微型高速数控钻床设计.docVIP

济南大学毕业设计 1 前言 1.1 设计的目的和意义 在电路设计初期，为了调试，验证电路原理的正确性，需要制作电路板。由于电路还处在试验，调试阶段，还存在很多不确定性，如果直接让电路板制作厂家制作，一方面制作周期长，成本高，另一方面灵活性差，调整不方便。不能满足电路设计初期的要求。目前，人们普遍采用手工制作。手工制作劳动强度大，质量难以保证。基于以上现状，本课题设计一种数控高速微型钻床，用来加工电路板上的过孔和引脚孔。本钻床的研制具有广阔的市场前景的工程价值。 PCB被誉为“不能修理的系统产品”，是电子设备的关键互连件。小到电子手表、计算器，大到电子计算机、通信电子设备、军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了方便它们之间的电器连接，都要以PCB为载体，使用印制电路板。印制电路板在电子设备中有如下功能： (1)提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑； (2)实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气接或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等，即连接功能和绝缘功能； (3)为自动锡焊提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形； (4)布线的功能化、电路化的功能。 在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。印制板设计的制造质量直接影响到整个产品的质量、成本和产品的使用性能。因此本钻床的研制具有广阔的市场前景的工程价值。 1.2 国内外现状 1936年，英国Eisler博士提出印制电路这个概念。他首创在绝缘的基板上全面覆盖金属箔， 然后在其上涂上耐蚀刻油墨后，再将不需要的金属箔腐蚀掉的PCB制造基本技术。1942年，Eisler博士制造出世界上第一块纸质层压绝缘基板，用于收音机的印制板。50年代初，这种技术开始广泛应用，并迅速得到发展，印制电路行业开始一举成为世界性的一个大行业，其产值由零发展为1998年的327亿美元、1999年的350亿美元、2000年的400亿美元。在全球PCB行业高速发展的氛围中，我国的PCB行业也开始了自身的发展。1956年，我国PCB列入国家规划，开始研制；1963—1978年，逐步扩大并形成产业；1978-1998年引进国外先进技术和设备，PCB行业获得蓬勃发展。其中1978-1988年主要发展单面板，而1988．1998为双面板和多层板的大发展；近几年是以HDI为代表的高密度多层板的飞速发展预计近几年我国PCB行业的产值仍将以两位数的年增长速度向前发展。不久的将来，我国PCB产值将由现在占世界PCB产值的17％左右，持续上升到20％甚至更高。 上世纪80年代，由于印刷电路板上孔的数量不多、精度要求不高、孔径较大，对生产效率的要求也不高，因此通常采用手工机械钻孔。随着数控技术的不断发展和普遍应用，加上印刷电路板的制造工艺要求越来越高，数控技术被引入了PCB钻孔机床，产生了第一代PCB数控钻床。我国从20世纪60年代开始研制和生产PCB钻床，90年代的产品属于半自动化设备。90年代中期，我国的PCB制造业迅速发展，不少企业如深圳大族数控科技、惠州天马、深圳大赢、福建麦雅等公司开发并生产出一批性能较好、精度较高的PCB高速数控钻床。与此同时，中国台湾地区的PCB高速数控钻床也呈现出蓬勃发展的景象，主要的生产企业包括东台公司、大量公司、恩德集团、龙泽公司等。目前，国外生产PCB高速数控钻床的厂家主要有美国的EXCELLON公司、意大利的PLURITEC公司、德国的SCHMOLL公司以及日本的日立公司。 1.3设计的内容 印刷电路板高速数控钻床用来加工直径相对较小的PCB孔，加工特点是运动行程短，机床起停频繁，孔径小，孔密度高，加工精度要求高。工作原理是以PC机强大的硬件与软件资源为后盾，借助于运动控制卡提供的运动函数库，运用Vc++语言编制直线、圆弧插补运动轨迹图形程序，通过板卡接口输出PC机运算结果的运动控制脉冲数和运动方向控制等信号，经过伺服驱动功率放大器放大后，驱动步进电机转动，再通过滚珠丝杠传动机械，驱动十字工作台运动。从而，最终实现按编制的运动轨迹作伺服运动或按编制的加工零件轮廓图形作精确的插补定位运动。微型数控钻床主要由控制部分和机械执行部分组成。通过对两个部分的设计达到预期期望的结果。 设计初始参数及要求： （1）加工对象为电路板； （2）加工电路板最大尺寸20×30×2mm； （3）加工孔径0.2-5mm； （4）加工速度60个/分钟； （5）主轴转速10000转/分钟； （6）Z轴最大行程100mm； （7）采用龙门式结构。 2总体方案设计 2.1功能与性能要求分析 根据PCB 的技术要求可以归纳出印制电路板孔位加工的特点为： （1） 导通孔的数量多要求加工运行速度快； （2） 布线密度大焊盘小孔位精度必须高；