一种PCB钻机最优钻孔参数获取方法及钻孔测试系统技术方案

本发明专利技术提供一种PCB钻机最优钻孔参数获取方法及钻孔测试系统，需要对钻孔时X、Y、Z向进行钻孔切削力测试，其包括的步骤有：根据PCB钻机、板材和钻孔刀具的类型，设定Z向的参数，测试该方向的最优切削力；以所述的第一最优参数作为XY向的标准钻孔参数，设定该平面方向的参数，测试该方向的最优切削力；根据第一最优参数和第二最优参数，经数据处理后，得出最优钻孔参数；对最优钻孔参数进行验证测试。该钻孔测试系统，包括测力装置、钻孔机床，测力装置安装在钻孔机床上。本发明专利技术的有益效果是：可以在短时间内找到在不同板材和不同微钻头情况下的适合钻机的最优钻孔参数，提高钻机钻孔效率、精度和加工范围，减小微钻头断钻率和废品率。

【技术实现步骤摘要】
一种PCB钻机最优钻孔参数获取方法及钻孔测试系统
本专利技术涉及到PCB机床行业，尤其是针对不同PCB板材和微钻头情况下，获取机床的最优钻孔参数的方法，同时也提供对应使用上述方法的钻孔测试系统。
技术介绍
目前，行业上普遍使用的获取最优钻孔参数的方法是通过所有不同钻孔参数的组合，一组一组进行实验测试，最后通过检测获取最优钻孔参数。详细地说，机床上钻孔参数的设置有很多，如主轴转速S、进刀速F、刀具直径D、刀长补偿Z、刀具寿命N……。如此多的影响钻孔效率和孔品质的钻孔参数，不过大部分的钻孔参数设置均受制于刀具和板材，只有主轴转速S和进刀速F受制于机床。所以在获取最优钻孔参数过程中，目前的方法是针对不同板材和刀具，通过S与F的所有不同组合一一进行打板，并将所打板进行CPK和孔壁 粗糙度等方面的检测，最后通过一一对比，找出最优钻孔参数，如图Ia所示。如此做法不太现实，不仅费时、费力且浪费大量的财力。虽然可以根据钻孔情况优化一下组合情况，不过还是无法解决效率问题。
技术实现思路
为了克服目前测试方法浪费人力物力财力方面的不足，本专利技术提供一种新型的测试方法，该测试方法不仅能快速有效地找到适合钻机的最优钻孔参数，而且此方法简单易行，使用少量板材和钻头便可在短时间内找到适合钻机的最优钻孔参数。本专利技术提供的测试方法为一种PCB钻机最优钻孔参数获取方法，需要对钻孔时X、Y、z方向进行钻孔切削力测试，其中，Χ、Υ方向合成XY方向为平面方向，Z方向为垂直方向，其包括的步骤有根据PCB钻机、板材和钻孔刀具的类型，设定Z方向的参数，测试该方向的最优切削力；以所述的第一最优参数作为XY方向的标准钻孔参数，设定该平面方向的参数，测试该方向的最优切削力；根据第一最优参数和第二最优参数，经过数据处理后，得出最优钻孔参数；对最优钻孔参数进行验证测试。本专利技术的另一目的是提供一种对应使用上述PCB钻机最优钻孔参数获取方法的PCB钻孔测试系统，其包括测力装置、钻孔机床，测力装置安装在钻孔机床上。本专利技术的有益效果是，可以在短时间内找到在不同板材和不同微钻头情况下的适合钻机的最优钻孔参数，提闻钻机钻孔效率、精度和加工范围，减小微钻头断钻率和废品率，进而提高钻机的市场竞争力。而该系统可以使钻孔受力测试和钻孔加工同在一机床上进行，实现加工和测试设备一体化。附图说明下面参照附图结合实施方式对本专利技术进一步的描述。图Ia是旧获取PCB钻机最优钻孔参数方法的步骤图；图Ib是新获取PCB钻机最优钻孔参数方法的步骤图2是本专利技术实施例I中的测试PCB钻机最优钻孔参数获取方法的步骤图；图3是本专利技术实施例2中的测试PCB钻机Z方向的切削力的步骤图；图4是本专利技术实施例2中的测试PCB钻机XY方向的切削力的步骤图；图5是本专利技术实施例3中的测力计原理图；图6a是本专利技术实施例3中的Z方向的受力分析图；图6b是图6a中Z方向某一单孔的受力放大图；图7a是本专利技术实施例3中的S不变-F变化-Z向受力数据处理图；图7b是本专利技术实施例3中的F不变-S变化-Z向受力数据处理图； 图8a是本专利技术实施例3中的X方向的受力分析图；图8b是本专利技术实施例3中的Y方向的受力分析图；图8c是图8a和图8b的同坐标受力对比分析图；图9是本专利技术实施例3中的X方向和Y方向的受力数据处理图；图10是本专利技术实施例3得出的最优最优钻孔参数的CPK孔位精度测试图；图11是本专利技术实施例4的钻孔测试系统立体示意图。具体实施例为本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚表达，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。随着信息技术的快速发展，PCB印制电路板越来越微型化，使得向微型孔加工提出了巨大的挑战。在众多的微型孔加工方法中，应用最广泛、经济效益最高的仍是机械钻孔。所以需对微钻头的切削状态进行研究。切削力被认为是最能够代表微小钻头切削状态的信号。最终归结到一点就是对切削力进行测试分析。本专利技术解决技术问题采用的技术方案是通过测力平台研究微钻头的三维切削力以把握微钻头切削状态，从而找到适合PCB钻机针对PCB板材和微钻头的最优钻孔参数。前面所述，对于垂直的Z方向，S与F是受制于机床的钻孔参数，本专利技术通过测力平台，在不同PCB板材和微钻头情况下，单独改变S与单独改变F，测试不同S与F情况下的微钻头切削力，绘制出两条曲线，逐渐逼近，最终获取该方向的最优参数；对于平面的XY方向，采用S与F同时变化，测试不同S与F情况下的微钻头切削力，绘制出一条曲线，得出该方向的最优参数。最后结合两方向的最优参数得出最优钻孔参数。以下结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式进行详细的描述。实施例1，如图2所示的本专利技术的PCB钻机最优钻孔参数获取方法需要对钻孔时X、Y、Z方向进行钻孔切削力测试，其中，X、Y方向合成XY方向为平面方向，Z方向为垂直方向，本专利技术方法的工作原理为SlOl先根据PCB钻机、板材和钻孔刀具的类型，设定Z方向的参数，测试该方向的最优切削力该参数包括主轴转速S和进刀速F的标准钻孔参数、变化范围以及该变化范围内的若干组钻孔参数组合，对Z方向进行钻孔的切削力测试，得出该方向的第一最优参数；S102以所述的第一最优参数作为XY方向的标准钻孔参数，设定该平面方向的参数，测试该方向的最优切削力该参数包括主轴转速S、进刀速F的变化范围以及该变化范围内的若干组钻孔参数组合，对XY方向进行钻孔的切削力测试，得出该方向的第二最优参数；S103根据第一最优参数和第二最优参数，经过数据处理后，最终得出最优钻孔参数；S104对最优钻孔参数进行验证测试。如图Ib所示，该方法不需要逐一对每个钻孔进行测试，只要对应参数进行受力测试，将测试的受力值进行数据处理，便可得到最优钻孔参数。实施例2，在实施例I的基础上，对本专利技术的PCB钻机最优钻孔参数获取方法深入描述。 为提高测试效率，对于垂直的Z方向和平面的XY方向采取不同的参数变化方式。对于Z方向，确定标准钻孔参数后，针对主轴转速S和进刀速F单独变化来设定变化范围以及该变化范围内的若干组钻孔参数组合。如图3所示，对于测试Z方向切削力的工作步骤S201对应主轴转速S和进刀速F的单独变化的各组参数，每组参数测试若干个钻孔；S202利用每个钻孔的放大受力图估值，得出每组参数的受力平均值；S203把各组参数的受力平均值连成曲线，得出的最小值的对应参数为该方向的第一最优参数。对于XY方向，是以所述的第一最优参数作为XY方向的标准钻孔参数的，同步变化S和F的值，在本实施例中是同时同向同比例变化。如图4所示，对于测试XY方向切削力的工作步骤 S301对应主轴转速S和进刀速F的变化，分别在X方向和Y方向上，对每组参数测试若干个钻孔；S302取每个钻孔的最大值，得出每组参数的最大值的受力平均值；S303对应同一组参数下X和Y两个方向最大值进行平方和开方计算后得到该组钻孔平面上的钻孔受力最大值；S304把各组的钻孔受力最大值连成曲线，得出最小值的对应参数为XY方向的第二最优参数。在本实施例中，最优钻孔参数为第一最优参数和第二最优参数的平均值。在本实施例中，最后的验证测试还包括对孔壁粗糙度和CPK值的验证测试。实施例3是结合上述实施例，以对FR-4普通双面板的钻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PCB钻机最优钻孔参数获取方法，需要对钻孔时X、Y、Z方向进行钻孔切削力测试，其中，X、Y方向合成X？Y方向为平面方向，Z方向为垂直方向，其特征在于，其包括的步骤有：步骤A、根据PCB钻机、板材和钻孔刀具的类型，设定Z方向的参数，测试该方向的最优切削力：该参数包括主轴转速S、进刀速F的标准钻孔参数和变化范围以及该变化范围内的若干组钻孔参数组合，对Z方向进行钻孔的切削力测试，得出该方向的第一最优参数；步骤B、以所述的第一最优参数作为XY方向的标准钻孔参数，设定该平面方向的参数，测试该方向的最优切削力：该参数包括主轴转速S和进刀速F的变化范围以及该变化范围内的若干组钻孔参数组合，对XY方向进行钻孔的切削力测试，得出该方向的第二最优参数；步骤C、根据第一最优参数和第二最优参数，经过数据处理后，得出最优钻孔参数；步骤D、对最优钻孔参数进行验证测试。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋福民，陈百强，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，深圳市大族数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：