增量步进钻孔系统和方法技术方案

一种用于在工件中，如在印刷电路板中，钻孔的方法，包括在工件中钻进到某一点和使所述钻头退回一缩回距离。所述缩回距离被配置成使所述钻头的尖端停留在所述工件的上表面之下。该方法还包括钻进到所述工件中一大于所述缩回距离的距离。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及印刷电路板钻孔机的领域，特别是涉及一种改进的增量钻孔的方法。相关技术的讨论和
技术实现思路
在印刷电路板的制造中，在每块印刷电路板上常常必须要钻几千个小孔。在电路板的大量生产中，由计算机控制的自动钻孔机完成钻孔，在该钻孔机中印刷电路板通常安装在工作台上，该工作台在水平的X-Y平面中是可移动的。常常使用小直径的钻头机械地钻印刷电路板的孔。通常，工作台水平移动以便这样定位，使其中安装钻头的轴可以在合适的钻孔位置钻孔。使每个钻孔轴向下前进通过垂直的钻孔行程完成电路板的钻孔。一般在钻特别深的孔时，例如，在多层电路板中，使用增量钻孔。在增量钻孔时，按预定的增量钻孔。通常，该增量是根据钻孔的材料、钻头的直径、钻孔转动的速度、钻孔轴向速度和/或其他相关的参数来决定。在每次钻完每一个增量之后，将钻头完全从孔中退出，以便允许该孔和钻头冷却。退出还有利于碎屑的清除。然后将钻头重新插入到该孔中并接着钻另一个增量距离。再将钻头从孔中完全退出和重复该过程直到该孔到达所需的深度。在印刷电路板钻孔机领域中一个重要的考虑因素是速度，机器可以钻孔的速度。通常这是关系到钻孔机的生产能力或生产量。虽然钻任何单个孔所需的时间相对少，但是每块印刷电路板通常需要钻几千个孔，例如，每块板要钻20,000个或更多的孔。因此，在钻单个孔时所需时间的任何微小的节省都有很大的多重效应并且从长期看都有非常重要的意义。所以，任何用于增加钻孔方法整个产量的方法和/或设备可以有极大的价值。本专利技术的一个方面是用于制造印刷电路板钻孔机的一种方法。该钻孔机有工作台、轴、钻头和控制器。控制器被构造成用于控制钻孔机的操作。钻孔机被构造成用于钻孔到工件上的某一点和将所述钻头退回一个缩回距离。缩回距离的被设置成使所述钻头的尖端仍停留在所述工件的上表面之下。钻孔机还被构造成钻入所述工件中一个大于所述缩回距离的距离。本专利技术的另一方面是一种印刷电路板钻孔机，它包括工作台、轴、钻头和控制器。控制器被构造成指令钻孔机钻孔到工件中的某一点以及使所述钻头退回一个缩回距离。缩回距离的被设置成使所述钻头的尖端仍停留在所述工件的上表面之下。控制器还被构造成钻入所述工件中一个大于所述缩回距离的距离。本专利技术还有另一方面是操作印刷电路板钻孔机的一种方法，该钻孔机包括工作台、轴、钻头和用于控制钻孔机操作的控制器。该方法包括在工件中钻孔到某一点并使所述钻头退回一个缩回距离。缩回距离的长度被设置成使所述钻头的尖端仍停留在所述工件的上表面之下。该方法还包括钻入所述工件中一个大于所述缩回距离的距离。从下面优选实施例的详细描述中本专利技术其它方面、特点和优点将变得很清楚。附图说明现在将参考优选实施例的各附图描述本专利技术的这些和其他的特点，实施例是用于说明但不是限制本专利技术。附图包括以下各图图1A-H是示意地说明增量钻孔的标准的现有技术方法。图2A-H是示意地说明按照本专利技术具有某些特点和优点的增量钻孔方法。图3是比较现有技术和按照优选实施例在Z方向移动的距离的图。图4是比较现有技术和按照优选实施例在Z方向移动距离的另一个图。图5A和5B说明在增量钻孔的标准现有技术方法和按照优选实施例增量钻孔期间发生的壁的擦痕。图6A和6B表示在增量钻孔的标准现有技术方法和按照优选实施例增量钻孔期间在0.390英寸厚的多层板上500次钻孔之后钻头的尖端磨损。图7是具有按照优选实施例某些特点和优点的多轴印刷电路板钻孔机的透视图。图8是图7的多轴印刷电路板钻孔机的单个轴的部分剖面图，其轴处在升起的位置；图9是图7的多轴印刷电路板钻孔机的单个轴的部分剖面图，其轴处在下降的位置；图10是用于控制图7的多轴印刷电路板钻孔机的控制器的示意图；图11A-D说明示范性的程序，可以应用该程序以便采用优选实施例的某些特点、方面和优点。图12是单个轴的示意性部分剖面图。图13A和13B说明用于接受步进钻孔参数的设定屏幕。图14A和14B说明用于显示增量的显示屏幕。图15示意地说明改进的增量钻孔法的修改实施例。具体实施例方式图1A-H说明用于在印刷电路板上增量钻孔的标准现有技术方法。这个方法将称为“标准增量钻孔”。如在图1A中所示，在标准增量钻孔中，钻头12的尖端10最初位于退回位置，该位置在工件叠层16的上表面14之上有距离A。在这个例子中，通过工件叠层16的孔将被钻6个相等的增量I。为了使孔穿过叠层16，6个增量的总和(即6I)必须大于工件叠层16的深度。取决于工件叠层16的深度、工件叠层16的材料组成、钻头12的直径、钻孔转动速度、钻孔轴向速度和/或其他相关的参数，可以采用更多/更少的增量或更小/更大的增量。当然，也可以使用下述的方法产生盲孔(即没有完全穿透工件叠层16的孔)。在第1步(图1B)，钻头12通过钻入到工件叠层16中一个增量I形成第1增量。然后钻头退回到缩回位置。在退回步骤时，钻头移动的缩回距离R1等于第1增量和距离A的和。接着参考图1C，在第2步时，钻头12在第1增量下面钻进一个增量形成第2增量(即到达等于2个增量的深度)。钻头12缩回等于2个增量2I和距离A总和的距离R2返回到开始位置。在第3步时(图1D)，钻头12在第2增量下面钻进一个增量并后退距离R3(即3I+A)。图1E说明第4个增量。在这一步，钻头在第3增量下面钻进一个增量并后退距离R4(即4I+A)。图1F说明第5增量，其中钻头在第4增量下面钻进一个增量并退回距离R5(即5I+A)。最后，对第6增量，钻头12通过钻入到工件叠层16中6个增量6I前进通过工件叠层16的底(图1G)。然后钻头12退回距离R6(即6I+A)。接着钻头移动到开始位置(见图1H)，该位置位于缩回位置之上，在工件叠层16的上表面14之上距离B。这样完成了标准的增量钻孔循环以及可以将钻头12移动到工件叠层16上的另一个位置并可以增量方式钻另一个孔。图2A-G是示意地说明改进的增量钻孔方法，它具有按照优选实施例的某些特点和优点。如在图2A中所示，钻头12的尖端10最初位于开始的缩回位置，该位置在工件叠层16的上表面14之上有距离A。在第1步(图2B)，钻头12通过钻入到工件叠层16中一个增量形成第1增量。接着钻头12移动缩回距离R1退回到最初的缩回位置，R1优选地等于第1增量I和距离A的和。如上所述，在说明的装置中，钻头12在第1步结束时回到最初的缩回位置。但是，应该理解在改进的装置中，可以使钻头12退回到位于最初缩回位置之下的位置。例如，第一退回距离R1的长度可以被设置成使钻头的尖端10位于工件叠层16的上表面14或在其下面。当钻头退回到最初缩回位置A之下的位置时，那么钻头12必须移动与标准增量钻孔方法和这里描述的优选实施例相比较更短的距离。参考图2c，钻头12在第1增量之后再钻进一个增量形成第2增量。应该理解钻头12向下移动的距离等于2个增量2I加上距离A。而且，虽然钻头12在转动，因而“钻进”的基本上整个时间钻头是向下移动的，但是只有在最后一个增量距离中，钻头12才从工件叠层16切除材料，在优选的实施例中这个最后的增量距离等于距离I。在第1增量后钻进一个增量之后，钻头12退回到中间的缩回位置，该位置优选地是在工件叠层的上表面14之下。在优选的实施例中，该中间缩回位置是前一步的深度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造印刷电路板钻孔机的方法，该钻孔机具有工作台、轴、钻头和控制器，控制器被配置成用于控制钻孔机的操作，该方法包括如下步骤：将钻孔机配置成钻孔到工件中某一点；将钻孔机配置成使所述钻头退回一缩回距离，缩回距离长度被配置成 使所述钻头的尖端停留在所述工件的上表面之下，将钻孔机配置成使其钻进所述工件的距离大于所述缩回距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KW韦伯，WK王，C杨，
申请(专利权)人：埃克塞伦自动化公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]