头的品质决定于：材质、精度、刚度、形状及刃口粗糙度等参数。

吸尘系统主要是在钻孔过程中把产生的碎屑吸走，同时起到冷却钻头功能。在吸尘系统中吸屑罩起到至关重要的作用，其内部风道的结构形式会直接影响吸尘的效果，流动的碎屑也会对主轴及吸屑罩产生风蚀作用。2

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李斌 - 副教授 - 西南大学