基于钻削力及摆角的精密微细钻头断钻监测关键技术研究
发布时间：2022-01-08 22:28
印制电路板（Printed Circuit Board,PCB）作为绝大多数电子产品和元器件连接载体和支撑,也被称为”电子产品之母”。随着科技发展,PCB也逐渐趋于小型化、高密度高集成化,由此带来钻头的微型化,这对机械钻孔和钻头要求提出了许多新问题。而其中,钻头的失效机理,尤其是断钻过程的研究将会成为制约行业发展的重要因素。本文就微钻断钻的预保护问题做出了一下探究和结论:（1）钻孔类型介绍、切削排出过程的分析、微钻断钻机理介绍。重点通过Kistler高精密微型测力平台分别对普通钻削过程和断钻这两种工作状态的轴向力和扭矩的数据信号进行观测,分析对比数据后可得出微钻开始折断时,会出现轴向力和扭矩的急剧增大,而且变化非常的明显。因此轴向力和扭矩的增大,是微钻断钻的主要原因。（2）基于轴向力和扭矩的断钻预测:通过半经验公式建模的方法建立扭矩和轴向力的半经验力学模型,然后通过实验和最小二乘法确定半经验公式里的参数,考虑到钻削噪声会加大实验误差,用Matlab信号处理工具箱中的滤波功能除去高频部分。求得理论建模中的两个未知参数。最终对比误差处理分析数据后,可观察到理论值和实验值虽然存在误差,但一致...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PCB上孔加工类型印制板的小型化和集成化发展意味着印制板需要高密度互连，这也因此促进HDI
基于钻削力及摆角的精密微细钻头断钻监测关键技术研究2的钻孔质量将直接影响着PCB的最终性能。目前印制板孔的加工方法应用广泛的主要包括机械钻孔和激光打孔[3]。激光打孔主要用于盲孔和埋孔的加工，但是加工效率并不是很高，且成本不低。而实际上应用最广的是数控机械钻孔，尤其是通孔的加工。因为数控钻孔的加工效率非常的高，非常适合大批量加工，成本相对来说降低，因此工业生产中应用范围最广。常见的孔加工类型如图1.1所示。图1.1PCB上孔加工类型印制板的小型化和集成化发展意味着印制板需要高密度互连，这也因此促进HDI印制电路板的发展[4]。HDI板通常是以多层电路板作为基板在逐层步线，从而提高其连接密度的印制板，如图1.2所示。层数的增多意味着刀具的长径比将不断增大，而这对微钻强度和刚度的要求也将会增大。微钻技术的发展将会成为制约HDI发展的关键因素。图1.2高密度互联板示意图[4]微钻削加工属于半封闭加工，微钻容屑空间不大，受刀具尺寸以及刀具强度的影响
蠖?黾覽11]。HongyanShi等人通过研究不同PCB材料配比属性的轴向力特性，发现轴向力随着进给速度的降低而下降，降低的纤维和平均的树脂含量轴向力性能会较好[12]。钻削仿真方面，S.Sahoo等人介绍了当前微钻钻削所面临的问题与挑战，并通过钻削不同工件和刀具材料的实验研究和有限元仿真相结合的方法，发现钻削过程应力变化和变形情况，仿真结果能很好的说明实际钻削过程[13]。MudduAllaparthi等人则通过三维有限元动态仿真的方法模拟多层板的微钻削过程，结果表明加工参数对印制板微钻削过程中的轴向力有很重要的影响[14]。图1.3单层板钻削过程在数学建模上，Kumar等人分析比较微钻和传统钻头的区别，建立了预测微钻钻削力的数学模型：主切削刃切屑形成的轴向力模型和无切屑形成的犁切效应力学模型（图1.4）。通过实验发现数学模型与实验结果有很好的一致性，但预测力比实验观察的力较小[15]。张好强介绍金属切削加工4种建立切削力模型方法：解析法、经验法、机械法和数值法，并依据滑移线场理论建立微钻主切削刃、第二切削刃力学模型和在横刃压进区看成一个刚性楔体建立数学模型[16]。Langella等人用半经验公式得出钻削复合材料轴向力和扭矩的半经验公式，得到了不同材料平均前角与轴向力和扭矩的理论和实验关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年全球刚性覆铜板产销情况及分析[J]. 祝大同. 覆铜板资讯. 2018(04)
[2]2017年全球刚性覆铜板产销情况及分析[J]. 祝大同. 覆铜板资讯. 2018 (04)
[3]印制电路板微孔机械钻削研究[J]. 王成勇,郑李娟,黄欣,李珊,廖冰淼,汤宏群,王冰,杨礼鹏. 印制电路信息. 2015(03)
[4]微细刀具与微钻削关键技术[J]. 李秋玥,贾晓鸣,张好强. 河北联合大学学报(自然科学版). 2014(03)
[5]印刷电路板用硬质合金微钻的发展现状与展望[J]. 望军,蒋显全,杨锦. 功能材料. 2014(04)
[6]微小钻头的失效研究[J]. 吴鲁淑,汤宏群. 机械设计与制造. 2012(07)
[7]PCB用微钻技术的趋势研究[J]. 陈海斌,付连宇,罗春峰. 印制电路信息. 2008(08)
[8]微细钻头折断的小波识别法[J]. 孙艳红,谢丽梅. 吉林工程技术师范学院学报. 2007(03)
[9]纳米技术在PCB用微钻中的应用[J]. 张家亮. 印制电路信息. 2004(02)
[10]微孔钻头易折断的原因及解决方法[J]. 瞿国权. 机械工人.冷加工. 2000(11)
博士论文
[1]微细钻削刀具设计及微钻削机理研究[D]. 张好强.北京理工大学 2015
[2]微细钻头钻削印刷电路板加工机理研究[D]. 郑李娟.广东工业大学 2011
[3]印刷电路板定位安装孔钻削研究[D]. 黄立新.广东工业大学 2011
[4]微钻头折断机理及钻削力在线监测的研究[D]. 孙艳红.吉林大学 2009
硕士论文
[1]印制电路板微钻结构优化[D]. 李之源.广东工业大学 2018
本文编号：3577400
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PCB上孔加工类型印制板的小型化和集成化发展意味着印制板需要高密度互连，这也因此促进HDI
基于钻削力及摆角的精密微细钻头断钻监测关键技术研究2的钻孔质量将直接影响着PCB的最终性能。目前印制板孔的加工方法应用广泛的主要包括机械钻孔和激光打孔[3]。激光打孔主要用于盲孔和埋孔的加工，但是加工效率并不是很高，且成本不低。而实际上应用最广的是数控机械钻孔，尤其是通孔的加工。因为数控钻孔的加工效率非常的高，非常适合大批量加工，成本相对来说降低，因此工业生产中应用范围最广。常见的孔加工类型如图1.1所示。图1.1PCB上孔加工类型印制板的小型化和集成化发展意味着印制板需要高密度互连，这也因此促进HDI印制电路板的发展[4]。HDI板通常是以多层电路板作为基板在逐层步线，从而提高其连接密度的印制板，如图1.2所示。层数的增多意味着刀具的长径比将不断增大，而这对微钻强度和刚度的要求也将会增大。微钻技术的发展将会成为制约HDI发展的关键因素。图1.2高密度互联板示意图[4]微钻削加工属于半封闭加工，微钻容屑空间不大，受刀具尺寸以及刀具强度的影响
蠖?黾覽11]。HongyanShi等人通过研究不同PCB材料配比属性的轴向力特性，发现轴向力随着进给速度的降低而下降，降低的纤维和平均的树脂含量轴向力性能会较好[12]。钻削仿真方面，S.Sahoo等人介绍了当前微钻钻削所面临的问题与挑战，并通过钻削不同工件和刀具材料的实验研究和有限元仿真相结合的方法，发现钻削过程应力变化和变形情况，仿真结果能很好的说明实际钻削过程[13]。MudduAllaparthi等人则通过三维有限元动态仿真的方法模拟多层板的微钻削过程，结果表明加工参数对印制板微钻削过程中的轴向力有很重要的影响[14]。图1.3单层板钻削过程在数学建模上，Kumar等人分析比较微钻和传统钻头的区别，建立了预测微钻钻削力的数学模型：主切削刃切屑形成的轴向力模型和无切屑形成的犁切效应力学模型（图1.4）。通过实验发现数学模型与实验结果有很好的一致性，但预测力比实验观察的力较小[15]。张好强介绍金属切削加工4种建立切削力模型方法：解析法、经验法、机械法和数值法，并依据滑移线场理论建立微钻主切削刃、第二切削刃力学模型和在横刃压进区看成一个刚性楔体建立数学模型[16]。Langella等人用半经验公式得出钻削复合材料轴向力和扭矩的半经验公式，得到了不同材料平均前角与轴向力和扭矩的理论和实验关系
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年全球刚性覆铜板产销情况及分析[J]. 祝大同. 覆铜板资讯. 2018(04)
[2]2017年全球刚性覆铜板产销情况及分析[J]. 祝大同. 覆铜板资讯. 2018 (04)
[3]印制电路板微孔机械钻削研究[J]. 王成勇,郑李娟,黄欣,李珊,廖冰淼,汤宏群,王冰,杨礼鹏. 印制电路信息. 2015(03)
[4]微细刀具与微钻削关键技术[J]. 李秋玥,贾晓鸣,张好强. 河北联合大学学报(自然科学版). 2014(03)
[5]印刷电路板用硬质合金微钻的发展现状与展望[J]. 望军,蒋显全,杨锦. 功能材料. 2014(04)
[6]微小钻头的失效研究[J]. 吴鲁淑,汤宏群. 机械设计与制造. 2012(07)
[7]PCB用微钻技术的趋势研究[J]. 陈海斌,付连宇,罗春峰. 印制电路信息. 2008(08)
[8]微细钻头折断的小波识别法[J]. 孙艳红,谢丽梅. 吉林工程技术师范学院学报. 2007(03)
[9]纳米技术在PCB用微钻中的应用[J]. 张家亮. 印制电路信息. 2004(02)
[10]微孔钻头易折断的原因及解决方法[J]. 瞿国权. 机械工人.冷加工. 2000(11)
博士论文
[1]微细钻削刀具设计及微钻削机理研究[D]. 张好强.北京理工大学 2015
[2]微细钻头钻削印刷电路板加工机理研究[D]. 郑李娟.广东工业大学 2011
[3]印刷电路板定位安装孔钻削研究[D]. 黄立新.广东工业大学 2011
[4]微钻头折断机理及钻削力在线监测的研究[D]. 孙艳红.吉林大学 2009
硕士论文
[1]印制电路板微钻结构优化[D]. 李之源.广东工业大学 2018
本文编号：3577400
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