PTFE板料槽孔加工工艺探讨

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五、生产效果验证

依据试验结果,更新工程资料和钻孔参数后试生产,槽孔基本无毛刺,品质良好。

图3 沉铜后槽孔                 图4 图电后槽孔

六、钻槽孔试验小结

优化钻孔参数,主轴转速下降10%,最低转速不低于20krpm,进刀速度降低40%,退刀速度降低20%,使用全新刀具,且刀具寿命调为原寿命的20%;同时孔数由G85格式工程资料设备默认n孔增加到 4n-3孔,槽孔内基本无毛刺,可以得到比较好的加工效果。

铣槽工艺优化

一、现状

直角槽孔中角孔与铣槽结合处最容易产生毛刺,人工修刮不仅效率低下,而且易造成孔无铜影响客户器件焊接,需要对直角槽孔生产进行工艺试验,避免此类客诉发生。

图5 客诉角孔周围毛刺修理不净

二、角孔毛刺产生原因

由于钻刀和铣刀均为圆形,不能生产出绝对的直角槽孔,为避免非直角槽对插件的不良影响,通常的做法是先在槽孔四个角处钻角孔,然后进行CNC铣槽。而PTFE太过柔软,角孔边缘的材料在进行CNC铣槽时发生移动,使得铣刀无法去除角孔与铣刀交接处的毛刺。

三、改善方向

1、优化CNC工程资料:去除角孔,将角孔整合在CNC铣槽路径中,从而去除铣刀加工因材料形变而产生的切削盲点。

2、优化CNC参数:因参数设定不当,切断的纤维丝难以排出,铣刀被纤维丝缠绕而丧失切削能力,造成刚开始行刀就发生断刀,如图6。为了避免铣刀被纤维丝缠绕而断刀,最主要的改善是:

① 优化主轴转速,提高刀具切削能力,将纤维丝彻底切碎。增加切削能力的主要方法是提高刀具边缘的线速度,线速度越大切削能力越高,当然线速度也不是越快越好,需要实时考虑散热状况。

② 使用螺旋铣刀,降低行刀速度,增加铣刀的排屑能力。用排屑能力更强的螺旋铣刀代替普通铣刀,降低铣刀的切削速度,让铣刀有充裕的时间排屑。

图6 试验中因纤维丝缠绕失去切削力而断掉的铣刀

四、CNC工程资料优化试验

以客户的槽孔为蓝本,将角孔整合进CNC路径中,制作试验工程资料,为保证槽边角品质,设计0.8mm和1.0mm两种刀径,以便对比同一种参数下两种刀具生产出的毛刺的不同。工程资料如图7。为保证和客户需求相符,选用和客户要求相同的某供应商1.0mm 1/1、介电常数2.55的PTFE料进行工艺试验。

图7 试验用工程资料图

生产时为防止槽边铜皮起翘,我们使用白色密胺垫板和冷压盖板夹紧生产,由于设备限制,转速在0-24000转之间调节。铣槽孔试验参数及结果如下表3:

表3 铣槽孔加工参数

试验小结:

使用1.0mm螺旋铣刀,主轴转速24000转,行刀速度为0.24m/min的3号试验槽孔毛刺最小,相比前期有很大的改善,但还不是最理想的效果,但对于客户插件已经不影响了。根据试验结果可以发现:毛刺产生区域主要处于刀具路径改变位置。

图8 毛刺产生地点处于刀具路径改变位置

五、铣床工程资料进一步优化

更改槽孔资料,拉长槽孔,并改为圆角槽孔,保证槽内矩形为客户需要的插件尺寸;选用1.0mm刀径的螺旋铣刀进行工程资料制作,并试制生产样板,沉铜板电后孔内无毛刺,品质良好,如图9。

图9 优化后槽孔品质良好

六、铣槽试验小结

1)PTFE材料不适合机械加工直角金属化槽孔,在工程阶段应及时与客户沟通,更改圆角槽型,可以使用钻槽也可以铣槽,减少毛刺。

2)无法更改时,工程阶段将角孔整合进铣槽路径中,刀具用1.0mm制作工程资料;生产时选用螺旋铣刀,行刀速度在需要适当下调;加工时完成一次铣槽加工后再加工一次,二次加工行刀速度可以更改为原参数,可以达到一个较理想的加工效果。

针对PTFE系列板料进行的槽孔生产实验跟进,得出以下结论:

1)   钻槽孔,按照优化后作业参数生产,工程资料进行加密孔,孔数由G85格式工程资料设备默认n孔增加到 4n-3孔,并且采用线性钻法,可以得到较好的加工效果。

2)   铣槽孔,直角槽孔需要CNC加工时,工程资料优化阶段,将角孔整合进铣槽路径中,刀具用1.0mm制作工程资料;生产时选用螺旋铣刀,行刀速度在原基础需要适当下调;加工时完成一次铣槽加工后再加工一次,第二次加工行刀速度可以更改为原参数,可以达到一个相对理想的加工效果。

3)   针对PTFE板料直角槽孔,在前阶段建议客户进行资料优化,更改为圆形槽孔,在不影响插件功能的前提下,可以达到更好的加工效果。

参考文献:

[1]焦云峰.浅谈PTFE的外形加工[J].2009春季国际PCB技术/信息论坛论文集,2009.

作者:

刘敏  严俊锋

本文首发于《印制电路资讯》 2016年11月 第6期

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