一种用于PCB加工的钻孔装置及其钻孔工艺的制作方法

本发明涉及pcb钻孔加工，具体涉及一种用于pcb加工的钻孔装置及其钻孔工艺。

背景技术：

1、pcb加工中的钻孔工序是将钻床钻孔在pcb板上，以便进行其他工序比如焊接和组装，钻孔需要非常高的精度和稳定性，以保证pcb板的质量和可靠性，在pcb加工中，常见的钻孔包括通过孔和盲孔，根据不同的设计需求和技术要求，会选择不同的钻孔类型和钻孔工艺。

2、在现有技术中，机械控深钻孔均使用铝片作盖板，并设置导电感应装置，在钻头接触铝片时，即获得电信号，进而实现从下刀点接触面开始计算下钻深度；但现有技术中在钻孔设备上安装pcb板与盖板时，盖板多为人工放置的形式放置在pcb板上，导致整体pcb板钻孔工序时间较长，效率较低，且由于人工操作存在不稳定性，盖板放置的位置难以精准把控。

3、公开号为cn116834107b的中国专利文件公开了一种pcb机械钻孔机自动上下料设备，来解决上述存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：“能够完全取代机械钻孔机的上下pin及上下料，更换料号等人工作业，节省pcb钻孔车间大量人力及物料，提高生产效率及加工精度。利用上下料模组的海绵吸盘吸取物料，物料分别为木板、pcb基板、铝片，物料事先都有钻好pin孔”。但由于铝片较薄，在直接用海绵吸盘进行吸取移料时，伴随海绵吸盘的水平移动过程，可能在空气阻力作用下导致铝片边角及侧边出现向下弯折的情况，进而导致铝片与pcb板之间的贴合度不佳，在放置时可能导致铝片与pcb板之间出现较大空隙，进而在钻孔时会产生较大误差；此外，向下弯折的铝片在放置时容易导致边角折叠，进而导致铝片报废。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于pcb加工的钻孔装置及其钻孔工艺，以解决直接用海绵吸盘进行吸取移料时，伴随海绵吸盘的水平移动过程，在空气阻力作用下导致铝片边角及侧边出现向下弯折的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种用于pcb加工的钻孔工艺，包括以下步骤：

4、s1：清洁及调整台面，保证钻孔平台面平整、无颗粒状垃圾；

5、以便于使pcb放置平稳，且底面能够与钻孔平台顶部贴合，减少钻孔过程的误差，同时避免支撑面存在颗粒物导致钻孔时发生抖动；

6、s2：用专用销钉将待加工的pcb板固定在钻孔平台上，并在pcb板上覆盖上一张厚度为0.13mm的铝片，并对其边缘处进行固定；

7、在pcb板上放置厚度已知的铝片，并通过在钻机位置设置光学传感器，能够对铝片进行照射，便于利用金属表面良好的反射性能对红外线进行反射，通过反射信号判断钻机与金属顶部的位置，同时与之配合地设置导电感应装置，使得在钻头接触金属铝片的瞬间即完成导通，进而使导电感应装置产生电信号，该位置即为金属顶部表面的位置，以此完成精准定位，进而能够在pcb板厚度不同或钻头大小不同的情况下均能够自适配按要求钻出需要的深度孔位；

8、s3：将钻孔的程序及参数调入钻机，参数包括钻孔的位置和钻孔深度；

9、其中，pcb板在钻孔平台上已经完成定位，其摆放位置统一，设定好钻孔位置坐标即可针对不同pcb板钻出统一孔位的孔；而对于钻孔深度，则通过钻头接触铝片后的下钻距离进行体现；

10、s4：下放钻头至钻头刚接触铝片，并记录此时钻头端部的空间位置参数；重复上述操作至少3次，获取至少3个空间位置参数，根据获取的数据计算出pcb及铝片是否水平放置，若未水平则调整钻孔平台使其水平；

11、利用钻头端部接触铝片表面，接触时会通过导电感应装置产生信号，并记录至少三个不共线点位的高度参数，再对几个点位上的高度位置进行比对分析，并计算它们之间的高度差异，若各个点位间的高度差异均小于预设阈值，则铝片被判定为相对水平；在检测到不水平时，对钻孔平台进行调整，并重复上述检测操作使之趋于水平；

12、s5：随后下放钻头进行钻孔，至钻头刚与铝片接触时通过钻孔平台导电感应装置产生信号，并通过放大器和光学尺测定铝片的平面高度，记录此时钻头端部的高度信息，并记为钻孔深度原点，依据钻孔深度参数持续钻孔；

13、在钻头接触铝片瞬间，导电感应装置导通并产生信号，对该信号进行处理，并记该信号产生的位置为金属顶部表面的高度位置，

14、s6：自钻孔深度原点至达到钻孔深度过程中，通过传感器对铝片照射光源，确定钻头与铝片的距离，并根据钻孔深度设置反射深度参数；

15、下钻过程中，利用光学传感器光源正对铝片，可通过反射信号反馈距离参数，在钻头接触铝片开始，钻入的深度参数差即为钻入的深度，并利用该深度减去铝片及缝隙的厚度即为pcb板上的钻孔深度；

16、s7：清洁钻孔，确保没有残留物进入钻孔中，测量钻孔深度是否达标，并根据预设定深度参数与实际钻孔深度进行比对，进行参数调整。

17、根据设定参数与实际钻孔深度的比对，以对设备误差及由pcb板和铝片之间的缝隙产生的误差进行补偿调整，以此提高设定参数与实际操作匹配的准确性。

18、本发明技术方案的进一步改进在于，在步骤s2中，以pcb板上已有的孔位，输入钻销钉孔的程序至钻机中，在钻孔平台上钻出用于固定pcb板位置的孔位，并栽上销钉，使pcb板固定在钻孔平台上；

19、通过pcb板已有孔位作为基准，在钻孔平台上钻孔，以便于能够快速确定pcb板上的位置参数，同时能够通过在pcb板上已有孔位钻出用于定位的孔位，使得后续放置及定位pcb板均能够处于同一位置；其中，钻孔平台设置为可拆式结构，便于进行更换。

20、一种用于pcb加工的钻孔装置，包括主体，主体的顶部设置有三轴部件，三轴部件的活动端设置有钻机；包括：载料架，载料架固定连接在主体的一侧，载料架的内部设置有可调节升降的载料平台；

21、翻转轴，翻转轴平行铰接于主体的顶部，两个翻转轴之间通过皮带与皮带轮传动连接，主体的顶部固定安装有电机，电机的输出端与其中一个翻转轴的一端固定连接，翻转轴的外侧均对称固定连接有两个连杆；

22、移料板，连杆的顶端均与移料板的底部铰接，移料板的底部设置有用于吸附铝片的四个取料部件。

23、采用上述技术方案，通过控制电机工作，使得翻转轴转动，并带动连杆翻转，使得移料板翻转至位于载料平台的上方，并伴随翻转轴继续翻转，进而使得取料部件吸附铝片，在限位槽内部安装有光电传感器，当光源被滑块遮挡，则表示滑块向上活动距离超过一定值，表示通过传动足以将铝片吸起；当铝片吸起后，通过控制电机工作，使翻转轴转动，即可使得移料板翻转至位于钻孔平台的上方，并将铝片释放，使得铝片平铺在待钻孔的pcb板上；再将移料板翻转至载料平台斜上方，但不进行取料，以提供钻机下钻空间；再控制x轴伺服模组和z轴伺服模组工作，并配合y轴伺服模组工作，使得钻机活动至需要钻孔的位置进行钻孔，在z轴伺服模组调节控制过程中，其活动端会活动以带动钻机及光学传感器同步活动，光学传感器竖直向下照射在铝片上，利用金属的反射作用，即可使得传感器能够快速且精准地接收到反馈信号，进而得出与钻机到金属表面的距离。

24、本发明技术方案的进一步改进在于，取料部件包括开设于移料板底部的凹槽，该凹槽的内壁滑动连接有滑台，该滑台的一侧固定连接有两个与移料板滑动连接的限位条，滑台的下方设置有吸盘；移料板的底部滑动连接有两个压杆，两个压杆的底端之间固定连接有压架，压架的内侧转动连接有压辊；压杆的顶端均延伸至移料板的上方且固定连接有条板，两个条板之间固定连接有连接板，条板相远离的一端均固定连接有楔块三，滑台远离限位条的一侧固定连接有与楔块三配合使用的楔块一；压杆的外侧套有弹簧三。

25、采用上述技术方案，取料时，伴随移料板的下压，压辊会先接触铝片，使得压辊和压架向上推动压杆，进而带动条板和连接板相对移料板向上活动，挤压弹簧三，并使得楔块三对楔块一进行挤压，使得滑台向远离楔块一的一侧活动，此时吸盘尚未接触铝片；而楔块三的截面呈直角梯形，当楔块一抵触其顶面时，此时吸盘恰接触铝片，并伴随继续下压会使得空心柱推动滑块向上滑动，此过程中，伴随滑块向上滑动会使得滑块与转头完全滑入限位槽深处，进而使得转头不能够翻转；此时，吸盘之间处于相对最远的距离，同时压辊被向上压至与吸盘底部平齐的高度。

26、本发明技术方案的进一步改进在于，滑台的底部开设有翻转槽，翻转槽内壁的顶部开设有限位槽，限位槽内壁的两侧均开设有滑槽，两个滑槽之间滑动连接有滑块，滑块的内侧转动连接有转头，转头的底部固定连接有空心柱，吸盘固定连接在空心柱的底部，滑块的顶部与限位槽的内壁之间固定连接有弹簧一；每两个滑台之间固定连接有横板，移料板的底部固定连接有四个安装板，安装板上预留通孔的内壁滑动连接有滑杆，滑杆的一端与横板固定连接，且另一端设置有限位头，滑杆的外侧套有弹簧五。

27、采用上述技术方案，伴随压辊的复位，会使得条板向下活动，进而使得楔块三向下活动，不再对楔块一进行挤压，故滑台能够在弹簧五的回弹作用下推动横板活动，进而带动滑台复位，向相靠近的一侧活动，进而使铝片主动折弯，同时，伴随上述折弯过程会使得空心柱同步翻折，进而配合铝片的形变，此状态下铝片结构相对会更稳定，在移料过程中可有效避免弯折。

28、本发明技术方案的进一步改进在于，滑台的一侧固定连接有活塞缸，活塞缸的内壁之间滑动连接有活塞板，活塞板的顶部固定连接有传动杆，滑台的顶部滑动连接有联动杆，联动杆的顶部与传动杆的顶部之间固定连接有联动板，联动杆的底部延伸至限位槽的内部且固定连接有压头，压头与滑块配合使用，活塞缸与空心柱之间通过管道连通。

29、采用上述技术方案，在取料时，当滑块向上活动至接触并推动联动杆活动，使得联动板和传动杆向上活动，并带动活塞板向上活动，使得活塞缸中产生负压，并通过管道传递，使得吸盘能够对铝片进行吸附。

30、本发明技术方案的进一步改进在于，移料板的顶部固定连接有固定板，固定板的一侧滑动连接有多个顶杆，顶杆的一端之间固定连接有楔块四，顶杆远离楔块四的一端均延伸至固定板的另一侧且固定连接有挡块，联动板的顶部固定连接有楔块二，楔块二与楔块四配合使用，顶杆的外侧套有弹簧二。

31、采用上述技术方案，在取料后，当需要放下时，通过向上挤压压辊，进而推动滑台向相远离的一侧活动，在初期，楔块二的斜面会接触并挤压楔块四，使得楔块二向下活动，并通过传动杆带动活塞板向下活动（实现复位），进而便于后续滑块抵触压头时，能够使活塞板向上活动；继续上述过程直至楔块二越过楔块四，此时，楔块四不再对楔块二进行挤压，故后续操作能够使楔块二正常活动。

32、本发明技术方案的进一步改进在于，三轴部件的其中一个的活动端固定连接有安装架，安装架的一侧固定连接有吸尘管，吸尘管与外部吸尘设备通过管道相连通，三轴部件位于该活动端还对称固定连接有两个支撑板，两个支撑板的底部均滑动连接有定位杆，定位杆的底部均固定连接有下垫板，定位杆远离下垫板的一端均延伸至支撑板的上方且固定连接有上垫板，定位杆的外侧且位于支撑板的下方套有弹簧四，定位杆设置为方杆，下垫板相靠近的一侧均固定连接有压块。

33、采用上述技术方案，通过设置压块，能够在钻孔前先使得压块接触并挤压铝片，使得铝片与pcb板之间受挤压而紧密贴合，可以减少两层板在钻孔过程中的相对位移和振动，使钻头能够更加稳定地穿过两层板，且当两层板紧密贴合时，钻头在穿透过程中受到的阻力会相对更加均匀，避免了因材质不同而产生的突然受力变化，此外，压紧还可以减少钻屑在两层板之间的堆积，保持钻孔区域的清洁，从而有助于钻头顺畅地穿过两层板；钻孔过程中，产生的碎屑则有吸尘器对吸尘管抽气，能够将碎屑第一时间排走,进而避免碎屑对光学传感器监测的影响。

34、本发明技术方案的进一步改进在于压块设置为铜块，压块顶部的一端均固定连接有铜管，铜管之间设置有导热鳍片。

35、采用上述技术方案，通过设置铜质的压块，使得热量在铝片上扩散时，能够被优先传递给压块，进而减少热量通过铝片向外扩散的量，热量传递给压块后向铜管扩散，并伴随吸尘器的风力作用下集中排走，进而大大减少了温度对于光学传感器的影响。

36、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

37、1、本发明提供一种用于pcb加工的钻孔装置及其钻孔工艺，通过在pcb板上放置厚度已知的铝片，可通过在钻机位置设置光学传感器，能够对铝片进行照射，便于利用金属表面良好的反射性能对红外线进行反射，通过反射信号判断钻机与金属顶部的位置，同时与之配合地设置导电感应装置，使得在钻头接触金属铝片的瞬间即完成导通，进而使导电感应装置产生电信号，该位置即为金属顶部表面的位置，以此完成精准定位，进而能够在pcb板厚度不同或钻头大小不同的情况下均能够钻出深度要求的孔位。

38、2、本发明提供一种用于pcb加工的钻孔装置及其钻孔工艺，通过设置在取料时能够进行水平移动的吸盘，在提起移料板时，控制快速提起，使得压辊复位，并会使得条板向下活动，进而使得楔块三向下活动，不再对楔块一进行挤压，故滑台能够在弹簧五的回弹作用下推动横板活动，进而带动滑台复位，向相靠近的一侧活动，进而使铝片主动折弯，此状态下铝片结构相对会更稳定，在移料过程中可有效避免弯折。

39、3、本发明提供一种用于pcb加工的钻孔装置及其钻孔工艺，通过将吸盘设置为可伴随空心柱翻转的结构，使得在铝片折弯过程中，在滑块向下活动，直至转头活动至翻转槽中时，不再有限位槽对转头进行限位，伴随上述折弯过程会使得空心柱同步翻折，进而配合铝片的形变，进而避免折弯时因吸盘吸附方向不适配导致脱落。

40、4、本发明提供一种用于pcb加工的钻孔装置及其钻孔工艺，通过设置压块，能够在钻孔前先使得压块接触并挤压铝片，使得铝片与pcb板之间受挤压而紧密贴合，可以减少两层板在钻孔过程中的相对位移和振动，使钻头能够更加稳定地穿过两层板，且当两层板紧密贴合时，钻头在穿透过程中受到的阻力会相对更加均匀，避免了因材质不同而产生的突然受力变化，此外，压紧还可以减少钻屑在两层板之间的堆积，保持钻孔区域的清洁，从而有助于钻头顺畅地穿过两层板；钻孔过程中，产生的碎屑则有吸尘器对吸尘管抽气，能够将碎屑第一时间排走,进而避免碎屑对光学传感器监测的影响。

41、5、本发明提供一种用于pcb加工的钻孔装置及其钻孔工艺，通过将压块设置为铜质，使得热量在铝片上扩散时，能够被优先传递给压块，进而减少热量通过铝片向外扩散的量，热量传递给压块后向铜管扩散，并伴随吸尘器的风力作用下集中排走，进而避免了钻孔位置附近铝片因钻孔过程中温度过高导致铝片氧化进而影响光源反射效果的问题，大大减少了钻孔过程中产生高温对光学传感器的影响。

技术特征：

1.一种用于pcb加工的钻孔工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于pcb加工的钻孔工艺，其特征在于，在步骤s2中，以pcb板上已有的孔位，输入钻销钉孔的程序至钻机中，在钻孔平台上钻出用于固定pcb板位置的孔位，并栽上销钉，使pcb板固定在钻孔平台上。

3.一种用于pcb加工的钻孔装置，适用于上述权利要求1或2中任意一项所述的钻孔工艺，包括主体（1），所述主体（1）的顶部设置有三轴部件，所述三轴部件的活动端设置有钻机（5）；其特征在于，包括：载料架（6），所述载料架（6）固定连接在主体（1）的一侧，所述载料架（6）的内部设置有可调节升降的载料平台（40）；翻转轴（7），所述翻转轴（7）平行铰接于主体（1）的顶部，两个所述翻转轴（7）之间通过皮带与皮带轮传动连接，所述主体（1）的顶部固定安装有电机（10），所述电机（10）的输出端与其中一个翻转轴（7）的一端固定连接，所述翻转轴（7）的外侧均对称固定连接有两个连杆（8）；移料板（9），所述连杆（8）的顶端均与移料板（9）的底部铰接，所述移料板（9）的底部设置有用于吸附铝片的四个取料部件。

4.根据权利要求3所述的一种用于pcb加工的钻孔装置，其特征在于：所述取料部件包括开设于移料板（9）底部的凹槽（14），该凹槽（14）的内壁滑动连接有滑台（15），该滑台（15）的一侧固定连接有两个与移料板（9）滑动连接的限位条，所述滑台（15）的下方设置有吸盘（13）；所述移料板（9）的底部滑动连接有两个压杆（53），两个压杆（53）的底端之间固定连接有压架（11），压架（11）的内侧转动连接有压辊（12）；所述压杆（53）的顶端均延伸至移料板（9）的上方且固定连接有条板（30），两个所述条板（30）之间固定连接有连接板（31），所述条板（30）相远离的一端均固定连接有楔块三（32），所述滑台（15）远离限位条的一侧固定连接有与楔块三（32）配合使用的楔块一（27）；所述压杆（53）的外侧套有弹簧三（35）。

5.根据权利要求4所述的一种用于pcb加工的钻孔装置，其特征在于：所述滑台（15）的底部开设有翻转槽（16），翻转槽（16）内壁的顶部开设有限位槽（17），限位槽（17）内壁的两侧均开设有滑槽（18），两个所述滑槽（18）之间滑动连接有滑块（19），滑块（19）的内侧转动连接有转头（29），转头（29）的底部固定连接有空心柱（20），所述吸盘（13）固定连接在空心柱（20）的底部，所述滑块（19）的顶部与限位槽（17）的内壁之间固定连接有弹簧一（21）；每两个所述滑台（15）之间固定连接有横板（49），所述移料板（9）的底部固定连接有四个安装板（51），安装板（51）上预留通孔的内壁滑动连接有滑杆（50），滑杆（50）的一端与横板（49）固定连接，且另一端设置有限位头，所述滑杆（50）的外侧套有弹簧五（52）。

6.根据权利要求5所述的一种用于pcb加工的钻孔装置，其特征在于：所述滑台（15）的一侧固定连接有活塞缸（24），所述活塞缸（24）的内壁之间滑动连接有活塞板（25），所述活塞板（25）的顶部固定连接有传动杆（26），所述滑台（15）的顶部滑动连接有联动杆（22），所述联动杆（22）的顶部与传动杆（26）的顶部之间固定连接有联动板（23），所述联动杆（22）的底部延伸至限位槽（17）的内部且固定连接有压头，所述压头与滑块（19）配合使用，所述活塞缸（24）与空心柱（20）之间通过管道连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于pcb加工的钻孔装置，其特征在于：所述移料板（9）的顶部固定连接有固定板（36），所述固定板（36）的一侧滑动连接有多个顶杆（37），所述顶杆（37）的一端之间固定连接有楔块四（38），所述顶杆（37）远离楔块四（38）的一端均延伸至固定板（36）的另一侧且固定连接有挡块，所述联动板（23）的顶部固定连接有楔块二（28），所述楔块二（28）与楔块四（38）配合使用，所述顶杆（37）的外侧套有弹簧二（39）。

8.根据权利要求3所述的一种用于pcb加工的钻孔装置，其特征在于：所述三轴部件的其中一个的活动端固定连接有安装架（41），所述安装架（41）的一侧固定连接有吸尘管（42），所述吸尘管（42）与外部吸尘设备通过管道相连通，所述三轴部件位于该活动端还对称固定连接有两个支撑板（43），两个所述支撑板（43）的底部均滑动连接有定位杆（44），所述定位杆（44）的底部均固定连接有下垫板（45），所述定位杆（44）远离下垫板（45）的一端均延伸至支撑板（43）的上方且固定连接有上垫板（46），所述定位杆（44）的外侧且位于支撑板（43）的下方套有弹簧四（48），所述定位杆（44）设置为方杆，所述下垫板（45）相靠近的一侧均固定连接有压块（47）。

9.根据权利要求8所述的一种用于pcb加工的钻孔装置，其特征在于：所述压块（47）设置为铜块，所述压块（47）顶部的一端均固定连接有铜管（54），所述铜管（54）之间设置有导热鳍片。

技术总结
本发明公开了一种用于PCB加工的钻孔装置及其钻孔工艺，涉及PCB钻孔加工技术领域，包括以下步骤：清洁及调整台面，保证钻孔平台面平整、无颗粒状垃圾；用专用销钉将待加工的PCB板固定在钻孔平台上，并在PCB板上覆盖上一张厚度均匀的铝片，并对其边缘处进行固定，其中铝片的厚度为0.13mm；将待钻孔的程序及参数调入钻机。本发明通过在PCB板上放置厚度已知的铝片，可通过在钻机位置设置光学传感器，能够对铝片进行照射，便于利用金属表面良好的反射性能对红外线进行反射，通过反射信号判断钻机与金属顶部的位置，同时与之配合地设置导电感应装置，使得在钻头接触金属铝片的瞬间即完成导通。

技术研发人员：牛玉杰,宋荣飞,宋迎阁
受保护的技术使用者：河南溪亭电力设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5