绝大多数PCB铣刀式分板机的主轴都设计为右转。这意味着铣刀在切削时，其刃口始终从工件的右侧进行切削，这被称为“右切”特性。理解这一标准化设计简化了操作，降低了设置错误风险。

左旋铣刀的排屑槽从右下方往左上方倾斜上升（右低左高）。

当左旋铣刀安装在右转主轴上时，切屑会向下排出，需配合下吸尘器。其主要优势是切削力向下作用，不会拉起工件，因此通常只需在PCB下方使用夹具进行托持，简化了夹具设计。

主要挑战是PCB背面粉尘粘附问题，这很大程度上取决于下方夹具的设计精良程度。虽然简化了顶部夹具，但底部夹具需更复杂以有效管理粉尘。

右旋铣刀的排屑槽从左下方往右上方倾斜上升（左低右高）。

当右旋铣刀在右转主轴上时，切屑会向上排出，需配合上吸尘器。优势是吸屑效果通常较好，能保持PCB上表面清洁。然而，其切削力向上，可能拉起工件，因此必须在PCB的上下两面都使用夹具压紧。

多数CNC机床倾向使用向上排屑的右旋铣刀，而PCB分板机常采用向下排屑的左旋铣刀。这反映了不同机器的设计侧重：PCB分板机优先考虑防止PCB抬起和简化底部夹具。使用右旋铣刀需更复杂的双面夹持，可能增加成本和生产时间，并有损坏元器件的风险。

下表总结了左旋铣刀和右旋铣刀的关键特性

表1：左旋铣刀与右旋铣刀的比较分析

铣刀的行刀路线会形成一个闭合回路，主要分为两种模式：

● 型腔铣削：铣刀切除闭合回路内部材料，保留外部，形成一个型腔。常用于将大型拼板中的子拼版分离。

● 凸台铣削：铣刀切除闭合回路外部材料，保留内部，形成一个凸台。常用于将整个PCB拼版从工艺边或废料边分离。

正确理解和应用这两种模式是规划高效行刀路径的关键，可避免材料去除错误、刀具碰撞、效率低下和质量问题。

无论使用左旋还是右旋铣刀，粉尘的排出方向始终位于铣刀行进方向的右侧。

为防止粉尘污染PCB，需根据铣削模式选择正确的行刀方向：

● 型腔铣削（在拼版之间）：铣刀行刀方向应为顺时针，使粉尘向内排出。

● 凸台铣削（在拼版与工艺边之间）：铣刀行刀方向应为逆时针，使粉尘向外排出。

错误的行刀方向会导致粉尘沉积在PCB表面或边缘，引发污染、电气短路、检测失败及可靠性问题。

合理的行刀顺序能最大限度保证加工精度、效率和PCB结构稳定性：

● 逐个完成子拼版切割：尽量保持未切割的拼版与PCB工艺边连接，形成整体，确保位置固定。

● 单一子拼版切割优化：切割单个子拼版时，将最后一道切削安排在子拼版最短的边界上，且终点靠近夹具固定点，减少“让刀”现象。

● 工艺边连接拼版后切：如果拼版依赖工艺边固定，应最后切割与工艺边相连的拼版。该拼版内部，与工艺边连接的边界应作为最后一道切削，终点同样靠近夹具固定点。

这些规则旨在使PCB板阵在切割过程中尽可能保持刚性，减少振动和位移，提高切割质量，并延长刀具寿命。

选择两个位于PCB对角线两端的PCBA工艺边上的基准点，并优先选用附近有Fixture定位销的基准点。这能提供最大的几何稳定性，即使加工中断也能保证后续切割精度。将第二个基准点靠近切割第一刀的起点，可兼顾效率。

夹具设计直接影响加工质量和效率。系统性方法包括：

1.绘制PCB轮廓：描绘PCB外部和内部轮廓，标注所有可设置定位销或夹固点的位置。

2.确定行刀方案：结合行刀方向、顺序和基准点选择原则，设计行刀路线并选定基准点。

3.最终确定位置：基于上述分析，确定需要保留的定位销或夹固点的位置。

优化夹具能确保PCB被精确、稳定地固定，是实现最佳分板性能的关键。

针对左旋（向下排屑）铣刀的PCB背面粉尘附着问题，可采取以下策略：

1.铣刀直径与粉尘产生：直径较细的铣刀，粉尘量相对较少。

2.优化刀缝处气流速度：

o 夹具开口：夹具上开口越少，通过刀缝的空气流速越快，带走的粉尘越多。

o 密封不必要的气隙：用胶带密封PCB下方腔体外不必要的气隙，增加通过夹具上刀缝开口的气流速度。

3.刀路宽度与台阶对气旋和细粉尘附着的影响：

o 刀路宽度优化：夹具刀路宽度应略宽于铣刀直径，两者之差应小于PCB厚度的一半。

o 气旋形成：刀缝气流与夹具刀路台阶会产生气旋，台阶越大，气旋越大，导致细粉末附着。

o 生成粗切屑策略：

▪调整转速：降低转速可增加每个刀齿的切屑负载，产生更粗的切屑（如1.5毫米铣刀，10毫米/秒走刀速度下，转速从40000rpm降至25000rpm）。

▪更换新铣刀：新铣刀以切削为主，产生较粗粉末；钝铣刀以磨削为主，产生较细粉末。

4. 夹具吸附PCB开口的形状、位置与高度优化：

o 精密设计：通过PCB背面3D扫描和Gerber数据确定吸附开口的形状、位置与高度，确保最小缝隙。

o 双重益处：产生较大吸附力固定PCB，并避免含粉末气流在PCB背面循环并沉积颗粒。

有效粉尘管理需整合刀具选择、机器参数和精密夹具设计，是多方面的挑战。

“让刀”指PCB在刀路结尾处因内部张力和铣刀切割力作用，向两侧散开，产生位移。

对策包括：

1.增加定位销：增加定位销数量和分布，提供更好约束，减少散开程度。

2.合理安排刀路顺序与方向：将最后一道切割安排在不重要的区域。

3.刀路结尾处进行极小范围的来回补刀：清理“让刀”效应引起的毛刺或不平整。

主轴电机滚动轴承寿命有限，主要受切削时施加的径向力影响。减小径向力是延长轴承寿命的关键：

1.高转速、低走刀：采用高转速和低走刀速度，降低每个刀齿的切屑负载，从而减小径向力。

2.勤换刀：确保铣刀保持锋利，以切削为主，减少径向力。钝刀会增加径向力。

针对FR4材料的PCB，镀钛硬质合金铣刀的推荐使用寿命如下：

● 直径1.0毫米铣刀：每个工作段可使用10米。

● 直径1.5毫米铣刀：每个工作段可使用15米。

● 1.4毫米厚的PCB：根据铣刀刀刃长度可设定4-5个工作段。

优化切削参数和刀具更换计划，可延长关键部件寿命，减少停机时间和运营成本。

下表总结了FR4 PCB推荐铣削参数与铣刀寿命

表2：FR4 PCB推荐铣削参数与铣刀寿命

频繁断刀通常是工艺参数或刀具磨损问题。以下是常见原因及解决方案（按处理难易程度排序）

表3：频繁断刀的常见原因与解决方案

按PCB的厚度，铣刀的直径，生产效率选择主轴电机转速。

根据所用的PCB铣刀分板机使用的主轴电机的输出力矩，输出功率与转速的曲线图，合理选择所需的转速，对于下面的曲线图(参考资料1:Page5)，PCB铣刀分板机的转速在超过每分钟四万转以后，输出力矩开始线性下降，转速在每分钟八万转的时候，输出力矩只有每分钟四万转时的一半。而输出功率在每分钟六万五千转时达到峰值。

 对于比较厚的PCB，比较粗的铣刀的场景，倾向于用有较大力矩的转速，而在其他的场景，为提高生产速度，可以考虑选用有较大输出力矩的转速以匹配较快的切割速度。

表4：某款主轴电机的输出力矩输出功率与转速曲线图

精细化管理PCB铣刀式分板机是提升产品质量和生产效率的关键。通过深入理解铣刀特性、智能规划行刀路径、精密设计夹具、有效管理粉尘以及系统性故障排除，可以将分板过程转变为高度受控、优化且可靠的制造环节。这些措施不仅能提升分板效率，确保产品质量。

参考资料：

1.ASTRO-E 400Z/500Z／800Z（主轴电机）SYSTEM OPERATION MANUAL