pcb钻孔机主轴移动路径的研究论文

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1、1引言电子工业的飞速发展对印制电路板制造业要求越来越高，随着电子产品朝“短、小、轻、薄”的趋势发展，印制电路板层数越来越多，孔密度增加而且直径细小，一块电路板往往孔数高达数千乃至上万个，孔径从0.05~2.0mm不等。这就使得孔金属化技术越来越重要，只有控制好了这一步才能实现多层高密度和细小孔径的要求并保证质量。钻孔是利用各种钻孔机器在印制电路板上钻出所需的不同密度、不同直径的导通孔，是孔金属化的关键步骤之一，是整个印制电路板生产过程中的一道关键工序。钻孔加工所占用生产时间最长，其加工工艺和制造装备水平的高低将直接影响PCB的质量、性能、

2、成本。数控钻孔是在电脑的控制下利用不同直径的钻头按照相应的工艺参数（转速、进刀速度）在印制电路板上得到所需的导通孔。PCB数控钻机以数控技术为基础，通过X、Y、Z三个坐标的协调运动，控制X、Y轴快速准确地运动到钻孔位置，由Z轴执行机构进行钻孔操作，实现精密钻孔加工。目前一般常见六轴钻孔机，主要的机种以16~20万转为设计基准，当然对于特殊的小孔要求，目前已经有30与35万转的规格出现。这些速度进步的动力，主要还是来自于小孔的作业要求。目前PCB数控钻孔机钻孔是执行钻孔文件的程序代码，程序代码确定了钻孔顺序和钻孔位置坐标，钻完一个孔后钻孔机

3、根据下一个孔的坐标沿X轴、Y轴移动主轴。优化钻孔程序代码就可以使主轴移动路径优化，从而减少主轴重复移动距离，进而减少主轴总移动距离，节约时间，提高生产效率。本文以大量数控科技有限公司生产的六轴PCB数控钻孔机（TL-DG6H210L）为研究对象，研究主轴移动路径的决定性因素，对目前钻孔机主轴移动路径进行说明，发现主轴移动过程中存在大量的重复路径，从而提出自己的优化设想，进而计算优化后理论节省时间和理论上增加的产值。172程序和模拟图PCB钻孔机操作软件界面如图1所示。用操作软件打开四层板（04da7677a1）对应的钻孔文件后显示的程序代

4、码和模拟（模拟是在计算机上对钻孔的过程虚拟进行一遍，模拟图样和将要钻在铜板上的图样是一致的。在铜板上钻的每一个孔，在模拟图有且只有一个点与其对应。）后显示的钻孔图样如下图2所示。图1TL-DG操作软件界面17图2程序与模拟图图2左边为读取钻孔文件后显示的程序；右边为模拟后显示的图像，称其为模拟图。下面将说明图2右边2.1程序在上图左边的程序图中：第3行——T01：主轴拿第一把刀，第一把刀刀径为3.153；第4行——X46647Y598445：主轴沿X轴、Y轴移动到坐标（46647，598445）处；第5行——X00153：主轴沿X轴移动到

5、坐标（00153，598445）；第六行——Y001555：主轴沿Y轴移动到坐标（00153,001555）；······（根据上述坐标点可以建立程序坐标系，将在下节介绍。）由此可知程序中第5行应该为：X00153Y598445，程序省略Y598445，因为第5行是在Y坐标不变的情况下移动主轴；同样第6行应该为：X00153Y001555，程序省略了X00153。程序中第3行至第7行表示主轴拿上第一把刀径为3.153的刀后，先后钻完该刀号所需要钻的四个孔。接下来第8行表示主轴将刀换为第二把刀，然后依次钻完第二把刀所需要钻的所有孔，然后换上

6、第三把刀，钻完第三把刀所需要钻的所有孔，······，直到所有孔钻完。2.2模拟图从上图右边模拟图中可以看到：【（-234.470，-0.445）T1版次：0单节：6孔数3刀径：3.153】其中参数代表如下；【（-234.470，-0.445）】:红点处所钻孔对应的模拟坐标（模拟坐标系将在下节介绍）；【T1】：主轴拿的第一把刀；【单节：6】:机器执行程序第六行Y001555；【孔数：3】:实际钻的第三个孔；【刀径：3.153】:用刀径为3.153的钻咀。钻孔机拿的第一把刀径为3.153的刀，该刀号总共钻4个孔。模拟图中红点处的孔是整个钻孔

7、过程中钻的第3个孔，也是刀径为3.153的刀号所钻的第三个孔。综上可知：17①程序执行顺序即模拟钻孔顺序，也就是在钻孔机在铜板上钻孔的顺序。②模拟图上红点处的点与程序第6行对应，两个图联系的纽带是模拟图中显示的【单节：6】。3模拟坐标和程序坐标3.1模拟坐标系从图2可知，模拟图上每个点都有一个坐标，模拟图必然在一个坐标系内，我将该坐标系称之为模拟坐标系。如图3上边四幅小图所示，在模拟图四个角落各取一点，得其坐标如图3下边所示，根据图3，在模拟图上绘出模拟坐标系如下图4所示。铜板上钻的每一个孔在模拟坐标上有且只有一个坐标与之对应。模拟坐标系

8、单位为。图3模拟图四个角落取点和对应点坐标17图4模拟图坐标系示意图3.2程序坐标系图5程序代码截图和程序坐标系示意图机器读取钻孔文件后，程序代码显示如图5左边所示。程序代码大多以坐标形式体现