Изготовление печатных плат на ЧПУ станке

ЧПУ станок очень удобно использовать в домашней радиолюбительской мастерской для изготовления печатных плат как макетов  изделий, так и малых партий изделий. Наличие гравировально – фрезерного ЧПУ в домашней мастерской или малом предприятии позволяет как  сократить время необходимое на изготовление печатной платы при изготовлении макетов, прототипов малых партий продукции, так и повысить качество изготавливаемых печатных плат по сравнению с другими способами изготовления. Использование станка с числовым программным управлением  позволяет выполнять полный спектр операций по изготовлению печатной платы — фрезеровку проводящего рисунка (дорожек),  сверление отверстий как для установки компонентов так и для межслойных переходов,  обрезки и платы по контуру.

Для начала необходимо создать проект печатной платы. Для этого очень удобно использовать очень  популярную в среде радиолюбителей программу Sprint Layout 6. При разработке нужно учитывать технологические особенности обработки фольгированного текстолита на станке с чпу, то есть  производить трассировку достаточно широкими  дорожками,  оставляя необходимые зазоры для прохождения гравера/фрезы и т.д. Точкой начала отсчета координат необходимо  выбрать ЛЕВЫЙ НИЖНИЙ УГОЛ,  рисунок 1.

рисунок1

На слое О рисуем контур (границы) печатной платы по которым будет производиться обрезка готовой платы. Толщину линий указываем в зависимости от диаметра используемой для обрезки платы фрезы. Контролируем, зазор между краем платы и дорожками, чтобы контур не пересекалися с дорожками. Для того, чтобы плата после вырезки по не была выброшена из заготовки и не повредилась фрезой, оставляем перемычки, на которых плата будет держаться в заготовке. Их легко можно будет потом перекусить бокорезами при  извлечении готовой платы. Выключаем лишние слои и предварительно осматриваем плату, рисунок 2.

рисунок 2

Открываем окно настройки «стратегий» фрезеровки, рисуноки 3 и 4.

рисунок 3

   рисунок 4

В оконе  «ширина дорожки» (рисунок 4) указываем толщину нашего режущего инструмента. Например гравер с режущим кончиком 0,6мм. Для удобства дальнейшей обработки ставим галочку «наметить отверстия». Нажимаем «Ок».  Сохраняем в удобном для нас месте рисунок 5.

   рисунок 5

После вычисления траектории обработки плата будет выглядеть следующим образом , рисунок 6:

рисунок 6

Наглядно можно отследить путь прохождения фрезы и количество меди, которое она снимет. Для удобства отображения траектории движения фрезы тонкой линией можно нажать выделенную кнопку, рисунок 7:

  рисунок 7

На данном этапе необходимо внимательно отследить траекторию движения фрезы — проконтролировать отсутствие замыкания между проводящими дорожеками не принадлежащими к одоимённой цепи . При выявлении ошибки – исправить и пересохранить файл.
Далее необходимо подготовить управляющую программу, для станка. С помощью утилиты Step Cam 1.79 (скачать можно в интернете) открываем наш файл фрезеровки, производим настройку рабочей подачи и глубины резания (зависит от использумого станка, инструмента и материала) и конвертируем в G-code, нажав клавишу Make G-code. Программа на основе файла фрезеровки сгенерирует G-код обработки. Увидеть результат генерации G-кода можно с помощью вкладки Action -> Draw G-code. Если ничего не отобразится – нужно кликнуть мышью в окошке, рисунок 8.
Опытным путем подбиаем глубину фрезеровки, стараясь настроить станок так, чтобы фреза/гравер снимал только слой меди, с небольшим перерезанием. Данный параметр зависит от толщины медной фольги фольги используемого текстолита.

  рисунок 8

Нажимаем Save G-code. Файл готов.
Загружаем файл в Mach3,проводим визуальный контроль загруженного файла. Выставляем нули на станке, запускаем обработку.
Для сверлнения отверстий в плате и вырезания по контуру настройка и подготовка файлов аналогична. Примерные настройки указаны на рисунках 9 и 10.
Сверление рисунок 9:

   рисунок 9

Фрезеровка платы по контуру, рисунок 10:

  рисунок 10

Сохраняем настройки для сверления и фрезеровки контура отдельно. Загружаем в Step Cam. Указываем глубину обработки, в зависимости от толщины используемого текстолита, с небольшим перерезанием. К примеру при толщине текстолита 1,5 мм выставляем для сверления 1,6-1,7 мм. Фрезеровку по контуру желательно выполнять в 2 – 4 прохода, в зависимоти от характеристик режущего инструмента. Для этого задаем в Step Cam глубину погружения при фрезеровке 0,5 мм, а затем после каждого прохода на станке вручную опускаем по оси  «Z» инструмент и обнуляем.

Некоторые нюансы работы на станке при изготовлении печатной платы:
1.    Поверхность рабочего стола должна быть максимально плоской и ровной. Один из вариантов добиться этого – сделать «жертвенный стол» из фанеры и отторцевать его. Для этого к основному рабочему столу станка крепится лист фанеры, а затем с помощью крупной фрезы фрезеруется «ложе» под плату на небольшую глубину (1-2мм).
2.    Стеклотекстолит не всегда идеально ровный материал, и толщина его тоже может варьироваться. Поэтому резать необходимо с небольшим перерезанием. Некоторые опытные люди специально составляют карты высот, для более точной обработки. Степень перерезания определяется опытным путем.
3.    Для фрезеровки можно использовать гравер типа «пирамидка» с кончиком от 0,4 до 1мм. Для сверления существуют сверла на 0,8-1,5мм с хвостовиком под стандартную цангу 3,175мм. Вырезать по контуру лучше всего фрезой «кукуруза» 2-3мм.
4.    Инструмент каждый раз меняется вручную. Для этого после выполнения, например фрезеровки дорожек, останавливаем шпиндель, станок оставляем в режиме удержания. Поднимаем режущий инструмент на удобную для замены высоту, меняем. После этого производим выставление нуля по оси «Z». И так при каждой смене инструмента. Координаты X и Y не обнуляем.
5.    Не забываем, что стеклотекстолит не самый полезный материал для организма. Особенно вредна пыль текстолита для дыхательных путей. Поэтому желательно организовать вытяжку или иным другим способом удалять лишнюю пыль из области резки. Можно например периодически смачивать печатную плату водой или друой подходящей жидкостью, с помощью медицинского шприца. Неплохо с задачей защиты дыхательных путей справится влажная повязка на нос/рот или респиратор.

!Статья носит ознакомительный характер, основана на личном опыте автора и не является единственно верным и возможным решением.

Фрезеровка проводников печатных плат