Mașină de găurit CNC DIY. Frezarea plăcilor de circuite imprimate acasă. Asamblarea unor componente importante ale mașinii

Nu-mi place să gravați PCB-urile. Ei bine, nu-mi place procesul de a încurca cu clorură ferică. Imprimați aici, călcați aici, expuneți cu fotorezist aici - este o poveste întreagă de fiecare dată. Și apoi gândiți-vă unde să scurgeți clorura ferică. Nu susțin că aceasta este o metodă accesibilă și simplă, dar personal încerc să o evit. Și atunci s-a întâmplat norocul meu: am finalizat routerul CNC. Imediat a apărut gândul: nu ar trebui să încercăm să frezăm plăci de circuite imprimate? Făcut repede şi foarte bine. Desenez un adaptor simplu dintr-un esp-wroom-02 care se află în jur și încep excursia în frezare plăci de circuite imprimate. Căile au fost special făcute mici - 0,5 mm. Pentru că dacă nu ies așa, atunci înșurubați această tehnologie.

Deoarece eu personal fac plăci cu circuite imprimate o dată la cinci ani în sărbători majore, KiCAD este suficient pentru mine pentru design. Specializat pentru el solutii convenabile Nu l-am găsit, dar există o modalitate mai universală - folosirea fișierelor Gerber. În acest caz, totul este relativ simplu: luați pcb-ul, exportați stratul doritîn gerber (fără oglindire sau altă magie!), rulați pcb2gcode - și obținem un fișier nc gata făcut care poate fi dat routerului. Ca întotdeauna, realitatea este o infecție diabolică și totul se dovedește a fi ceva mai complicat.

Obținerea gcode din fișierele Gerber

Deci, nu intenționez să descriu în mod specific cum să obțineți un fișier gerber, cred că toată lumea știe cum să o facă. Apoi, trebuie să rulați pcb2gcode. Se pare că necesită aproximativ un milion de parametri de linie de comandă pentru a produce ceva acceptabil. În principiu, documentația ei nu este rea, am stăpânit-o și am înțeles cum să obțin un fel de gcode chiar și așa, dar tot îmi doream dezinvoltură. De aceea a fost găsită GUI pcb2gcode. Aceasta, după cum sugerează și numele, este o interfață grafică pentru setarea parametrilor de bază ai pcb2gcode cu casete de selectare și chiar cu o previzualizare.

De fapt, în această etapă, a fost obținut un fel de gcode și puteți încerca să frezați. Dar în timp ce bifam casetele, s-a dovedit că valoarea implicită a adâncimii pe care o oferă acest software este de 0,05 mm. În consecință, placa trebuie instalată în router cu cel puțin o precizie mai mare decât aceasta. Nu știu cine este, dar bancul de lucru al routerului meu este vizibil strâmb. Cea mai simplă soluție care mi-a venit în minte a fost să așezi o bucată de placaj sacrificial pe masă, să frezi un buzunar în ea pentru a se potrivi cu dimensiunea plăcilor - și ar ajunge perfect în planul routerului.

Pentru cei care sunt deja buni cu un router, această parte nu este interesantă. După câteva experimente, am aflat că este necesar să frez buzunarul într-o direcție (de exemplu, hrană pe dinte) și cu o suprapunere de cel puțin treizeci la sută. Fusion 360 mi-a oferit inițial prea puțină suprapunere și a mers înainte și înapoi. În cazul meu, rezultatul a fost nesatisfăcător.

Luând în considerare curbura PCB

După ce am nivelat platforma, am lipit bandă cu două fețe pe ea, am așezat PCB-ul și am început să frez. Iată rezultatul:

După cum puteți vedea, pe o margine a plăcii tăietorul practic nu atinge cuprul, pe cealaltă, a intrat prea adânc în placă, iar în timpul frezării au apărut firimituri de PCB. După ce m-am uitat cu atenție la placa în sine, am observat că inițial era neuniformă: ușor curbată și, indiferent cât de mult te-ai lupta cu ea, vor exista unele abateri în înălțime. Apoi, apropo, m-am uitat și am aflat că pentru plăcile cu circuite imprimate cu o grosime mai mare de 0,8 mm, o toleranță de ±8% este considerată normală.

Prima opțiune care îmi vine în minte este autocalibrarea. Conform logicii lucrurilor - ce este mai ușor, placa este placată cu cupru, tăietorul este din oțel, am atașat un fir la cupru, celălalt la tăietor - iată o sondă gata făcută. Luați-o și construiți o suprafață.

Mașina mea este controlată de grbl pe un scut chinezesc ieftin. grbl are suport pentru o sondă pe pinul A5, dar din anumite motive nu există un conector special pe placa mea. După ce l-am examinat cu atenție, am descoperit în continuare că pinul A5 este conectat la conectorul portului SPI (semnat ca SCL) și există și o masă în apropiere. Există un truc cu acest „senzor” - firele trebuie să fie împletite. Există multe interferențe în router, iar fără aceasta senzorul va da în mod constant rezultate false pozitive. Chiar și după țesut va continua, dar mult, mult mai rar.

Comanda spune: începeți să coborâți până la –10 în Z (este înălțime absolută sau relativă - depinde de modul în care este acum firmware-ul). Va coborî foarte încet - cu o viteză de 5 mm/min. Acest lucru se datorează faptului că dezvoltatorii înșiși nu garantează că coborârea se va opri exact în momentul în care senzorul este declanșat și nu puțin mai târziu. Prin urmare, este mai bine să coborâți încet, astfel încât totul să se oprească la timp și să nu aibă deloc timp să intre în plată. Cel mai bine este să efectuați primul test prin ridicarea capului la o înălțime mult mai mare de 10 mm și resetarea sistemului de coordonate. În acest caz, chiar dacă totul nu funcționează și nu aveți timp să ajungeți la butonul E-Stop, tăietorul nu va fi deteriorat. Puteți efectua două teste: primul este să nu faceți nimic (și la atingerea -10 grbl se va afișa „Alarm: Probe Fail”), al doilea - în timp ce acesta coboară, închideți circuitul cu ceva și asigurați-vă că totul are oprit.

Apoi, trebuie să găsiți o metodă pentru măsurarea efectivă a matricei și distorsionarea gcode-ului după cum este necesar. La prima vedere, pcb2gcode are un fel de suport pentru autonivelare, dar grbl nu are suport. Acolo este posibil să setați comenzi pentru a rula eșantionul manual, dar trebuie să vă dați seama și, sincer, am fost prea leneș. O minte curioasă ar putea observa că comanda probe a LinuxCNC este aceeași cu comanda grbl. Dar apoi există o diferență ireparabilă: toți interpreții gcode „adulti” salvează rezultatul testului efectuat într-o variabilă de mașină, iar grbl pur și simplu trimite valoarea în port.

O mică căutare pe Google a sugerat că mai sunt destul de multe opțiuni diferite, dar proiectul chillpeppr mi-a atras atenția:

Acesta este un sistem cu două componente proiectat să se joace cu hardware-ul webny. Prima componentă - Serial JSON Server, scris în go, rulează pe o mașină conectată direct la hardware și poate oferi controlul portului serial prin intermediul websocket-urilor. Al doilea funcționează în browserul dvs. Au un cadru întreg pentru construirea de widget-uri cu anumite funcționalități, care pot fi apoi inserate în pagină. În special, au deja un spațiu de lucru gata făcut (un set de widget-uri) pentru grbl și tinyg.

Și chillpeppr are suport pentru autonivelare. Mai mult, pare mult mai convenabil decât UniversalGcodeSender, pe care l-am folosit înainte. Instalez serverul, lansez partea de browser, petrec jumătate de oră descoperind interfața, încarc gcode-ul plăcii mele acolo și văd niște gunoi:

Privind la gcode în sine, care generează pcb2gcode, văd că folosește o notație în care comanda (G1) nu se repetă pe liniile ulterioare, ci sunt date doar coordonatele noi:

G00 X1.84843 Y34.97110 (mișcare rapidă pentru a începe.) F100.00000 G01 Z-0.12000 G04 P0 (stăpânire fără timp -- G64 nu ar trebui să atenueze acest punct) F200.00000 X1.84843 Y34.97612 X1.84843 Y34.97110 Y34.17332 X2.69481 Y34.11185 X2.73962 Y34.00364 X2.74876 Y31.85178 X3.01828 Y31.84988 X3.06946 Y31.82249 X41.82249 X43.

Judecând după faptul că chilipeppr arată doar mișcări verticale, vede aici linia G01 Z-0.12, dar nu înțelege tot ce vine după F200. Este necesar să schimbați notația în explicit. Desigur, puteți lucra cu mâinile sau puteți crea un fel de script de post-procesare. Dar nimeni nu a anulat încă G-Code Ripper, care, printre altele, poate sparge comenzi gcode complexe (cum ar fi aceleași arcuri) în altele mai simple. Apropo, el știe și cum să îndoaie gcode folosind matricea autoprobe, dar din nou nu există suport încorporat pentru grbl. Dar puteți face aceeași împărțire. Setările standard mi s-au potrivit foarte bine (cu excepția faptului că în config a trebuit să schimb unitățile de măsură în mm în avans). Fișierul rezultat a început să se afișeze normal în chilipeppr:

În continuare, rulăm autoprobe, fără a uita să indicăm distanța de la care să coborâm proba și adâncimea acesteia. În cazul meu, am indicat că ar trebui coborât de la 1 la –2 mm. Limita inferioară nu este atât de importantă, o poți seta la cel puțin -10, dar nu l-aș recomanda: de câteva ori am stabilit fără succes punctul de pornire de la care să pornesc proba, iar punctele extreme au ajuns în afara bord. Dacă adâncimea este mai mare, gravorul poate fi spart. Și este doar o greșeală. Nivelul limitei superioare determină direct cât timp va dura măsurarea suprafeței. În cazul meu, în realitate, placa aproape niciodată nu a depășit 0,25 mm în sus sau în jos, dar 1 mm este cumva mai fiabil. Apăsăm alergarea prețuită și alergăm la router pentru a medita:

Și în interfața chilipeppr apare încet o suprafață măsurată:

Aici ar trebui să acordați atenție faptului că toate valorile Z sunt înmulțite cu 50 pentru a vizualiza mai bine suprafața rezultată. Aceasta este o setare configurabilă, dar 10 și 50 funcționează bine în opinia mea. Destul de des dau peste faptul că un punct se dovedește a fi mult mai mare decât ne-am aștepta de la el. Personal, atribui acest lucru faptului că senzorul preia interferențe și dă un fals pozitiv. Din fericire, chilipeppr vă permite să încărcați o hartă de înălțime sub formă de json, o puteți corecta manual și apoi o puteți încărca manual. Apoi, faceți clic pe butonul „Trimiteți codul GCode nivelat automat în spațiul de lucru” - iar codul gcode corectat este deja încărcat în piper:

N40 G1 X 2.6948 Y 34.1118 Z0.1047 (al nou z) N41 G1 X 2.7396 Y 34.0036 Z0.1057 (al new z) N42 G1 X 2.7488 Y 31.8518 Y 31.8518 Y 31.8518 Z0.318 X 3.4 N 499 Z0. 1127 (al nou z) N44 G1 X 3,0695 Y 31,8225 Z0,1137 (al nou z) N45 G1 X 3,0968 Y 31,7713 Z0,1142 (al nou z)

Mișcările Z au fost adăugate la cod, care ar trebui să compenseze denivelările suprafeței.

Selectarea parametrilor de frezare

Încep să frez și obțin acest rezultat:

Trei puncte sunt clare aici:

Problema cu denivelările suprafeței a dispărut: totul este tăiat (mai precis, zgâriat) aproape la aceeași adâncime, nu există goluri nicăieri, nicăieri nu este prea adânc.
Adâncimea este insuficientă: 0,05 mm clar nu este suficient pentru această folie. Plăcile, apropo, sunt niște animale necunoscute de la AliExpress; grosimea cuprului nu a fost indicată acolo. Stratul de cupru variază, cele mai frecvente sunt de la 18 la 140 de microni (0,018-0,14 mm).
Bătăile gravorului sunt clar vizibile.

Despre aprofundare. Nu este dificil să se determine cât de adânc ar trebui să fie coborât gravorul. Dar există specific. Gravorul conic are o formă de triunghi în proiecție. Pe de o parte, unghiul de convergență față de punctul de lucru determină cât de dificil este să rupă scula și cât de mult va dura, iar pe de altă parte, cu cât unghiul este mai mare, cu atât tăierea va fi mai largă pentru o anumită adâncime.

Formula pentru calcularea lățimii unei tăieturi la o anumită adâncime arată astfel (luată cu lipsă de modestie de pe reprap.org și corectată):

2 * adâncime de penetrare * tangen (unghiul vârfului sculei) + lățimea vârfului

Calculăm din aceasta: pentru un gravor cu un unghi de 10 grade și un punct de contact de 0,1 mm cu o adâncime de 0,1 mm, obținem o lățime de tăiere de aproape 0,15 mm. Pe baza acestui fapt, apropo, puteți estima care este distanța minimă dintre piste de către gravorul selectat pe folie de grosimea selectată. Ei bine, și chiar dacă nu aveți nevoie de distanțe foarte mici între șenile, tot nu ar trebui să coborâți freza prea adânc, deoarece fibra de sticlă tocește foarte taietele chiar și din aliaje dure.

Ei bine, mai este un moment amuzant. Să presupunem că avem două piste distanțate la 0,5 mm. Când rulăm pcb2gcode, se va uita la valoarea parametrului de compensare a traseului instrumentului (cât de mult să se retragă de pe pistă la frezare) și va face de fapt două treceri între piste, distanțate una de alta cu (0,5 - 2 * toolpath_offset) mm , intre ele vor fi (sau mai bine zis In total, o sa cada o bucata de arama, si va fi urat. Dacă faceți toolpath_offset mai mare decât distanța dintre piste, atunci pcb2gcode va emite un avertisment, dar va genera o singură linie între piste. În general, pentru aplicațiile mele, acest comportament este mai de preferat, deoarece șinele sunt mai largi, tăietorul taie mai puțin - frumusețe. Adevărat, poate apărea o problemă cu componentele SMD, dar este puțin probabilă.

Există un caz pronunțat al acestui comportament: dacă setăm un toolpath_offset foarte mare, atunci vom obține o placă de circuit imprimat sub forma unei diagrame Voronoi. Cel puțin, este frumos;) Puteți vedea efectul în prima captură de ecran din pcb2gcode pe care am dat-o. Arată cum va arăta.

Acum despre ritmurile gravorului. Degeaba le numesc așa. Axul meu pare să fie destul de bun și, desigur, nu lovește atât de tare. Aici, mai degrabă, vârful gravorului, când se mișcă, se îndoaie și sare între puncte, dând acea imagine ciudată cu puncte. Primul și principalul gând este că tăietorul nu are timp să taie și, prin urmare, sare peste. O mică căutare pe Google a arătat că oamenii frează plăci de circuite imprimate cu un ax de 50k rpm la o viteză de aproximativ 1000 mm/min. Axul meu dă 10k fără sarcină și putem presupune că trebuie să tăiem cu o viteză de 200 mm/min.

Rezultate și concluzie

Ținând cont de toate acestea, măsor o nouă bucată de PCB, încep să frez și obțin acest rezultat:

Cel de sus este exact așa cum a ieșit din router, cel de jos este după ce am trecut o piatră de ascuțit obișnuită peste el de câteva ori. După cum puteți vedea, în trei locuri șinele nu au fost tăiate. În general, lățimea pistelor variază pe toată placa. Încă trebuie rezolvat, dar am o idee despre care este motivul. Mai întâi am atașat placa bandă cu două fețeși ea a plecat destul de des. Apoi, în câteva locuri, am prins marginile capetelor șuruburilor. Se pare că rezistă mai bine, dar încă se joacă puțin. Bănuiesc că în momentul frezării este apăsat pe platformă și, din această cauză, de fapt nu se taie.

În general, toate acestea au perspective. Când procesul este elaborat, construirea unui DEM durează aproximativ cinci până la șapte minute, apoi măcinarea în sine durează câteva minute. Se pare că putem experimenta mai departe. Dar apoi puteți face găurirea pe aceeași mașină. Cumpără niște nituri și vei fi fericit! Dacă subiectul este interesant, pot scrie un alt articol despre foraj, scânduri cu două fețe etc.

Întrebarea despre cum se face o mașină CNC poate primi un răspuns pe scurt. Știind că o mașină de frezat CNC de casă, în general, este un dispozitiv complex cu o structură complexă, este recomandabil ca proiectantul să:

achiziționează desene;
achiziționați componente și elemente de fixare fiabile;
pregătiți un instrument bun;
au un strung la îndemână și mașini de găurit Prelucrat CNC pentru a produce rapid.

Nu ar strica să vizionați videoclipul - un fel de ghid de instrucțiuni despre unde să începeți. Voi începe cu pregătirea, voi cumpăra tot ce am nevoie, voi descoperi desenul - aici solutie corecta designer începător. De aceea etapa pregătitoare, anterior asamblarii, este foarte important.

Lucrări în faza pregătitoare

Pentru a face o mașină de frezat CNC de casă, există două opțiuni:

Luați un set gata de rulare de piese (componente special selectate), din care asamblam singur echipamentul.
Găsiți (faceți) toate componentele și începeți să asamblați cu propriile mâini o mașină CNC care să îndeplinească toate cerințele.

Este important să decideți cu privire la scopul, dimensiunea și designul (cum să faceți fără un desen mașină de casă CNC), găsiți diagrame pentru fabricarea acestuia, achiziționarea sau fabricarea unor piese care sunt necesare pentru aceasta, achiziționarea șuruburilor de plumb.

Dacă decideți să creați singur o mașină CNC și să faceți fără seturi gata făcute componente și mecanisme, elemente de fixare, aveți nevoie de schema asamblată conform căreia va funcționa mașina.

De obicei, după ce am găsit diagramă schematică dispozitive, ei modelează mai întâi toate piesele mașinii, pregătesc desene tehnice, apoi le folosesc pentru a produce componente din placaj sau aluminiu pe strunguri și mașini de frezat (uneori este necesară utilizarea unei mașini de găurit). Cel mai adesea, suprafețele de lucru (numite și masă de lucru) sunt placaj cu o grosime de 18 mm.

Asamblarea unor componente importante ale mașinii

În mașina pe care ați început să o asamblați cu propriile mâini, trebuie să furnizați o serie de componente critice care să asigure mișcarea verticală a instrumentului de lucru. În această listă:

angrenaj elicoidal – rotația se transmite cu ajutorul unei curele dințate. Este bine deoarece scripetele nu alunecă, transferând uniform forțele pe arborele echipamentului de frezat;
dacă utilizați un motor pas cu pas (SM) pentru o mini-mașină, este indicat să luați un cărucior de la un model de imprimantă mai mare - mai puternic; vechile imprimante matriciale aveau motoare electrice destul de puternice;

pentru un dispozitiv cu trei coordonate, veți avea nevoie de trei SD-uri. Este bine dacă există 5 fire de control în fiecare, funcționalitatea mini-mașinii va crește. Merită să evaluați mărimea parametrilor: tensiunea de alimentare, rezistența înfășurării și unghiul de rotație a motorului într-un singur pas. Pentru a conecta fiecare motor pas cu pas aveți nevoie de un controler separat;
cu ajutorul șuruburilor, mișcarea de rotație a motorului este transformată în liniară. Pentru realizare precizie ridicata, multi oameni considera necesar sa aiba suruburi cu bile (suruburi cu bile), dar aceasta componenta nu este ieftina. Atunci când selectați un set de piulițe și șuruburi de montare pentru blocuri de montare, alegeți-le cu inserții din plastic, acest lucru reduce frecarea și elimină jocul;

în loc de un motor pas cu pas, poți lua un motor electric obișnuit, după o mică modificare;
o axă verticală care permite instrumentului să se deplaseze în 3D, acoperind întregul tabel de coordonate. Este realizat din placa de aluminiu. Este important ca dimensiunile axei să fie ajustate la dimensiunile dispozitivului. În prezența Sobe electrice, axul poate fi turnat conform dimensiunilor desenelor.

Mai jos este un desen realizat în trei proiecții: vedere laterală, vedere din spate și vedere de sus.

Atentie maxima la pat

Rigiditatea necesară a mașinii este asigurată de pat. Un portal mobil, un sistem de ghidaje șinelor, un motor pas cu pas, suprafata de lucru, axa Z și axul.

De exemplu, unul dintre creatorii unei mașini CNC de casă a realizat cadrul de susținere din profil de aluminiu Maytec - două părți (secțiune 40x80 mm) și două plăci de capăt de 10 mm grosime din același material, care leagă elementele cu colțuri din aluminiu. Structura este ranforsata; in interiorul cadrului exista un cadru realizat din profile mai mici in forma de patrat.

Cadrul este montat fără utilizarea îmbinărilor sudate (cusăturile sudate sunt slab capabile să reziste la sarcinile de vibrație). Este mai bine să folosiți piulițe în T ca elemente de fixare. Plăcile de capăt asigură instalarea unui bloc de rulmenți pentru montarea șurubului de plumb. Veți avea nevoie de un lagăr alunecat și un rulment de ax.

Meșterul a stabilit că sarcina principală a mașinii CNC auto-fabricate era producția de piese din aluminiu. Deoarece piesele de prelucrat cu o grosime maximă de 60 mm erau potrivite pentru el, el a făcut spațiul portalului de 125 mm (aceasta este distanța de la traversa superioară la suprafața de lucru).

Acest proces dificil de instalare

Colectarea CNC de casă mașini, după pregătirea componentelor, este mai bine să fie strict conform desenului, astfel încât acestea să funcționeze. Procesul de asamblare cu șuruburi de plumb trebuie efectuat în următoarea secvență:

un meșter experimentat începe prin a atașa primele două motoare la caroserie - în spatele axei verticale a echipamentului. Unul este responsabil pentru mișcarea orizontală a capului de frezare (ghidajele șinei), iar al doilea este responsabil pentru mișcarea în plan vertical;
un portal mobil care se deplasează de-a lungul axei X poartă axul de frezare și suportul (axa z). Cu cât portalul este mai mare, cu atât piesa de prelucrat poate fi prelucrată mai mare. Dar la un portal înalt, în timpul procesării, rezistența la sarcinile emergente scade;

Pentru fixarea motorului axei Z și a ghidajelor liniare se folosesc plăci față, spate, superioară, mijlocie și inferioară. Faceți acolo un leagăn pentru axul de frezat;
Unitatea este asamblată din piulițe și știfturi atent selectate. Pentru a fixa arborele motorului și a-l atașa la știft, utilizați o înfășurare de cauciuc a unui cablu electric gros. Fixarea poate fi șuruburi introduse într-un manșon de nailon.

Apoi începe asamblarea componentelor și ansamblurilor rămase ale produsului de casă.

Instalăm umplerea electronică a mașinii

Pentru a realiza o mașină CNC cu propriile mâini și a o opera, trebuie să operați cu control numeric selectat corect, plăci de circuite imprimate de înaltă calitate și componente electronice (mai ales dacă sunt chinezești), care vă vor permite să implementați toate funcționalitățile pe mașina CNC, procesând o parte dintr-o configurație complexă.

Pentru a evita problemele de control, mașinile CNC de casă au următoarele componente printre componente:

motoare pas cu pas, unele oprite de exemplu Nema;
Port LPT, prin care unitatea de control CNC poate fi conectată la mașină;
drivere pentru controlere, acestea sunt instalate pe o mini-mașină de frezat, conectându-se în conformitate cu diagrama;

tablouri de comutare (controlere);
Unitate de alimentare de 36 V cu un transformator coborâtor care se transformă la 5 V pentru a alimenta circuitul de control;
laptop sau PC;
butonul responsabil pentru oprirea de urgență.

Abia după aceasta, mașinile CNC sunt testate (în acest caz, meșterul va face o rulare de testare a acestuia, încarcând toate programele), iar deficiențele existente sunt identificate și eliminate.

În loc de o concluzie

După cum puteți vedea, este posibil să faceți un CNC care să nu fie inferior modelelor chinezești. După ce am realizat un set de piese de schimb cu dimensiunea potrivită, având rulmenți de înaltă calitate și suficiente elemente de fixare pentru asamblare, această sarcină este în puterea celor care sunt interesați de tehnologia software. Nu va trebui să cauți un exemplu pentru mult timp.

Fotografia de mai jos prezintă câteva exemple de mașini cu control numeric, care au fost realizate de aceiași meșteri, nu profesioniști. Nici o singură piesă nu a fost realizată în grabă, cu o dimensiune arbitrară, dar montată pe bloc cu mare precizie, cu alinierea atentă a axelor, utilizarea șuruburilor de înaltă calitate și rulmenți fiabili. Afirmația este adevărată: pe măsură ce asamblați, la fel veți lucra.

Un semifabricat din duraluminiu este prelucrat folosind CNC. Cu o astfel de mașină, care a fost asamblată de un meșter, puteți efectua o mulțime de lucrări de frezare.

Un alt exemplu de mașină asamblată, în care o placă din fibră este utilizată ca masă de lucru pe care poate fi fabricată o placă de circuit imprimat.

Oricine începe să producă primul dispozitiv va trece în curând la alte mașini. Poate că va dori să se testeze ca asamblator al unei unități de foraj și, neobservat, se va alătura armatei de meșteri care au adunat destul de multe dispozitive de casă. Creativitatea tehnică va face viața oamenilor interesantă, variată și bogată.

O mașină CNC este foarte convenabilă de utilizat într-un atelier de radio amator de acasă pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate, atât prototipuri de produse, cât și loturi mici de produse. Disponibilitatea gravurii - frezare CNCîntr-un atelier de acasă sau într-o întreprindere mică, vă permite atât să reduceți timpul necesar pentru fabricarea unei plăci de circuit imprimat atunci când faceți plăci de breadboard, prototipuri de loturi mici de produse, cât și să îmbunătățiți calitatea plăcilor de circuite imprimate fabricate în comparație cu alte metode de fabricație. Utilizarea unei mașini cu control numeric vă permite să efectuați o gamă completă de operații pentru fabricarea unei plăci de circuit imprimat - frezarea unui model conductiv (cănele), găurirea atât pentru instalarea componentelor, cât și pentru interstrat, tăierea și conturarea plăcii.

Mai întâi trebuie să creați un design PCB. Pentru a face acest lucru, este foarte convenabil să utilizați programul Sprint Layout 6, care este foarte popular printre amatorii de radio.La dezvoltare, trebuie să luați în considerare caracteristici tehnologice prelucrarea PCB acoperită cu folie pe o mașină CNC, adică trasarea cu trasee suficient de largi, lăsând golurile necesare pentru trecerea unui gravor/cutter etc. Punctul de pornire pentru coordonate trebuie să fie COLȚUL JOUS STÂNGA, Figura 1.

Pe stratul O desenăm conturul (bordurile) plăcii de circuit imprimat de-a lungul căreia va fi tăiată placa finită. Indicăm grosimea liniilor în funcție de diametrul tăietorului folosit pentru tăierea plăcii. Controlăm distanța dintre marginea plăcii și piste, astfel încât conturul să nu se intersecteze cu pistele. Pentru a ne asigura că placa, după tăiere, nu este aruncată din piesa de prelucrat și nu este deteriorată de tăietor, lăsăm jumperi care vor ține placa în piesa de prelucrat. Ele pot fi tăiate cu ușurință mai târziu cu tăietoare laterale atunci când scoateți placa finită. Opriți straturile suplimentare și inspectați mai întâi placa, Figura 2.

figura 2

Deschideți fereastra pentru configurarea „strategiilor” de frezare, figurile 3 și 4.

figura 3

figura 4

În fereastra „lățimea pistei” (Figura 4) indicăm grosimea sculei noastre de tăiere. De exemplu, un gravor cu un vârf de tăiere de 0,6 mm. Pentru confort procesare ulterioara Bifați caseta „Marcați găurile”. Faceți clic pe „Ok”. Salvăm figura 5 într-un loc convenabil pentru noi.

Figura 5

După calcularea căii de procesare, placa va arăta astfel, Figura 6:

Figura 6

Puteți urmări clar traseul tăietorului și cantitatea de cupru pe care o va elimina. Pentru a afișa comod traseul frezei ca o linie subțire, puteți apăsa butonul dedicat, Figura 7:

figura 7

În această etapă, este necesar să monitorizați cu atenție traiectoria frezei - pentru a verifica dacă nu există un scurtcircuit între căile conductoare care nu aparțin aceluiași circuit. Dacă este detectată o eroare, corectați și salvați din nou fișierul.
În continuare, trebuie să pregătiți un program de control pentru mașină. Folosind utilitarul Step Cam 1.79 ( îl puteți descărca de pe Internet), deschidem fișierul nostru de frezare, reglam avansul de lucru și adâncimea de tăiere (în funcție de mașina, unealta și materialul folosit) și îl convertim în cod G apăsând butonul Faceți cheia G-code. Programul va genera un cod G de procesare pe baza fișierului de frezare. Puteți vedea rezultatul generării codului G utilizând fila Acțiune -> Desenați codul G. Dacă nu este afișat nimic, trebuie să faceți clic cu mouse-ul în fereastră, Figura 8.
Reglăm experimental adâncimea de frezare, încercând să reglam mașina astfel încât freza/gravorul să îndepărteze doar stratul de cupru, cu tăiere ușoară. Acest parametru depinde de grosimea foliei de cupru a PCB-ului utilizat.

figura 8

Faceți clic pe Salvați codul G. Dosarul este gata.
Încărcăm fișierul în Mach3 și efectuăm o inspecție vizuală a fișierului descărcat. Setăm zerouri pe mașină și începem procesarea.
Pentru a găuri găuri în placă și a tăia de-a lungul conturului, configurarea și pregătirea pilelor este similară. Exemple de setări sunt prezentate în figurile 9 și 10.
Foraj Figura 9:

figura 9

Frezarea plăcii de-a lungul conturului, Figura 10:

figura 10

Salvăm setările pentru găurirea și frezarea conturului separat. Încărcați în Step Cam. Indicăm adâncimea de prelucrare, în funcție de grosimea PCB-ului utilizat, cu tăiere ușoară. De exemplu, cu o grosime de textolit de 1,5 mm, am setat intervalul de găurire la 1,6-1,7 mm. Este indicat sa se efectueze frezarea conturului in 2 - 4 treceri, in functie de caracteristicile sculei de taiere. Pentru a face acest lucru, setăm adâncimea de scufundare la frezarea în Step Cam la 0,5 mm, apoi după fiecare trecere pe mașină coborâm manual scula de-a lungul axei „Z” și o resetăm la zero.

Câteva nuanțe de lucru pe o mașină atunci când se realizează o placă de circuit imprimat:
1. Suprafața desktopului trebuie să fie cât mai plană și uniformă. O modalitate de a realiza acest lucru este să faceți o „masă de sacrificiu” din placaj și să o tăiați. Pentru a face acest lucru, o foaie de placaj este atașată la masa principală de lucru a mașinii, apoi, folosind un tăietor mare, „patul” pentru placă este frezat la o adâncime mică (1-2 mm).
2. Fibra de sticlă nu este întotdeauna ideală material neted, iar grosimea acestuia poate varia. Prin urmare, este necesar să tăiați cu o ușoară supratăiere. Unii oameni cu experiență alcătuiesc în mod special hărțile de înălțime pentru o prelucrare mai precisă. Gradul de tăiere se determină experimental.
3. Pentru frezare se poate folosi o gravatoare de tip piramidal cu varf de la 0,4 la 1 mm. Pentru găurire, există burghie de 0,8-1,5 mm cu tijă pentru un colț standard de 3,175 mm. Cel mai bine este să tăiați de-a lungul conturului folosind un tăietor de porumb de 2-3 mm.
4. Instrumentul este schimbat manual de fiecare dată. Pentru a face acest lucru, după finalizarea, de exemplu, șinele de frezare, oprim axul și lăsăm mașina în modul de reținere. Ridicam sculă de tăiere la o înălțime convenabilă pentru înlocuire, schimbați-o. După aceasta, setăm zero de-a lungul axei „Z”. Și așa mai departe cu fiecare schimbare de sculă. Coordonatele X și Y nu sunt zero.
5. Nu uita că fibra de sticlă nu este cea mai mare material util pentru corp. Praful de PCB este deosebit de dăunător pentru tractul respirator. Prin urmare, este indicat să organizați o hotă sau să îndepărtați în alt mod excesul de praf din zona de tăiere. De exemplu, puteți umezi periodic placa de circuit imprimat cu apă sau alt lichid adecvat folosind o seringă medicală. Un bandaj umed pe nas/gura sau un respirator va face o treabă bună de a proteja tractul respirator.

Articolul are doar scop informativ și se bazează pe experienta personala autor și nu este singura soluție corectă și posibilă.

Drivere pentru stepper, tipul a făcut totul elegant fără a folosi un microcontroler. Am citit asta, m-am uitat la burghiul meu pentru plăci de circuite cu o alimentare manuală strânsă și am decis să-i atașez un control de alimentare sus-jos. Am cumpărat un driver pentru un stepper, un stepper potrivit de la o imprimantă a fost scos din coșuri, s-a cumpărat unul scump, pe care l-am montat pe arborele motorului de la vreo imprimantă, apoi a sosit șoferul și a început mișcarea.

Iată prima versiune a burghiului meu cu placă:

Oamenii cu o mentalitate inginerească vor observa imediat poziția captivantă a pârghiei față de ghidaje (șase sute de ruble pentru un tub de alamă și aceeași sumă pentru o tijă de alamă! Ar fi mai bine dacă aș cumpăra rulmenți liniari și două ghidaje în China. ), din cauza acestei soluții, axul se mișcă neuniform, sacadat și puteți sparge un anumit număr de burghie dacă sunt din carbură. Și de dragul lor a început totul.

În timp ce așteptam hardware-ul, am aprins o lumină de fundal puternică pentru această mașină

Aparatul spune ca este FOARTE LUMINOSA. Dar este confortabil să lucrezi, am decis să nu reglez lumina de fundal

iata o poza la serviciu

Am început să tăiem axa U. Am decis să adaug doar câteva bucăți de lemn la structura existentă

Observați conexiunea nanotehnologică dintre arbore și șurubul

În acest scop, am cumpărat un senzor de lumină de frână de la un fel de VAZ și l-am defectat fără milă, astfel încât să rămână doar un tub de alamă

Acum este rândul electronicii.
M-am jucat în Proteus și pe o placă cu circuitul și codul și am gravat o placă pentru viitorul controler

Arduino nano va acționa ca creierul mașinii, pentru că nu pot codifica nimic mai serios. Control prin potențiometru și encoder cu buton.
Driverul în sine se numește EASY DRIVER pe Internet, ceea ce pare să indice ușurința de a lucra cu el. E corect. Are nevoie de două semnale - STEP și DIR. Ne deplasăm mai întâi cu motorul, al doilea spunem în ce direcție să pășim. După ce am încercat o bibliotecă brută pentru ea, am decis să scriu totul și în cele din urmă a ieșit bine.
Totul este alimentat de o sursă de alimentare pentru laptop de 19 volți. Șoferul poate trece prin el însuși până la 30 de volți, iar motorul cu cartuș este proiectat pentru 24, dacă nu mă înșel, viteza sa nu este încă suficientă.

Video cu primul test:

Codificatorul poate fi folosit pentru a deplasa axul în sus și în jos de-a lungul axei Y, rezistența variabilă setează distanța la care axul se va deplasa cu un singur clic al codificatorului și, de asemenea, setează viteza de avans atunci când butonul „DRILL!” presat. Sa dovedit a fi foarte convenabil să folosești un algoritm de găuri pregătit în prealabil. Am atașat, de asemenea, un afișaj care stătea în jur pentru a se prezenta. L-ai conectat folosind asta? pentru a salva picioarele arduino

Am înșurubat toate plăcile și mânerele la locul lor și iată ce s-a întâmplat:

uite

După ce m-am luptat cu codul, am făcut totul să funcționeze așa cum aveam nevoie și iată dispozitivul terminat.

Acum nu mai rămâne decât să vii cu un nou proiect nebun pentru a-ți testa produsul în condiții de luptă, precum și să atașezi o pedală pentru a-ți elibera mâinile.
Dacă cineva este interesat de ceva din recenzie, întrebați, PM, comentarii, orice

Plănuiesc să cumpăr +25 Adauga la favorite Mi-a placut recenzia +63 +109

Încă o dată spălați chiuveta de petele roșii clorură de fier, După ce am gravat placa, am crezut că este timpul să automatizez procesul. Așa că am început să fac un dispozitiv pentru realizarea plăcilor de circuite, care poate fi deja folosit pentru a crea electronice simple.

Mai jos voi vorbi despre cum am realizat acest dispozitiv.

Procesul de bază de realizare a unei plăci de circuit imprimat folosind metoda scădere implică îndepărtarea zonelor inutile de folie din materialul foliei.

Astăzi, majoritatea inginerilor electronici folosesc tehnologii de tip laser-fier pentru a producția casnică plat. Această metodă implică îndepărtarea zonelor nedorite ale foliei folosind o soluție chimică care consumă folie în zonele nedorite. Primele mele experimente cu LUT în urmă cu câțiva ani mi-au arătat că această tehnologie este plină de lucruri mici care uneori interferează complet cu obținerea unui rezultat acceptabil. Aceasta include pregătirea suprafeței plăcii, alegerea hârtiei sau a altui material de imprimare, temperatura combinată cu timpul de încălzire, precum și caracteristicile de spălare a stratului lucios rămas. De asemenea, trebuie să lucrați cu chimia, iar acest lucru nu este întotdeauna convenabil și util acasă.

Am vrut să pun un dispozitiv pe masă, în care, ca la o imprimantă, să poți trimite codul sursă al plăcii, să apeși un buton și după ceva timp să primești o placă terminată.

Cu puțină căutare pe Google, puteți afla că oamenii, începând cu anii 70 ai secolului trecut, au început să dezvolte dispozitive desktop pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate. În primul rând au apărut mașini de frezat pentru plăci de circuite imprimate care decupează urme pe PCB din folie cu un tăietor special. Esența tehnologiei este că la viteze mari, un cutter montat pe o masă de coordonate CNC rigidă și precisă taie stratul de folie în locurile potrivite.

Dorința de a cumpăra imediat un utilaj specializat a trecut după studierea prețurilor de la furnizor. La fel ca majoritatea pasionaților, nu sunt pregătit să plătesc astfel de bani pentru un dispozitiv. Prin urmare, s-a decis să facem singuri mașina.

Este clar că dispozitivul trebuie să fie format dintr-o masă de coordonate care mută unealta de tăiere în punctul dorit și dispozitivul de tăiere însuși.

Există suficiente exemple pe Internet despre cum să faci un tabel de coordonate pentru fiecare gust. De exemplu, același RepRap face față acestei sarcini (cu ajustări pentru precizie).

Mai am o masă cu raze X de casă dintr-unul dintre proiectele mele anterioare de hobby pentru a construi un plotter. Prin urmare, sarcina principală a fost crearea unui instrument de tăiere.

Un pas logic ar fi echiparea plotter-ului cu un gravor miniatural ca un Dremel. Dar problema este că un plotter care poate fi asamblat ieftin acasă este dificil de realizat cu rigiditatea și paralelismul necesare a planului său cu planul PCB (chiar și PCB-ul în sine poate fi curbat). Ca rezultat, tăiați plăcile de pe el mai mult sau mai puțin calitate bună nu ar fi fost posibil. În plus, utilizarea frezei nu a fost în favoarea faptului că freza devine tocită în timp și își pierde proprietățile de tăiere. Ar fi grozav dacă cuprul ar putea fi îndepărtat de pe suprafața PCB fără contact.

Există deja aparate cu laser de la producătorul german LPKF, în care folia este pur și simplu evaporată de un puternic laser cu semiconductor în infraroșu. Mașinile se remarcă prin precizie și viteza de procesare, dar prețul lor este chiar mai mare decât cel al mașinilor de frezat, iar asamblarea așa ceva din materiale la îndemâna oricui și cumva să-l ieftinească nu pare încă o sarcină simplă.

Din toate cele de mai sus, mi-am format câteva cerințe pentru dispozitivul dorit:

Prețul este comparabil cu costul unei imprimante 3D medii de acasă
Îndepărtarea fără contact a cuprului
Abilitatea de a asambla singur un dispozitiv din componentele disponibile acasă

Așa că am început să mă gândesc la o posibilă alternativă la laser în domeniul eliminării fără contact a cuprului din PCB. Și am dat peste metoda de prelucrare electrică cu scântei, care a fost folosită de mult timp în prelucrarea metalelor pentru fabricarea pieselor metalice de precizie.

Cu această metodă, metalul este îndepărtat prin descărcări electrice, care se evaporă și îl pulverizează de pe suprafața piesei de prelucrat. În acest fel, se formează cratere, a căror dimensiune depinde de energia de descărcare, durata acesteia și, bineînțeles, de tipul de material al piesei de prelucrat. În forma sa cea mai simplă, eroziunea electrică a început să fie folosită în anii 40 ai secolului XX pentru a perfora găuri. Părți metalice. Spre deosebire de tradițional prelucrare găurile puteau fi făcute în aproape orice formă. În prezent, această metodă este utilizată activ în prelucrarea metalelor și a dat naștere la o serie întreagă de tipuri de mașini-unelte.

O parte esențială a unor astfel de mașini este un generator de impulsuri de curent, un sistem de alimentare și deplasare a electrodului - electrodul (de obicei, cupru, alamă sau grafit) este instrumentul de lucru al unei astfel de mașini. Cel mai simplu generator de impulsuri de curent este un condensator simplu de valoarea cerută, conectat la o sursă de tensiune constantă printr-un rezistor limitator de curent. În acest caz, capacitatea și tensiunea determină energia de descărcare, care, la rândul său, determină dimensiunea craterelor și, prin urmare, curățenia procesării. Adevărat, există o nuanță semnificativă - tensiunea condensatorului în modul de funcționare este determinată de tensiunea de defalcare. Acesta din urmă depinde aproape liniar de distanța dintre electrod și piesa de prelucrat.

Pe parcursul serii, a fost realizat un prototip de unealtă de eroziune, care era un solenoid cu un fir de cupru atașat de armătură. Solenoidul asigura vibrația firului și întreruperea contactului. LATR a fost folosit ca sursă de energie: curentul redresat a încărcat condensatorul, iar curentul alternativ a alimentat solenoidul. Acest design a fost, de asemenea, asigurat în suportul stiloului pentru plotter. În general, rezultatul a îndeplinit așteptările, iar capul a lăsat dungi continue cu margini rupte pe folie.

Metoda avea în mod clar dreptul la viață, dar era necesar să se rezolve o problemă - să se compenseze consumul de sârmă, care este consumat în timpul lucrului. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să se creeze un mecanism de alimentare și o unitate de control pentru acesta.

După aceea, asta este timp liber Am început să o conduc într-unul din hackspace-urile din orașul nostru, unde sunt mașini de prelucrare a metalelor. Un efort îndelungat a început pentru a face un dispozitiv de tăiere acceptabil. Capul de eroziune era format dintr-o pereche de bucșe de tijă care furnizează vibrații verticale, arc de întoarcereși mecanism de broșare. Pentru a controla solenoidul, a fost necesar să se realizeze un circuit simplu format dintr-un generator de impulsuri de o lungime dată pe NE555, un tranzistor MOSFET și senzor inductiv actual Inițial, a fost intenționat să se utilizeze modul de auto-oscilație, adică să se aplice un impuls comutatorului imediat după impulsul curent. În acest caz, frecvența oscilațiilor depinde de dimensiunea decalajului, iar acționarea este controlată în funcție de măsurarea perioadei de auto-oscilații. Cu toate acestea, un mod auto-oscilator stabil sa dovedit a fi posibil în intervalul de amplitudini de oscilație a capului, care a fost mai puțin de jumătate din maxim. Prin urmare, am decis să folosesc o frecvență fixă de oscilație generată de PWM hardware. În acest caz, starea decalajului dintre fir și placă poate fi judecată după timpul dintre sfârșitul impulsului de deschidere și primul impuls de curent. Pentru o stabilitate mai mare în timpul funcționării și caracteristici îmbunătățite de frecvență, solenoidul a fost fixat deasupra mecanismului de trefilare a sârmei, iar armătura a fost plasată pe un suport din aliaj. După aceste modificări, a fost posibil să se obțină o funcționare stabilă la frecvențe de până la 35 Hz.

După ce am fixat capul de tăiere de plotter, am început experimentele de tăiere a pistelor izolatoare pe plăci de circuite imprimate. Primul rezultat a fost atins și capul asigură mai mult sau mai puțin constant tăierea continuă. Iată un videoclip care arată ce s-a întâmplat:

A fost confirmată posibilitatea fundamentală de a produce plăci de circuite folosind procesarea cu scântei electrice. Planurile imediate sunt de a îmbunătăți acuratețea, de a crește viteza de procesare și de a reduce curățenia și, de asemenea, de a face publice unele dintre evoluții. De asemenea, intenționez să adaptez modulul pentru utilizare cu RepRap. Voi fi bucuros să am idei și comentarii în comentarii.