图2 PCB微钻生产工艺流程
图3 PCB微钻整体结构形式
图4 磨槽砂轮参数
图5 两槽汇交
(2)单刃钻的特点
单刃钻是近年来应用最多的一种微钻，图6所示为斧型单刃钻，其特点如下：
①形状结构特点
斧型单刃钻的钻芯厚且结实，刚性加强，孔位好。横刃较短，轴向力小，下钻定心好，孔位好，不易断钻。第一后刀面较宽，耐磨性好，寿命长。折线刃起断屑作用，不易缠丝。PCB钻头一般需多次返磨，常规带Gas的钻头经一次返磨后横刃会增长(Gas消失)。而斧型单刃钻可多次返磨，横刃长短可保持返磨前后一致。
②三角形稳定结构
普通钻头属于二点支撑，而新型斧型钻属于三角形(三点)支撑，其侧面支撑一宽一窄。三角形支撑比较稳定，能减少摩擦，提高孔位置精度。截面斧头型结构主切削刃一侧结实，刚性好，钻头抗扭矩能力强，不易断刀。
③子母槽结构
主槽、副槽、子槽等多槽交汇结构。侧面多槽合一，排屑好，刚性好，孔位好，不易断刀。
另一种单刃单槽微钻定义为USESF(见图7)。图中两种钻尖形状的区别在于铲背(也称磨背)形式和铲背半径形式的不同。图7a中只有一条铲背且铲背半径前后大小一致；图7b中有两条铲背且铲背半径前大后小。USESF的特点是只有一条主切削刃、一条横刃、多个后刀面(3个以上)、一条长容屑槽，所有后刀面都交于钻尖。芯厚可以做得比较厚，提高孔位精度。相比两个横刃的常规钻头，钻削过程中可以减少轴向力，减少断钻率。同时排屑槽可以做得比较宽，避免排屑槽与孔壁间发生切屑堆积，减少切屑与孔壁间的相互刮擦，改善孔壁表面粗糙度。
图6 斧型单刃钻
设置三个以上的后刀面，可以提高单刃钻的刚性强度；而通过设置这三个以上的后刀面与加工平面之间的夹角，使得从第一后刀面开始各后刀面沿钻头旋转方向逐渐降低，避免了各后刀面对切削刃的干涉，降低了摩擦及损耗的可能。一条或两条铲背，铲背深度可前后一致或前大后小。如果是两条铲背，倒数第二个后刀面还可形成一副切削刃，可以在主切削刃磨损的情况下进行一定程度的切削。
(a) (b)
图7 新型USESF的钻尖形状
(3)子母刃钻与多刃钻的特点
子母刃钻的钻尖形状如图8所示，包括一条主切削刃(母刃)、一条副切削刃(子刃)、一条主横刃、两个第一后刀面和两个第二后刀面。由一个第三后刀面切其中的两个后刀面形成一副横刃，加工时副横刃的位置要明显低于主横刃的位置，减少轴向力，后刀面逐渐降低，避免钻削过程中的干涉。主切削刃与副切削刃加工时在同一高度，排屑槽一长一短。
图8 子母刃钻的钻尖形状
如图9所示，多刃钻主要有三刃、四刃形式。三刃微钻包括三条主切削刃、三个支撑点、三条横刃、三条副切削刃、三个第一后刀面以及三个第二后刀面。在钻身上设有变芯厚的螺旋上升的三条容屑槽，容屑槽可以是变螺旋角的。这种新型钻头刚性好，排屑能力强，与孔壁摩擦小，孔位精度高，寿命长。
图9 多刃钻的钻尖形状
微型四刃钻头的底端形成钻端部，钻端部的中心形成钻尖；钻杆的外周形成四条分别沿钻杆轴向盘旋布置的容屑槽，四条容屑槽依序相间隔布置；在钻端部的侧边形成四个主切削刃，四个主切削刃依序环绕钻尖布置；钻端部上形成四个横刃，四个横刃依序环绕钻尖布置，且相交于钻尖。在钻端部的侧边形成四个主切削刃，钻头在钻孔时，在钻端部形成四个支撑点，增加钻头的平衡性，减少主切削刃的磨损；四条容屑槽可以增加排屑空间，且横刃的长度足够，可以增加芯厚，从而大大提高钻头的刚性，因此，在钻头钻孔过程中，可大大减少断钻现象的出现概率。
2微钻适用系列及钻尖的三维建模
不同类型特点的微钻都有最佳的直径应用系列(见表1)，直径越小越适合做成单刃钻。图10为常规双刃微钻的钻尖三维建模流程图。常规双刃微钻的三维图形见图11。单槽、单刃、子母刃、多刃等微钻主要表现在钻尖形状不同，因此砂轮轮廓形状也不同。
表1 适用直径系列(mm)
图10 钻尖的建模流程
图11 钻尖模型
小结
本文介绍了PCB微钻的生产工艺流程，并对近年来出现的新型PCB微钻如单槽、单刃、子母刃、多刃等微钻的特点及建模流程进行了阐述。分析表明，新型微钻的刚性好，排屑能力强，与孔壁摩擦小，孔位精度高，寿命长，降低了断钻的几率，钻削性能大幅提升，满足了客户对PCB钻头的产品性能和品质的要求。
原载《工具技术》 作者：侯文峰
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