铝基印制板机械加工方法及其改进探讨

程金东

铝基印制板具有绝缘性强、导热性好等优点，但在应用方面一直存在机械加工问题。基于这种认识，本文对铝基印制板机械加工方法展开了分析，并通过试验提出了改进方法。从试验结果来看，在主轴转速为50krpm，刀具进给量为0.2m/min的情况下进行铝基印制板机械加工，可以将毛刺长控制在0.1mm范围内，印制板成型精度小于±0.05mm，可以满足铝基印制板机械加工要求。

金属基印制板由于具有较好的散热性能和机械性能，同时具有较高的热稳定性和屏蔽性，所以在电子产品中得到了广泛应用。而相较于其他类型的金属基印制板，铝基印制板具有密度小、价格低的优点，更能满足电子产品的轻量化生产需求，因此应用范围更广。但就目前来看，铝基印制板在机械加工方面仍然存在一些问题，所以还应加强方法的改进分析，才能获得更大的发展空间。

1 铝基印制板机械加工方法

铝基印制板由铝基、导热绝缘层和铜箔构成，属于复合材料板，分为单面、双面、多层等类型。在机械加工方面，由于铝基材料具有较大的发热量，所以在铣边、钻孔等机械加工方面容易因金属摩擦产热，导致断刀、毛刺的产生，给铝基印制板加工效果带来较大影响。因此在铝基印制板机械加工方面，需要完成刀具的较好选择。通常情况下，应采用直径在2.36-3.175mm范围内的铣刀，同时配备水溶性喷雾型Cutting Fluid。不同于常规的钻铣刀，用于进行铝基印制板机械加工的刀具应设有特殊排屑槽，刀尖面平整无缺口。相较于钨钢刀和PCD刀，金刚石单晶刀拥有更好的平面光滑度，结构硬度和刚性更高，可以抗腐蚀和磨损，切削力更小，并且具有較好的导热性。所以选择该种刀具进行铝基印制板机械加工，可以降低刀具表面加工温度。在加工过程中，转速控制在18000-24000r/min之间，给进量每转在0.038-0.0076mm之间，保持0.56-1m/min行进速度。通过保持一定的真空度，则能使刀具的使用寿命得到维护，同时使毛刺得以减小。铝基印制板最终成品为方形，无圆角的情况下需要通过切断V槽完成印制板机械加工。在实际加工时，需要选择金刚石或碳化物刀刃，如采用带有24-56牙碳化铁涂层的氧化锆刀刃。加工过程中，需要将给进速度控制在3-7.6m/min之间，转速在2500-600Or/min之间，同时使用水溶性Cutting Fluid。在V-Score深度达到余量在0.2-0.3mm的情况下，可以减少毛刺的产生。

2 铝基印制板机械加工方法的改进分析

采用上述方法进行铝基印制板机械加工，尽管能够尽量减少毛刺的产生，并使刀具得到适当维护，但是实际印制板加工还会受到多重因素的影响，所以仍然容易出现刀具寿命减少等问题。因此，还要结合这些因素实现方法的改进，从而更好的满足铝基印制板的机械加工需求。

2.1 影响铝基印制板加工的因素

在铝基印制板切削加工方面，采用的加工设备能否保持较高的运动控制精度，将关系到印制板的加工精度。以往采用的设备主轴需要提供较高的扭矩，并在整个转速范围内保持扭矩恒定，所以能够保证加工精度。而选择的刀具不同，还要完成不同主轴转速的设定。在实现刀具合理选择的基础上，如果主轴转速过低，将造成刀具切削力较弱，刀具排屑槽内将拥有大量切削堆积，造成毛刺迅速增加，甚至引发断刀问题的发生。此外，采用冷却液对刀具进行冷却，还要进行加工转速的合理设定，以免冷却液影响成型。除了主轴转速，刀具进给量也会给铝基印制板机械加工产生影响，在进给速度较低的情况下，可以实现充分切削，只会产生少量毛刺。但实际上为提高加工效率，会提高进给速度，因此会造成毛刺增多，刀具寿命也会有所缩短。

2.2 铝基印制板加工方法的改进

2.2.1 试验条件

为对铝基印制板加工方法进行改进，可以采用Φ2.0铝基板专用铣刀对1.6mm铝基板进行机械加工，铣边长500mm。结合实际需求，通过实现主轴转速和进给量优化，则能提高铝基板机械加工性能。针对加工得到的试样，还要利用高精密检测设备“三维”放大铣边毛刺，通过观测毛刺长完成印制板机械加工性能的有效判断。

2.2.2 改进方法

试验采用的主轴转速在10-60krpm范围内，具体可以选择40、45、50、56krpm这四个数值，进给量维持0.2m/min不变。从试验结果来看，伴随着主轴转速的提高，毛刺长度不断减小，由最大1.6mm减小至0.08mm。但是，在主轴转速过高的情况下，主轴拥有较大负荷，刀具将持续升温，无法实现高速切削。因此，还应将主轴转速设定为50krpm。在维持主轴转速不变的情况下，对进给量进行调整，分别在进给量为0.1、0.2、0.3、0.4m/min的条件下进行机械加工。从试验结果来看，伴随着进给量的增加，毛刺长不断增加，由0.06mm提高至1.2mm。考虑到铣边的稳定性，还应将刀具进给量设定为0.2m/min，

2.2.3 改进效果

按照优化得到的参数进行铝基印制板加工，即在主轴转速为50krpm，刀具进给量为0.2m/min的情况下进行加工，可以将毛刺长控制在0.1mm范围内，而成型精度则不超出士0.05mm，因此能够满足铝基印制板机械加工要求。采用该措施，可以在保持机械加工效率和质量的同时，减少刀具的磨损，继而使刀具的使用寿命得到延长。

通过研究可以发现，在铝基印制板机械加工方面，需要认识到该种印制板加工的特殊性，在保证机械加工精度的基础上，采取措施延长刀具使用寿命。采用传统的机械加工方法，铝基印制板在机械加工过程中依然会产生较多毛刺，导致刀具严重磨损。而通过调整主轴转速和进给量，则能实现机械加工参数的优化，最终达到无毛刺加工和延长刀具寿命的目标。