一种PCB线路板加工的钻孔装置的制作方法

本发明涉及智能钻孔控制，更具体地说，涉及一种pcb线路板加工的钻孔装置。

背景技术：

1、pcb线路板是电子设备中用于承载电子元器件并实现电气连接的重要基础部件，在其生产加工过程中，通常需要根据元器件安装、层间导通及装配需求在线路板上加工不同规格的孔位。现有pcb线路板钻孔加工一般采用数控钻孔设备，通过高速旋转的钻头按照预设孔位进行连续钻削，以满足线路板批量化、高精度加工的需要。

2、钻头对pcb线路板进行切削时会产生粉末状、颗粒状钻屑。由于pcb线路板通常由树脂、玻璃纤维及铜箔等多种材料复合形成，钻削产生的废屑尺寸较小且容易附着于钻头、孔壁以及线路板表面。若钻屑不能及时排离钻孔区域，容易造成钻头排屑不畅，使钻削阻力增大，并可能出现孔壁粗糙、孔口残屑、钻头温升加剧以及钻头使用寿命降低等情况。

3、为了减少钻屑对钻孔加工的影响，现有钻孔设备通常在钻头附近设置吸尘罩、负压吸屑结构或者压缩空气吹屑结构，在钻孔过程中通过气流将产生的钻屑带离加工位置。部分设备还采用吹气与负压吸气相结合的方式，使钻屑先从钻头及孔位附近脱离，再由吸尘管路集中排出。同时，为减少线路板在钻削作用下发生振动或位置偏移，钻头外围还可设置压脚、压盘等结构，在钻孔过程中对线路板进行辅助压紧。

4、但是，在连续钻孔加工过程中，线路板材料、板厚、孔径、钻头磨损程度以及钻屑产生量均可能发生变化，钻孔区域实际排屑条件也会随之变化。现有设备的吹气量和吸气量通常按照预先设定的工作参数运行，或者主要依靠操作人员根据加工情况进行调整。当钻屑逐渐堆积、吸屑通道局部受阻或者钻头附近排屑条件发生变化时，设备往往不能及时反映实际排屑状态，容易在排屑效果已经下降后继续进行钻孔加工。

5、此外，现有钻孔装置中的压紧、钻削和排屑机构通常主要按照预定动作顺序运行，各部分之间的工作状态缺少有效的协调判断。当线路板表面存在局部变形、加工位置发生变化或者排屑机构工作状态不稳定时，可能造成压紧效果、钻削状态及排屑效果之间不匹配，从而影响连续孔位加工的一致性。

6、因此，现有pcb线路板钻孔设备在保证线路板稳定钻削的同时，对钻孔过程中排屑状态变化的适应能力仍有进一步提升空间，尤其是在连续加工大量孔位时，如何提高钻孔过程的排屑稳定性并降低异常排屑对钻孔质量及设备运行的影响，仍是本领域需要进一步研究的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明主要解决现有pcb线路板钻孔设备在连续钻孔过程中，排屑机构多按照预设参数运行，对实际钻削负载及排屑状态变化的适应能力不足，在发生钻屑堆积、排屑不畅或排屑通路异常时难以及时识别并作出针对性调整，容易造成钻孔阻力增大、钻头磨损以及孔内和孔周残屑增加的问题；提供一种pcb线路板加工的钻孔装置，同时解决压紧、钻削及排屑过程之间缺乏有效状态协同，以及钻孔完成后的残屑检测结果难以用于后续孔位排屑控制的问题，从而提高pcb线路板连续钻孔过程中的排屑稳定性、异常处理能力及孔位加工一致性。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

3、一种pcb线路板加工的钻孔装置，包括机床，所述机床内部设有钻孔排屑模块，所述钻孔排屑模块包括线性模组，所述线性模组活动端设有视觉检测组件，所述线性模组活动端还设有打孔模块，所述打孔模块包括驱动组件，所述驱动组件输出端传动连接有钻头，所述线性模组的活动端围绕钻头由内向外依次设有吹气套筒和吸气套筒，所述吹气套筒设有与正压气源连通的供气口，所述吸气套筒设有与负压管道连通的吸气口，所述吸气套筒下端设有压紧组件，所述吸气套筒通过密封管与压紧组件连通；

4、所述机床还包括智能检测与控制模块，所述智能检测与控制模块包括控制器、驱动负载检测单元、供气状态检测单元、吸气状态检测单元和压紧状态检测单元；

5、所述视觉检测组件及各检测单元均与控制器信号连接，所述控制器用于接收视觉检测组件及各检测单元获取的数据，并根据所述数据控制线性模组、驱动组件、正压气源及负压管路的调节部件工作通过吹气套筒、吸气套筒与智能检测控制模块协同设置，可在钻孔过程中同步完成吹屑、吸屑及状态监测，提高钻孔排屑效率和设备智能化程度。

6、作为本发明的进一步技术方案，所述控制器分别与线性模组、视觉检测组件、驱动组件、正压气源及负压管路的调节部件连接；

7、视觉检测组件用于获取孔位及孔周区域图像。

8、驱动负载检测单元用于获取驱动组件的工作电流或输出负载；

9、供气状态检测单元用于获取吹气套筒对应气路的供气压力或供气流量；

10、吸气状态检测单元用于连续获取吸气套筒对应气路的负压数据；所述控制器根据所述负压数据确定吸气侧负压建立数据；

11、压紧状态检测单元用于获取压紧组件的压紧位移数据；所述控制器根据所述压紧位移数据确定压紧状态数据。

12、线性模组的运行位置作为钻头进给位置的检测依据，控制器根据线性模组的初始位置及下移距离确定钻头的当前进给深度，通过对驱动负载、供气状态、吸气负压、压紧位移及钻头进给深度进行检测，为钻孔状态识别、排屑异常判断及后续控制提供多维度数据基础。

13、作为本发明的进一步技术方案，所述智能检测与控制模块被配置执行以下步骤：

14、s1、控制打孔模块压紧待加工pcb线路板，根据压紧状态数据及负压建立数据确定压紧及密封状态，并在所述压紧及密封状态满足预设要求时控制钻头进入钻孔过程；

15、s2、控制钻头进行试钻，根据钻头的进给位置划分钻孔阶段，获取各钻孔阶段对应的基准钻孔状态数据，建立对应的排屑响应基准模型；

16、s3、正式钻孔过程中，获取当前钻孔状态数据，根据钻头的当前进给位置确定对应的排屑响应基准模型，并基于所述当前钻孔状态数据及排屑响应基准模型识别疑似排屑异常状态，调节钻头的进给状态；

17、s4、在所述疑似排屑异常状态下施加吹气激励，获取吸气侧对所述吹气激励产生的动态响应，根据所述动态响应及当前钻孔状态数据确定排屑异常类型，并根据所述排屑异常类型调节钻头的运动状态、吹气状态和吸气状态，形成排屑异常处理结果，通过压紧密封确认、分阶段基准建模、异常识别及主动吹气激励诊断，可针对钻孔过程中的排屑异常进行识别和调节，提高连续钻孔稳定性。

18、作为本发明的进一步技术方案，所述智能检测与控制模块还被配置执行：s5、当前孔位钻孔完成后获取孔位及孔周区域图像，确定残屑状态，根据所述残屑状态确定对应的清理方式并执行清理，将所述残屑状态与当前钻孔状态数据及排屑异常处理结果关联，并根据关联结果确定后续孔位的排屑控制参数，并更新所述排屑响应基准模型，通过钻后视觉检测残屑状态并将检测结果反馈至后续孔位控制，可根据实际排屑效果修正控制参数及基准模型，提高连续孔位加工的一致性。

19、作为本发明的进一步技术方案，所述s2中，根据钻头的进给位置将钻孔过程划分为接触阶段、稳定钻削阶段和接近贯穿阶段，分别获取各钻孔阶段对应的驱动负载数据、供气状态数据及吸气状态数据，形成对应的基准钻孔状态数据；试钻完成后，通过视觉检测组件获取试钻孔及孔周区域图像，在试钻孔的排屑状态满足预设要求时，将对应的基准钻孔状态数据确定为有效基准数据，并据此建立各钻孔阶段对应的排屑响应基准模型，通过按照钻头进给位置建立不同钻孔阶段的排屑响应基准，并利用试钻后的视觉结果筛选有效基准数据，可降低阶段变化对异常识别造成的误判。

20、作为本发明的进一步技术方案，所述s4中，在识别到疑似排屑异常状态后，保持吸气套筒的负压抽吸，并通过吹气套筒施加短时吹气激励，连续获取所述吹气激励施加前后吸气侧的负压数据，根据吸气侧的响应时间、负压响应变化幅度及恢复至稳定状态所需的恢复时间确定动态响应偏差值：；其中，为动态响应偏差值，、、分别为当前响应时间、负压响应变化幅度及恢复时间，、、分别为对应钻孔阶段正常排屑状态下的基准响应时间、基准响应变化幅度及基准恢复时间，、、为对应动态响应特征的权重系数，各权重系数之和为，通过主动施加吹气激励并量化吸气侧响应时间、响应幅度及恢复时间，可表征吹吸通路的动态传递状态，提高排屑异常诊断的灵敏度和可靠性。

21、作为本发明的进一步技术方案，所述控制器根据驱动负载状态及吸气侧动态响应确定排屑异常类型；当驱动负载升高且吸气侧动态响应处于正常状态时，确定为孔内积屑状态，暂停钻头轴向进给并保持钻头旋转，执行脉冲吹气及负压抽吸；当驱动负载呈周期性异常升高且吸气侧动态响应处于正常状态时，确定为钻头排屑槽积屑状态，控制钻头相对于当前钻孔位置回退，并保持旋转状态执行吹气及吸气；当吸气侧动态响应出现响应延迟增大、响应变化程度降低及恢复时间延长时，确定为吸气通路受阻状态，提高负压抽吸作用并执行间歇吹气；当压紧状态正常且吸气侧动态响应持续异常时，确定为密封异常状态，并重新执行压紧及密封状态确认，通过结合驱动负载与吸气侧动态响应区分孔内积屑、排屑槽积屑、吸气受阻及密封异常，可针对不同异常采取相应处理，提高排屑恢复效率。

22、作为本发明的进一步技术方案，完成与所述排屑异常类型对应的处理动作后，重新获取当前钻孔状态数据，并再次施加吹气激励以获取新的吸气侧动态响应；在所述当前钻孔状态数据恢复至对应钻孔阶段的正常响应范围，且新的吸气侧动态响应满足正常响应要求时，确定排屑异常解除并恢复钻头的正常进给；在完成预设次数的异常处理后仍未恢复正常时，停止当前孔位钻削并记录对应的钻孔阶段、排屑异常类型及异常处理结果，通过异常处理后再次获取钻孔状态并重新施加吹气激励进行复核，可确认异常是否真正解除，并在多次处理无效时及时停机，降低异常持续加工风险。

23、作为本发明的进一步技术方案，所述s5中，通过视觉检测组件获取完成钻孔后的孔位及孔周区域图像，根据残屑的位置及分布特征确定残屑状态，并根据所述残屑状态执行对应的吹气及吸气清理；完成清理后再次获取孔位及孔周区域图像以确定最终残屑状态，将所述最终残屑状态与当前钻孔状态数据及排屑异常处理结果关联，根据关联结果确定后续孔位的排屑控制参数，并利用最终残屑状态满足预设排屑要求的钻孔状态数据更新对应钻孔阶段的排屑响应基准模型，通过视觉终检确定最终残屑状态并关联钻孔状态及异常处理结果，可将合格加工数据用于后续孔位参数调整和模型更新，增强系统自适应能力。

24、作为本发明的进一步技术方案，所述吸气套筒下端设有限位盘，所述压紧组件包括吸气套筒下端设置的限位盘，所述限位盘中部滑动连接有多个限位杆，多个所述限位杆下端设有压盘，所述限位杆外侧套接有压缩弹簧，所述密封管为波纹管。

25、相比于现有技术，本发明的优点在于：

26、本发明通过在pcb线路板钻孔装置中设置吹气套筒、吸气套筒、压紧组件及智能检测与控制模块，使钻孔、压紧、吹屑、吸屑及状态检测形成协同配合关系。钻孔前，通过压紧状态数据与吸气侧负压建立数据共同判断pcb线路板的压紧及密封状态，可避免在线路板压紧不足、局部贴合不良或负压环境未稳定建立的情况下直接进行钻孔，有利于提高钻孔过程的稳定性及负压排屑效果。通过获取钻头不同进给位置对应的驱动负载、供气状态及吸气状态，并建立不同钻孔阶段对应的排屑响应基准模型，可使设备根据钻孔阶段差异对实际钻削状态进行判断，降低因钻头接触、稳定钻削及接近贯穿阶段本身状态变化而产生的异常误判，提高排屑状态识别的准确性。

27、当检测到疑似排屑异常时，通过主动施加吹气激励并获取吸气侧对应的动态响应，可结合驱动负载状态进一步区分孔内积屑、钻头排屑槽积屑、吸气通路受阻及密封异常等不同情况，并针对不同异常分别调整钻头运动状态、吹气状态及吸气状态，相较于仅依靠固定吹吸参数进行排屑，可提高异常处理的针对性及排屑恢复效率。异常处理完成后再次进行状态检测和吹气激励复核，还能够判断排屑状态是否真正恢复，避免异常未解除即继续钻削，降低持续异常加工对孔壁质量、钻头寿命及线路板表面造成的不利影响。

28、同时，通过视觉检测组件对钻孔完成后的孔位及孔周区域进行检测，可根据残屑位置及分布状态执行对应清理，并将最终残屑状态与钻孔状态数据及异常处理结果关联，用于确定后续孔位的排屑控制参数并更新排屑响应基准模型，使钻后检测结果能够反馈至后续连续钻孔过程。由此提高设备对不同pcb线路板、不同孔位及连续加工工况变化的适应能力，改善孔内及孔周残屑控制效果，提高连续钻孔加工的一致性、稳定性及智能化水平。