高精密机械数控钻床关键技术指标评估方法

沈宏岩，刘黎，纪龙江

（1.大连艺美刻科技有限公司，辽宁 大连 116600；2.大连瑞腾鑫源科技有限公司，辽宁 大连 116600）

0 引言

验收评估内容包括外观完好性、关键配件的状态与数量、控制系统、定位系统、伺服系统、执行机构、反馈系统、显示器状态及机床精度等内容。机床的精度主要包括机床的几何精度、机床的定位精度和机床的切削精度。机床精度是机床技术评估中最重要的评估内容，这项目内容的评价方法及准确度对于机床的日后的使用非常重要。下面以印制电路板领域普遍使用的某品牌数控钻床为例，对具体评估内容和方法进行阐述。

1 团队组建

设备的全面生产保养维护要以团队工作的方式，创建并维持优良的设备管理系统，提高设备的开机率（利用率），增进安全性及高质量，从而全面提高生产系统的运作效率[1]。对于大型数控机床，往往需要各部门联动，密切配合才能系统、全面、准确的完成设备评估。所以对于大型数控钻床验收来讲组建团队很重要，核心成员包括技术、品质、设备、生产等，各部门有明确分工与职责，如表1所示。

表1 设备评估团队组建与职称划分

2 机床精度评估方法

一直以来，人们在高精度数控钻床钻孔方面，无论是降低成本还是提高生产效率都做了大量了工作，也取得了显著的成果[2]。在印制线路板（后面均简称PCB）的整个制造过程中最重要的工序就是数控钻孔工序，印制线路板（PCB）钻孔关键控制点包括孔位精度、孔襞粗糙度、孔边毛刺、钉头状态、灯芯效应、断刀率，这些是钻孔加工过程中必须要考虑的问题[3]，钻孔产品质量的优劣甚至整个PCB制造水平都具有一定的代表性[4]。需要注意的是，在进行钻孔精度评估时，在测试板的最上层板的上面要铺一层铝盖板，铝盖板的实际厚度不低于0.18mm。铝盖板在钻孔过程中主要起到散热、保证孔位精度与孔壁粗糙度的作用，在具体使用时，要保证铝盖板表面干净、平整、完好无损，更主要的是要保证铝盖板固定牢靠无松动，与生产板之间要贴密紧凑，以保证钻头下钻时的平稳性[5]。主要评估项目及内容详见表2所示。

表2 数控钻床精度评估项目一览表

3 机械数控钻床主要技术性能指标确认与评价

序号 项目 内容/标准 方法/测试条件要求 备注1 定位系统移动速度 60m/min 目视/手动确认 OK钻孔面积 670×560mm 目视/手动确认 OK主轴型号 H920E 目视/手动确认 OK主轴数量 6 目视/手动确认 OK主轴间距 560mm 目视/手动确认 OK 2 Z轴系统最大进给 500ipm 目视/手动确认 OK最大回缩 1 000ipm 目视/手动确认 OK最高转速 200krpm 在F2页面手动设置参数，主轴内夹刀，空转1分钟，手动/目视观察主轴无异常现象。OK最低转速 20krpm OK主轴径跳 ≤15um 用千分表与动态径跳测试仪对比检测确认主轴扭力 ≥425 转子夹钳/扭力杆/弹簧称/3mm内六角扳手刀具库夹紧力 ≥1.5 用弹簧称检测3 压脚系统最大行程 14mm 手动确认 OK压脚压力 100-150/60-90 专用测试仪检测压脚转换 有效 目视/手动确认 OK压脚气缸 有效 目视/手动确认 OK压脚管路 完好 目视/手动确认 OK 4 辅助功能BDD 功能 有效 目视/手动确认 OK刀长检测 精度±0.300mm，功能有效。 目视/手动确认 OK刀径检测 精度±0.025mm，功能有效。 目视/手动确认 OK停机报警 有效 正常停机时黄灯闪烁/异常停机时红灯闪烁 OK信号报警 有效 目视/手动确认 OK刀具盘型 每轴6个刀具盘 类型与DPEC现用相符 OK 5 其它操作系统 Mark50 程序读取/转换与参数设置与Mark30相符 OK传动机构 反应迅速，无异常声响 目视/手动确认 OK执行机构 反应迅速，无异常声响 目视/手动确认 OK冷却装置 有效 目视/手动确认 OK CNC 装置 完好/有效 显示器/USB/指令控制/光驱/软驱等均有效，并与说明书要求相符。 OK

4 结论

如图1所示为数控钻床加工过程示意图。机床的评估方法有很多种，评估内容基本没什么太大差别。在众多评估内容当中，以加工精度、机床精度、精度稳定性、加工能力等关键技术指标最为重要，这些指标也是企业购买机床以后，数控钻床能否为企业提供长期、稳定、高效服务的必要前提，也是对卖家及合同内容的约束。关于加工能力的评估，要结合合同、设备说明书、操作标准手册等文件规定，按最小孔径、最大孔径、最大转速、最大扭力、最大扭矩、加工效率、加工效果等内容进行评估。总而言之，数控机床的验收评价过程是正常使用的最后一步，做好这步工作对企业购买的数控钻床能否正常使用至关重要，也可以避免一些不必要的麻烦和纠纷等事件的发生，所以认真做好数控钻床技术验收与性能评估工作，为企业把好第一个关口，对企业后续稳定运营和开展相应的工作，满足客户需求具有重要的意义。

图1 钻床加工过程示意图