专利名称：用于确定铣削工具的位置的方法和规定用于实施此方法的加工头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定铣削工具相对于加工头的位置的方法，所述铣削工具用以使一底材形成微结构，所述加工头借助于一个夹紧夹具固定所述铣削工具，其中，所述铣削工具靠放到一个基准面上。此外本发明还涉及一种规定用于实施此方法的、具有一个用于铣削工具的夹紧夹具的加工头，所述铣削工具用以使一底材形成微结构，其中，轴向固定铣削工具的加工位置是可以调整的。
背景技术：
这种铣削工具在实践中用于加工印制电路板的原型。其中，来自CAD程序的数据可以直接转换成用于铣削工具加工头的控制数据，因此在短时间后就能够提供一个功能完善的印制电路板。在此无需电加工处理，因为结构直接通过铣削工具通过局部去除导电的底材表面而产生。为了调整要被去除的轨线宽度，可以通过改变距离而改变楔形铣削工具的切入深度。
通过由现有技术已知的方法，可以实现100μm印制导线间距和宽度以及150μm孔径的电路结构。其应用领域广泛地覆盖各专业。例如，可以将不同刚性和柔性的材料以及高频和微波技术的软底材加工成近批量的原型。
能够在最短的时间内加工出可任意频度复制的原型并由此供测试或小批量加工使用。此外，即使对于复杂的轮廓，也能够毫无问题地实现印制电路板中挖凿部的铣削或者从基材中分离出印制电路板，而加工出用于印制电路板原型的焊接制止掩膜(Loetstoppmasken)。
在实践中，根据使用目的采用许多尤其具有不同总长度的铣削工具。因此，需要在开始加工底材之前获得铣削工具尖端相对铣削头的距离，以便尤其是以可重复的精度调定铣削工具的切入深度。
为此例如已知，通过固定铣削工具的铣削头启动一个接触传感器、例如一个按钮开关，通过它，在接触时发出一个信号给一个控制单元。由此推导出的铣削工具位置作为基准值，尤其用于在以后加工时作为Z轴的基准。
还已知，固定在铣削头上的铣削工具靠放到一个导电部件上。只要通过一个传感器检测到导电部件与铣削工具之间有一电流就发出一个相应的信号。
按照DE 103 45 993 A1，在用于测量和微调一个工具夹头中的工具的方法和装置中，由所测得的实际位置和计算机求得的修正的工具位置通过微调工具夹头中的工具来实现修正。为此例如使用压电作用的微促动器。在此，工具通过促动器使工具连同固定它的夹紧夹具一起移动。
DE 40 30 176 A1描述了一种用于精整工具的方法。为此使工具从一个原始位置在一个基准面上移动，一直到其接触。在接触时测定产生的声信号并且接着转换成电信号。然后，为了求得加工工具相对于工件的准确起始位置或者一个用于工具进给的修正参数，在考虑到所测得的初始位置的情况下将这个电信号输送到一个计算单元。
此外DE 197 09 136 A1涉及一种用于通过一个铣削工具使一底材形成微结构的一般性方法。
实践中已经证实不利的是，已知的方法在实践中产生相当大的花费。此外，在实践中不能排除，在铣削工具与导电的部件机械接触时可能对铣削工具产生损伤。
此外需要由所测得的铣削工具位置推算出修正值，修正值输入到铣削头的控制程序里面。而且，尤其是在要被加工的底材是一个连续的或拱曲的表面时，要附加地执行一种碰撞模拟(Kollisionssimulation)，这将产生进一步的花费。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种方法，它大大简化用于使一底材形成微结构的铣削工具的位置确定。此外还要提供一种规定用于实施此方法的加工头。
上述目的按照本发明通过一种如权利要求1特征的方法得以实现。从属权利要求2至7涉及本发明的特别适宜的改进方案。
按照本发明，在本方法中，在铣削工具的靠放到基准面上的位置，对铣削工具在为此松开的夹紧夹具内相对于加工头的轴向可移动性进行调整，并接着使加工头相对于基准面移动，直到加工头相对基准面达到一个预定的距离。由此，首先能够在不同的铣削工具中使加工头相对基准面并从而也相对要被加工的底材实现一个预定的距离，因此不再需要利用计算机去求得用于加工头运动轨迹的修正值。按照本发明，所述加工头与结构形状尤其是与铣削工具的沿着一个恒定的加工轨迹的长度无关地运动，由此使本方法大大简化。所述铣削工具为此保持在一个通过基准面确定的位置固定的位置上，而加工头以其为此松开的夹紧夹具相对于铣削工具和基准面移动，直至到达到所期望的预定位置。
所述夹紧夹具可以使铣削工具尤其是摩擦锁合地保持在这样预先给定的位置上。但是特别有利的是，在所期望的、加工头相对基准面有一个预定距离的位置，将所述铣削工具力锁合地固定在夹紧夹具中。由此，在接下来加工底材期间使铣削工具可靠地保持所述预定的位置。附加地，也可以设想铣削工具的一种形状锁合的固定。在此，许多公知的弹簧卡头原则上适合作为用于铣削工具的夹紧夹具，其中必要时要考虑到由于弹簧卡头的锁闭而偏离预定位置。
原则上可以使铣削工具暂时这样固定在基准面上，即，通过背离铣削工具尖端的加工头运动方向能使铣削工具尖端与加工头之间的距离加大，以便可以调整预定的位置。而特别有利的是，所述加工头朝基准面的方向移动并由此使位置固定地相对于基准面固定的铣削工具插入到夹紧夹具中。在此，一个止挡作为基准面是足够的，因为无需对铣削工具进行附加的导向。具体地说，在铣削头中滑移活动地支承的铣削工具仅仅以一个自由度活动。因而，此方法得以大大简化。
本方法的一个特别有利的改进设计是，将所述铣削工具以其轴向延伸长度靠放到基准面上。由此在铣削过程期间对于不同的铣削工具实现了铣削工具在底材中的一种恒定的切入深度，以便能够可靠地局部去除导电层。本方法同时适用于锥形铣削工具以及圆柱形铣削工具，它们以其端面靠放到基准面上。
另一种同样特别实用的变化方案是，所述铣削工具以一个锥形段在周边靠放到基准面的一个空隙的一个边缘区域上。由此，对于加工头相对基准面的这种预定距离，实现了一个恒定的铣削宽度，以便尤其是在印制电路板中通过一个适当的铣削宽度来保证可靠的绝缘。
为了调整加工头相对基准面的所期望的距离，可以使加工头下降，直到铣削工具以所期望的量插入夹紧夹具里面。为此，在考虑基准面位置的条件下仅需通过测量技术测定加工头的相应位置。而特别简单的是，所述加工头具有一个铣削深度限制器，它靠放到基准面上，以设定一个预定的距离，因此通过铣削深度限制器的尺寸确定了距离。据此可以任意重复地进行调整。此外，直接根据在加工工艺中使用的铣削深度限制器确定所述距离，从而无需测定距离作为测量参数。
在此特别有意义的是，所述基准面具有两个平面，用以确定铣削深度限制器相对于铣削工具的最大延伸长度的一个预定距离。例如第一平面由一个空隙例如一个凹槽的底部构成，而第二平面由相对于它阶跃凸起的空隙边缘区域构成。
本发明的一个同样特别适宜的改进设计是，所述夹紧夹具在基准面上方的一个位置松开，从而使铣削工具在重力作用下在夹紧夹具中一直轴向移出到基准面上。由此，以简单的方式实现了一个从夹紧夹具中偏移出来的确定的轴向位移，它通过构成一个止挡的基准面限定，该止挡使铣削工具确定地插入到夹紧夹具中。由此，对于具有较短的轴向延伸长度的铣削工具，也能可靠地得到其预定的位置。
据此，在本发明的另一种同样特别有意义的变化方案中，所述铣削工具通过一个弹性部件相对于夹紧夹具移向基准面，以便例如在一个超出铣削头的位置中或在基准面偏离水平位置的一个位置中，例如垂直定向的位置，也可实现铣削工具的定位。在此使用所述弹性部件或一个例如借助空气压力操纵的朝基准面方向轴向位移的驱动装置。
上述第二目的，即提供一种规定用于实施本方法的、具有一个用于铣削工具的夹紧夹具的加工头，铣削工具用以使一底材形成微结构，按照本发明由此得以实现至少一个构成轴向滑移导向的松开位置可以通过一个为此松开的加工头夹紧夹具进行调整。由此能够使铣削工具在松开的位置尤其是在基准面上方垂直地在重力的作用下移出到基准面上，其中，通过滑移导向保证一个唯一的自由度。在加工头与铣削工具之间设定了所期望的相对位置以后，在加工位置将铣削工具固定在夹紧夹具中。
本发明可以有不同的实施形式。为了进一步表明其基本原理，在附图中示出其中的一个实施例并且在下面详细描述。分别以原理图表示图1示出一个固定在一个加工头的夹紧夹具里面的铣削工具，图2示出在图1中所示的加工头，它具有靠放到基准面上的铣削工具，图3示出相对于图2下降的铣削头，具有一个插入夹紧夹具里面的铣削工具，图4示出在图3中所示的加工头，其中铣削工具以其圆周靠放到一个空隙的一个边缘区域上，图5示出与图4不同的、在周边靠放到空隙的一个边缘区域上的铣削工具，图6示出一个配有铣削深度限制器的加工头。
具体实施例方式
图1示出一种加工头1，用于在一个在图2和3中所示的底材2上形成微结构，加工头在夹紧夹具4中固定一个铣削工具3。该铣削工具3具有一个柄部5以及一个锥形的切削头6。所述铣削工具3的长度可以按照具体的结构形式要求设计成不同的尺寸并且可以以不同的结构形式实现。
为了能够尤其是无需铣削程序修正地利用不同的铣削工具3实现对底材2的简单加工，如图2所示，使铣削工具3首先在重力作用下或者在一个未示出的弹性部件的作用下靠放到一个由底材2的一个区域构成的基准面7上。在此，这样调整力锁合的夹紧夹具4的固定力，使得铣削工具3相对于构造为弹簧卡头的夹紧夹具4可实现一种滑移运动。由此可以使加工头1沿箭头8的方向下降到底材2上，同时使铣削工具3往夹紧夹具4中插入，直到铣削工具达到在图3中所示的加工头1相对底材2的预定距离D。这个距离D对于不同的铣削工具3是一致的，因此在加工过程中实现的铣削深度对于不同的铣削工具3是一致的。
相应地，在图4和5中示出另一种结构形式的基准面9，它例如同样可以由一底材的一个区域构成。在此，图1至3所示的铣削工具3以其锥形切削头6在周边靠放到一个在基准面9上宽度a的空隙10的边缘区域上。图5示出一种与图4不同的铣削工具11，其锥形切削头12具有更小的斜度。通过宽度为a的空隙10，对于两个铣削工具3、11，在要被加工的底材上对于加工头1相对基准面9的一个这样预先确定的距离实现一恒定的铣削宽度。
图6示出配有一个铣削深度限制器13的加工头1，它能够实现对加工头各位置的一种更简单的调整。为了调定铣削深度限制器13相对于铣削工具3的一个预定距离d，使铣削深度限制器13靠放到基准面14上。为此该基准面14具有两个平面15、16，其中下平面15通过一个凹槽式的凹部来容纳铣削工具3，而上平面16通过一个包围所述凹部的边缘来支承确定预定距离d的铣削深度限制器13。因此，也就是说，这个距离d由铣削深度限制器13的尺寸按几何方法确定，从而不必通过测量技术来测得该距离。
权利要求
1.用于确定铣削工具相对于加工头的位置的方法，所述铣削工具用以使一底材形成微结构，所述加工头借助于一个夹紧夹具固定所述铣削工具，其中，所述铣削工具靠放到一个基准面上，其特征在于，在铣削工具的靠放到基准面上的位置，对铣削工具在为此松开的夹紧夹具内相对于加工头的轴向可移动性进行调整，并接着使加工头相对于基准面移动，直到加工头相对基准面达到一个预定的距离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所期望的、加工头相对基准面有一个预定距离的位置，将所述铣削工具力锁合地固定在夹紧夹具中。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述加工头朝基准面的方向移动，由此使位置固定地相对于基准面固定的铣削工具插入到夹紧夹具中。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述铣削工具以其轴向延伸长度靠放到基准面上。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述铣削工具以一个锥形段靠放到基准面的一个空隙的一个边缘区域上。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述夹紧夹具在基准面上方的一个位置松开，从而使铣削工具在重力作用下在夹紧夹具中一直轴向移出到基准面上。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述铣削工具借助一个弹性部件相对于夹紧夹具移向基准面。
8.具有一个用于铣削工具(3，11)的夹紧夹具(4)的加工头(1)，所述铣削工具用以使一底材(2)形成微结构，其中，轴向固定铣削工具(3，11)的加工位置是可以调整的，其特征在于，构成一轴向滑移导向的松开位置通过加工头的一个为此松开的夹紧夹具是可以调整的。
9.如权利要求8所述的加工头(1)，其特征在于，所述加工头(1)具有一个铣削深度限制器(13)，它可以靠放到一个基准面(14)上，以设定一个预定的距离。
10.如权利要求9所述的加工头(1)，其特征在于，所述基准面(14)具有两个平面(15，16)。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定铣削工具的位置的方法和规定用于实施此方法的加工头。具体地说，本发明涉及相对于加工头(1)调整铣削工具(3)的位置，该铣削工具用以使一底材(2)形成微结构。为此使铣削工具(3)靠放到一个基准面(7)上，并且这样调整铣削工具(3)的一个夹紧夹具(4)，以实现铣削工具(3)相对于加工头(1)的轴向可移动性。接着使加工头(1)相对于基准面向下移动，直到加工头(1)相对基准面(7)达到一个预定的距离。由此，即使对于不同的铣削工具(3)，也可以用很少的花费调整一个预定的距离，从而尤其是不必再利用计算机去求得用于加工头(1)运动轨迹的修正值。
文档编号B23Q5/52GK1824460SQ20061000415
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月21日 优先权日2005年2月24日
发明者S·文克, A·克洛克, B·霍伊尔 申请人:Lpkf激光和电子股份公司