线路板数控钻床钻头研究

　　印制板钻孔用钻头有直柄麻花钻头、定柄麻花钻头和定柄铲形(undercut)钻头。直柄麻花钻头大都用于单头钻床，钻较简单的印制板或单面板，现在在大型的线路板生产厂中已很少见到，其钻孔深度可达钻头直径的10倍。在基板叠层不高的情况下，使用钻套可避免钻偏。 目前大部分的厂家使用数控钻床，数控钻床使用的是硬质合金的定柄钻头，其特点是能实现自动更换钻头。定位精度高，不需要使用钻套。大螺旋角，排屑速度快，适于高速切削。在排屑槽全长范围内，钻头直径是一个倒锥，钻削时与孔壁的磨擦小，钻孔质量较高。常见的钻柄直径有3.00mm和3.175mm。
　　一、钻头的材质
　　印制板钻孔用钻头一般都采用硬质合金，因为环氧玻璃布覆铜板对刀具的磨损特别快。所谓硬质合金是以碳化钨粉末为基体，以钴粉作粘结剂经加压、烧结而成。通常含碳化钨94％，含钴6％。由于其硬度很高，非常耐磨，有一定强度，适于高速切削。但韧性差，非常脆，为了改善硬质合金的性能，有的采用在碳化基体上化学汽相沉积一层5~7微米的特硬碳化钛（TIC）或氮化钛（TIN），使其具有更高的硬度。有的用离子注入技术，将钛、氮、和碳注入其基体一定的深度，不但提高了硬度和强度而且在钻头重磨时这些注入成份还能内迁。还有的用物理方法在钻头顶部生成一层金刚石膜，极大的提高了钻头的硬度与耐磨性。硬质合金的硬度与强度，不仅和碳化钨与钴的配比有关，也与粉末的颗粒有关。超微细颗粒的硬质合金钻头，其碳化钨相晶粒的平均尺寸在1微米以下。这种钻头，不仅硬度高而且抗压和抗弯强度都提高了。为了节省成本现在许多钻头采用焊接柄结构，原来的钻头为整体都是硬质合金，现在后部的钻柄采用了不锈钢，成本大大下降但是由于采用不同的材质其动态的同心度不及整体硬质合金钻头，特别在小直径方面。
　　二、钻头的使用
　　1.钻头应装在特制的包装盒里，避免振动相互碰撞。
　　2.使用时，从包装盒里取出钻头应及时装到主轴的弹簧夹头里或自动更换钻头的刀具库里。用完随即放回到包装盒里。
　　3.测量钻头直径要用工具显微镜等非接触式测量仪器，避免切削刃与机械式测量仪接触而被碰伤。
　　4.某些数控钻床使用定位环某些数控钻床则不使用定位环，如使用定位环的其安装时的深度定位一定要准确，如不使用定位环其钻头装到主轴上的伸长度要调整一致，多主轴钻床更要注意这一点，要使每个主轴的钻孔深度要一致。如果不一致有可能使钻头钻到台面或无法钻穿线路板造成报废。
　　5.平时可使用40倍立体显微镜检查钻头切削刃的磨损。
　　6。要经常检查主轴和弹簧夹头的同心度及弹簧夹头的夹紧力，同心度不好会造成小直径的钻头断钻和孔径大等情况，夹紧力不好会造成实际转速与设置的转速不符合，夹头与钻头之间打滑。
　　7.定柄钻头在弹簧夹头上的夹持长度为钻柄直径的4~5倍才能夹牢。
　　8.要经常检查主轴压脚。压脚接触面要水平且与主轴垂直不能晃动，防止钻孔中产生断钻和偏孔。
　　9.钻床的吸尘效果要好，吸尘风可降低钻头温度，同时带走粉尘减少摩擦产生高温。
　　10.基板叠层包括上、下垫板要在钻床的工作台上的一孔一槽式定位系统中定位牢、放平。使用胶粘带需防止钻头钻在胶带上使钻头粘附切屑，造成排屑困难和断钻。
　　11.订购厂商的钻头，入厂检验时要抽检其4％是否符合规定。并100％的用10~15倍的显微镜检查其缺口、擦伤和裂纹。
　　12.钻头适时重磨，可增加钻头的使用和重磨次数，延长钻头寿命，降低生产成本和费用。通常用工具显微镜测量，在两条主切削刃全长内，磨损深度应小于0.2mm。重磨时要磨去0.25mm。普通的定柄钻头可重磨3次，铲形头（undercut)的钻头可重磨2次。翻磨过多其钻孔质量及精度都会下降，会造成线路板成品的报废。过度的翻磨效果适得其反。
　　13.当由于磨损且其磨损直径与原来相比较减小2％时，则钻头报废。
　　14.钻头参数的设置在一般情况下，厂商都提供一份该厂生产钻头的钻孔的转速和下速的参数表，该参数仅仅是参考，实际还要工艺人员经过实际使用得出一个符合实际情况的钻头的转速和下速参数，通常实际参数与参考的参数有区别但是相差不会太多。
　　目前，钻头的生产厂商很多，分国内和进口。国内的产品与国外的产品相比稍有差距，价格当然进口也稍贵一些，市场上也有由台湾和香港生产的，以及部份台湾生产打美国和欧洲品牌的钻头，相比之下使用欧美和日本进口的钻头质量稳定，虽然价格稍贵但是对于工艺人员来说物有所值，在实际使用过程中由于钻头品质发生的问题概率非常少，如生产的产品要求较高建议使用进口钻头，欧美的钻头硬度较高而日本较软，欧美的钻头宁折不弯使用中不容易发生偏孔但断的机率较高一些，日本的钻头柔韧性较好不容易断但钻孔容易出现偏孔偏特别是小钻头。在实际使用的过程中可根据需求选用。