印刷电路板超细微孔钻削加工及其关键技术

基于PCB板业的发展现状,全面阐述了PCB板孔加工的基本情况,分析了国内外在PCB微机械加工的加工过程、钻削力与加工质量、钻头设计、钻头磨损与折断、机械钻孔孔位精度与机床动态性能等方面的研究现状。指出超微细孔其钻削加工尺寸属于介观尺度,多层PCB基材材料性能呈非线性且各向异性明显,钻刃磨损规律及刀具失效形式较为复杂,加工质量评价体系特殊等加工特点。提出目前亟待研究的关键理论问题包括PCB钻削去除机理、钻头失效机理、表面创成过程建模与质量控制、钻削系统工艺优化、钻头的优化设计与制造等方面。     

机械微钻削技术的研究现状

随着工业产品的需求不断向微型化、小型化、精密化方向发展,对微制造技术提出了挑战。与传统MEMS等微制造技术相比,微细机械加工方法在制造高精度、形状复杂的微小零件时具有独特优势。机械微钻削技术是微细机械加工方法的重要组成,广泛用于各种工业领域。受刀具尺度的影响,需要对微钻削技术进行一些列理论和技术的研究。因此从微钻头几何形状、微钻刃磨、微钻削机理、微钻削润滑、微钻涂层技术几个方面系统地介绍了机械微钻削技术研究现状,为该技术的深入研究提供参考。     

超声振动辅助钻削技术综述

麻花钻钻孔是机械加工领域最为常用的孔加工方法。传统麻花钻钻孔加工中,特别是对一些难加工材料进行钻孔加工时,存在轴向力大、表面质量差等诸多问题。超声振动辅助钻削属于振动钻削技术的一种,即在钻孔过程中在麻花钻上施加大于15 kHz的高频振动,钻头的周期性振动改善了切削刃工作状况,可在一定程度上解决难加工材料制孔难题。介绍超声振动辅助钻削技术的分类、技术特点和系统组成的基础上,从动力学研究、振动断屑理论研究、切削力研究、精度及加工质量研究、在新材料上的应用和超声振动钻削装置六个方面论述了超声振动辅助钻削理论和技术的国内外研究进展。基于超声振动辅助钻削技术的发展现状,结合航空航天等领域难加工材料制孔技术的需求,从理论研究、超声振动系统开发完善、新材料工艺研究、专用超声辅助钻削机床开发以及超声振动辅助加工规范标准制定等方面指出了现有研究和应用中存在的问题并对未来发展趋势做以展望。     

振幅对超声振动钻削力的影响研究

超声复合机械加工机理与普通切削加工有本质的区别。主要表现在超声加工是一种脉冲式切削加工,对延长刀具寿命、提高表面加工质量、改善刀具切削性能有很大意义。其本身的优良性能已经被国内外专家学者所认可。但是超声振动振幅的大小对孔的钻削质量和刀具寿命的影响非常重要。文中自行设计了一套超声复合钻削装置,且对超声钻削加工装置设计中存在的问题和关键工艺进行了分析,并对不同振幅对钻削力与扭矩的影响进行了对比研究。实验结果对超声加工有一定的指导作用。     

钻削印刷电路板的试验研究

电子行业广泛使用的印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)是由树脂、玻璃纤维及铜箔等构成的难加工复合材料,材料各向异性明显,其上孔径一般小于lmm。采用直径0.5mm的硬质合金钻头和高速钢钻头,对钻削力进行研究,发现钻削印刷电路板的切削力变化趋势不同于钻削金属的切削力变化趋势,分析了这种现象产生原因。对印刷电路板钻孔的圆度误差、出口毛刺进行测量,说明硬质合金刀具更适于加工PCB。     

钛合金旋转超声辅助钻削的钻削力和切屑研究

针对难加工材料钛合金在采用普通麻花钻传统钻削过程中存在钻削力和扭矩较大使得钻孔困难,刀具使用寿命低,连续长切屑易缠绕刀具、划伤孔加工表面、增大刀具-切屑-工件孔壁之间的摩擦以及排屑差引起堵屑和卡刀具的问题,引入一种新刃型刀具（即八面钻）,并结合超声振动钻削技术,进行了钛合金旋转超声辅助钻削试验。分析了旋转超声辅助钻削和普通钻削中切屑形成原理,采用文中所设计的旋转超声振动钻削主轴结合BV100立式加工中心平台、测力系统和非接触激光测量系统进行了无冷却条件下基于八面钻的钛合金旋转超声辅助钻削和普通钻削试验以及钻削力、扭矩和切屑形态的研究。试验结果表明：相比于普通钻削,超声钻削明显降低钻削力和扭矩分别为19.07%~20.09%和31.66%~34.3%,明显增强了钻头横刃和主切削刃的切削能力,获得了良好的断屑和排屑效果,提高了切削过程的稳定性,能够极大改善钛合金钻孔过程钻削困难、刀具使用寿命低和孔加工质量差的问题。     

CFRP制孔三维仿真和试验研究

针对CFRP的难加工性提出一种改进的旋刨刀具进行钻削制孔。通过有限元分析软件ABAQUS建立两种刀具的三维钻削模型,验证有限元模型的合理性。由两种刀具的钻孔试验对比和"以磨代钻"制孔方式的对比可知,旋刨制孔对CFRP复合材料加工具有优越性。     

钻头涂层与刃型对电路板钻孔性能的影响

采用单因素试验法对PCB进行钻削试验,研究不同钻削参数下,不同刀具结构及涂层对钻削轴向力的影响,测量不同钻头所钻削孔的尺寸精度,与未涂层钻头进行对比分析,得出最适合PCB加工的刀具结构与涂层,解决切屑缠绕的问题,保证孔径尺寸精度,提高钻孔质量。     

横刃修磨高长径比微细钻削刀具的钻削性能研究

横刃修磨方法是一种提高钻削刀具加工性能的有效手段.针对横刃修磨高长径比微钻,建立了刀具螺旋槽、非共轴螺旋后刀面和十字型横刃的数学模型,并基于六轴数控工具磨床刃磨制备出直径0.5 mm、长径比为10的横刃修磨高长径比非共轴螺旋后刀面微钻.在304不锈钢材料上开展了普通高长径比微钻和横刃修磨高长径比微钻的对比钻削试验研究,从钻削力、刀具磨损、微小深孔加工质量等方面分析了横刃修磨对高长径比微细钻削刀具钻削性能的影响.结果表明,与普通高长径比微钻相比,横刃修磨高长径比微钻的钻削轴向力和钻尖磨损程度明显降低,在钻削5个微小深孔后,横刃修磨高长径比微钻的后刀面和横刃的最大磨损宽度分别减小了 26％和32％;横刃修磨高长径比微钻所加工的微小深孔具有更规则的入口形状、更低的圆度误差和孔壁粗糙度.研究证实了横刃修磨方法能够显著提高高长径比微钻的钻削性能.     

超声钻削研究综述

超声钻削技术以其独特的优越性在精密与特种孔加工中得到广泛的应用,本文介绍超声钻削相较于传统钻削的在钻削力、钻削热、钻头寿命和孔质量方面的优势与机制,给出超声钻削技术类别和技术特点。随之从切削力、精度及加工质究、新材料上的应用和超声辅助钻削装置四个方面论述了超声钻削理论和技术的发展过程和现状,并对超声辅助钻削的发展前景作了展望。     

State-Of-Art,Challenges, and Outlook on Manufacturing of Cooling Holes for Turbine Blades

A cooling hole is important structure of turbine blades for high-performance aircraft engines. It is very challenging to manufacture cooling holes in superalloys including nickel-based and titanium alloys. This article aims to provide a critical assessment on the major types of machining processes for manufacturing cooling holes. The process mechanism, efficiency, form accuracy, and surface integrity of the state-of-art of four machining processes, i.e., mechanical drilling (MD), electrical discharge drilling (EDD), laser drilling (LD), and electrochemical drilling (ECD) have been thoroughly analyzed and compared in details. The future challenges and future potential research directions for the machining processes are also discussed.     

印刷电路板高速数控钻床的特点及关键技术

综述了PCB高速数控钻床的发展现状,讨论和比较了国内外主流PCB高速数控钻床的加工特点、钻削能力和动态性能等;分析了PCB高速数控钻床对电主轴、支撑、进给、控制系统、检测技术和压力脚等关键技术的要求及其发展趋势;提出我国目前PCB钻床与国外产品的差距及研发PCB高速数控钻床亟待解决的关键问题。     

钛合金深孔枪钻加工研究综述

钛合金深孔(特别是小直径深孔)的钻削加工一直是机械制造业的难点,也是研究的重点。本文结合深孔加工的特点和钛合金的切削特性,从枪钻结构、加工工艺、振动钻削和加工稳定性四个方面对钛合金深孔枪钻加工技术的研究现状进行了分析和总结,指出了目前深孔枪钻加工存在的问题,并展望了今后的研究方向。     

旋转超声钻削加工的研究现状及发展趋势

针对硬脆材料加工孔过程中出现的各种问题,选择一种有效的加工方法显得尤为重要.而旋转超声钻削加工已经成为一种有效的特种加工方法,其应用前景可观.综述了旋转超声加工技术的加工机理及发展历程,概述了国内外学者在硬脆材料工艺特性及装备研发等方面的研究成果,重点阐述了近年来国内外研究者在旋转超声钻削加工孔工艺特性方面的主要研究成...     

VENTEC深孔钻系统的应用分析

针对深孔加工成本高、设备结构复杂等问题,应用英国哈镘公司(HAMMOND)设计的VENTEC深孔钻系统,可简化深孔加工的设备结构并降低加工成本。通过理论分析和实际应用试验,对VENTEC深孔钻系统的结构、原理以及在应用过程中出现的问题进行分析,论证其在实际生产中的意义。     

微小孔钻削刀具制造技术研究进展综述

随着航空航天、医药、汽车及电子工业的迅速发展,精密设备及微结构的制造需求逐年增加,微小孔(d≤1mm)作为微结构中的常见难加工特征,其制造技术是限制相关领域装备发展的关键所在,因此,微小孔制造一直是机械加工行业的研究热点和难点,诸多学者从多种维度进行了相关研究,形成了丰硕的研究成果。由于微小孔钻削技术现阶段仍然是微小孔制造的核心工艺,而刀具性能则是保证微小孔钻削的核心要素,因此总结了近年来微钻刀具制造领域的重要技术进展,并从微钻刀具的材料选择、几何角度设计、制造工艺方法等角度展开叙述,介绍了最新的微钻刀具材料研究进展、解释了微钻刀具几何角度的设计方法,总结对比了国内外最新的微钻刀具制造技术,包括磨削、电火花磨削、高频激光加工技术等。由于PCD微钻具有优异的切削性能和极大的技术潜力,还重点介绍了PCD微钻制造技术及最新研究成果,并针对不同材料、工况下的微小孔钻削加工工艺参数进行了总结。     

振动钻削技术在深小微孔加工中的应用

介绍了振动钻削工艺及装备的国内外研究现状及趋势,为钦合金、高温合金、不锈钢等难加工材料的深小微孔加工提供一定的参考依据.     

多层微波印制板制造工艺及装联技术研究

使用CLTE-XT微波基板、fastRise-28和CuClad6700粘结片,重点研究了多层微波印制板制造工艺中多层化压制、数控钻孔、孔壁钻污处理、孔金属化活化处理等关键工艺,实现了陶瓷粉填充聚四氟乙烯介质多层印制板的制造。此外,对多层微波印制板后续电子装联技术进行了探讨。本项研究结果表明,选用合适的粘结片材料,能够实现聚四氟乙烯树脂体系基板材料的多层化制造。     

飞机壁板柔性装配螺旋铣孔单元的研制

针对现代飞机壁板高效精密制孔的需求,研制一种面向大型航空组件柔性装配的新型螺旋铣孔单元。首先,通过对国内外现有机身自动制孔系统的技术分析,并结合壁板装配制孔的作业特点,引入一种新兴的制孔技术——螺旋铣孔。其次,对螺旋铣孔运动进行功能分解,展开了螺旋铣孔单元的模块化设计,确定了偏心调节模块的传动方案,设计了铣刀结构与装夹方式。最后,基于螺旋铣孔单元样机,对航空铝合金和碳纤维复合材料进行了切削试验,结果表明铣孔质量基本满足飞机装配的精度要求。