PCB超高转速钻削中钻削温度影响机制与钻削力预测研究

发布时间：2017-07-29 16:28

  本文关键词：PCB超高转速钻削中钻削温度影响机制与钻削力预测研究

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【摘要】：印制电路板(Print circuit board,PCB)是各种电子电器产品中不可缺少的重要组成部分,而微孔加工则是PCB生产中的关键一步。随着电子产品的小型化、轻量化、多功能化和智能化,PCB上的微孔越来越小,孔与孔的间距也越来越小,对钻孔质量与钻头的寿命提出了更高的要求,给PCB机械钻孔带来了巨大的挑战。随着钻头尺寸的进一步缩小,钻削过程中的各种信号的采集也越来越难,而这些信号又与钻孔质量和钻头寿命等密切相关。本文对PCB超高转速钻削过程中微钻头温度的精确测量和钻削温度影响机制以及钻头钻削力的预测进行了研究。在PCB超高转速钻削过程中钻削温度的研究中,由于PCB用微钻头的尺寸非常小,本文采用红外热像仪测量微钻头钻尖的温度。在测量PCB用微钻头钻尖温度之前,先通过实验对PCB用微钻头材料的表面发射率进行了标定。然后,通过红外热像仪对PCB超高转速钻削过程中的钻削温度进行了测量。通过实验研究主轴转速、退刀速度和进给速度等主要钻削参数对PCB用微钻头温度的影响程度,结果表明主轴转速对钻头温度的影响最大,其次为退刀速度,进给速度对温度的影响非常小。对主轴转速来说,主轴转速从110krpm升到150krpm,钻头的平均温度先下降后上升;对退刀速度来说,退刀速度从150mm/s升到350mm/s,钻头温度先增加后减小。在PCB超高转速钻削过程中钻削力的研究中,以斜角切削理论与纤维增强型复合材料切削的力学模型为基础,建立了钻削力的半经验力学模型,采用力学模型与实验相结合的方法对两种不同尺寸的PCB用微钻头在不同进给速度下的钻削力进行了预测。在PCB超高转速钻削过程中钻削力的测量实验中,钻削力信号易受到机床振动及其他噪声的影响,本文通过MATLAB的信号处理工具箱(SPTOOL)对钻削力信号进行信号处理,有效提高信号的信噪比。力学模型的预测值与实验值比较接近,0.3mm微钻头的钻削力预测的相对误差在10%左右,0.11mm微钻头的钻削力预测的相对误差均小于10%,预测精度较高,可通过此方法对PCB超高速钻削中的钻削力进行预测。
【关键词】：印制电路板 微孔钻削 表面发射率 钻削温度 钻削力
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN41;TG52
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 PCB用微钻头的结构与涂层技术9-11
• 1.2.2 钻削温度测量研究11-13
• 1.2.3 钻削力研究13-14
• 1.3 本文研究目的及意义14-15
• 1.4 本文主要工作与创新点15-17
• 1.4.1 本文的主要内容15-16
• 1.4.2 本文的创新点16-17
• 第2章 红外测温基本原理与微钻头表面发射率标定17-26
• 2.1 红外辐射基本理论17-18
• 2.2 实际物体的红外辐射规律18-19
• 2.3 红外热像仪的工作原理19-21
• 2.4 表面发射率的标定方法21
• 2.5 微钻头表面发射率标定实验装置21-23
• 2.6 微钻头表面发射率标定的具体步骤23-24
• 2.7 微钻头表面发射率标定的结果24-25
• 2.8 本章小结25-26
• 第3章 PCB超高转速钻削的钻削温度影响机制26-40
• 3.1 PCB微孔钻削测温装置设计26-28
• 3.2 实验材料28-30
• 3.2.1 工件28-29
• 3.2.2 PCB用微钻头29-30
• 3.3 PCB微孔钻削过程中钻头温度的变化规律30-32
• 3.4 钻削温度影响机制的实验设计32-33
• 3.5 钻削温度实验结果及分析33-38
• 3.6 本章小结38-40
• 第4章 PCB超高转速钻削的钻削力预测40-58
• 4.1 PCB用微钻头与传统麻花钻的结构差异40-41
• 4.2 钻头的钻削力模型41-47
• 4.3 钻削力实验平台47-48
• 4.4 PCB超高转速的钻削力实验48-51
• 4.4.1 实验条件48-49
• 4.4.2 实验方案49
• 4.4.3 实验过程49-51
• 4.5 实验结果与数据处理51-54
• 4.6 钻削力的预测与误差54-56
• 4.7 本章小结56-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 总结58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间的研究成果66

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本文编号：590078