高速數(shù)控鉆床斷針與鉆深檢測研究.pdf

1、隨著下一代電子系統(tǒng)對PCB的要求是更加高密度、高集成、多層化和封裝化。單位面積上鉆孔數(shù)目將急劇增多，孔直徑將逐漸趨于微小化。在加工微孔時，斷針現(xiàn)象是難以避免發(fā)生的。如果不能及時、準確地檢測到斷針現(xiàn)象的發(fā)生。將要對漏鉆的孔進行補鉆，有時甚至導致整塊PCB板的報廢，這將嚴重降低生產效率，提高生產成本。所以準確及時地檢測到斷針現(xiàn)象的發(fā)生，對于高效穩(wěn)定的鉆孔加工是至關重要的。
　　本文首先總結分析目前主要使用的斷針檢測設計方法的優(yōu)缺點。為

2、了避免這些方法的關鍵缺陷，設計出具有判斷準確度高和及時的優(yōu)點的脈沖可調式斷針檢測電路;并對其進行設計和試驗驗證。對鉆孔深度檢測做了探索性研究，提出盲孔鉆削時深度檢測的一個方案。主要結論如下:
　　1.吸塵式斷針檢測具有判斷不及時和誤判率高的缺陷，而激光式斷針檢測具有誤判率高的問題。
　　2.傳統(tǒng)的高頻脈沖式斷針檢測電路設計思路是:將高頻脈沖電壓信號經過主軸（主軸可以等效成某個值的電容），由于電容“隔直通交”的特性，得到交流電

3、壓。再對其功率放大、變壓器耦合、整流濾波從而得到適合后級電路的恒定直流電壓，再經過后級檢測電路，從而判斷斷針是否發(fā)生。
　　3.本文設計并通過鉆孔實驗驗證了一種具有結構簡單、判斷斷針現(xiàn)象準確率高和判斷及時的特點的串聯(lián)式斷針檢測電路。其原理是:根據(jù)主軸與電阻構成低通濾波器具有濾除高頻交流電壓、保留低頻電壓的特性，因為矩形脈沖電壓信號頻譜圖為離散的等距的周期沖激函數(shù)，如果低通濾波器的上限頻率小于矩形脈沖的一階頻率，那么從低通濾波器過濾

4、出來的電壓為恒定的直流電壓。此恒定直流電壓再傳輸?shù)胶蠹墮z測電路，從而判斷是否斷針現(xiàn)象發(fā)生。
　　4.針對串聯(lián)式斷針檢測電路的需要，設計出脈沖可調電路，其具有通過調整脈沖占空比從而調整脈沖電壓中恒定直流電壓量的特性。因為脈沖周期的改變，脈沖信號的頻域中的一階頻率也就改變，所以可以調整脈沖的周期，讓主軸低通濾波器更好地濾除高頻交流電壓，保留脈沖中的恒定直流電壓量。
　　5.在串聯(lián)式斷針檢測電路的研究中，設計了測量氣浮主軸等效電容

5、測量的方法。當脈沖電壓經過主軸與電阻構成的低通濾波器時，用示波器測量輸出的電壓，并與Multism仿真結果比較，從而得出氣浮主軸的電容值大小。并用這種方法測量得出西風氣浮主軸的等效電容為400pF-700pF。
　　6.在上述研究的基礎上，提出并設計了另一種檢測斷針更加準確、判斷更及時的并聯(lián)式斷針檢測電路。其基本思路是:將高頻脈沖電壓信號分成兩路，一路經過主軸濾波器，另一路通過RC時間常數(shù)較大的低通濾波器和比例放大電路，然后兩條支

6、路的電壓再通過過比較器進行比較，判斷是否斷針現(xiàn)象發(fā)生。
　　7.并聯(lián)式斷針檢測電路的特點在于:根據(jù)主軸等價電容值的大小，合理地設置了與主軸構成低通濾波器的電阻值。通過增加RC時間常數(shù)來減小主軸低通濾波器的上限頻率，較好地得到低頻電壓。因為主軸電容比較小，過濾出來的低頻電壓信號不是恒定直流電壓，而是斬波電壓。但相對于串聯(lián)式斷針檢測電路，其斬波峰峰值已經變小很多。從而增加了斷針檢測電路的抗干擾性，提高判斷的準確性。
　　8.本文