Санкт-Петербург
+7 (800) 777-17-87
Адрес
192019, г. Санкт-Петербург, Глухоозёрское шоссе, 12Ж
  • Фрезерные станки
  • Статья

Фрезеровка печатной платы на ЧПУ

Наличие фрезерного станка с ЧПУ позволяет радиолюбителям самостоятельно изготавливать платы в единичных экземплярах (макет изделия), либо малой серией. Готовая продукция получается более качественной и изготавливается за меньшие сроки.

Может возникнуть справедливый вопрос, зачем «изобретать велосипед», если в продаже можно найти печатную плату (ПП) с любыми требуемыми характеристиками. Ответ достаточно прост. Во-первых, самодельная плата обходится значительно дешевле. Во-вторых, изготовитель выполняет её «под себя», придавая готовому изделию нужный функционал.

Любая технология имеет собственные плюсы и минусы. Цель настоящей статьи, помочь радиолюбителям разобраться, стоит ли делать это самому, либо проще и дешевле разместить заказ в специализированном предприятии, либо изготовить нужную деталь способом химического травления.

Что потребуется для организации процесса

В первую очередь, безусловно, фрезерный станок с ЧПУ (желательно, в комплекте с лазерным, для выполнения тонких гравировальных работ), рассчитанный на выполнение всего комплекса операций по фрезерованию печатных плат:

  • формирование в токопроводящем слое соединительных дорожек;
  • сверление;
  • контурную обрезку готового изделия.

Кроме этого следует приготовить:

  • потребное количество заготовок для производства ПП, подобранных с учётом материала, из которого выполнен непроводящий слой (стеклотекстолит фольгированный, гетинакс, полимеры, металл, целлюлоза со стеклотканью, пропитанная эпоксидными смолами).

Какие закупать, решает мастер.

  • Фоторезистор плёночный сухой, имеющий светочувствительный слой;
  • комплект свёрл для выполнения отверстий разного назначения:
    • для крепёжных – 3.0 мм;
    • переходных – (0.8-1.0) мм;
    • обычных – (0.4-0.6) мм.
  • набор рашпильных фрез (иное наименование, моно-кромочная), разговорное обозначение – «кукуруза».

Нужные размеры (2.0-3.0) мм.

  • набор веществ, позволяющих выполнять травление заготовки;
  • сплав для лужения проводников;
  • программные продукты для проектирования ПП (Eagle, Sprint Layout, версия 6), соединения и печати (CorelDraw) шаблонов;
  • системы опторазвязки на порты LPT.

Алгоритм изготовления печатной платы с использованием фрезерного станка ЧПУ

Работы начинаются с создания проекта.

Сделать это позволяет большое число существующих программ, доступных для загрузки в ЧПУ. Мы рекомендуем Eagle, позволяющая выполнить любую несложную схему, с позиционированием разноразмерных отверстий, указанием диаметра каждого.

Требуется выполнить нужный рисунок на каждом из 4 слоёв:

  • Top – для дорожек верхних;
  • Bottom – нижних;
  • Dimension – для контуров изготавливаемой платы;
  • Milling – для собственно фрезерных работ.

С учётом выбранного программного продукта выполняется учёт специфики используемых фольгированных заготовок. Трассировку рекомендуется выполнять дорожками значительной ширины, чтобы обеспечить возможность прохода гравёра с зазором.

Работы ведутся, начиная с левого нижнего угла ПП.

Обращаем внимание на необходимость оставления зазоров между кромками и дорожками, исключающих пересечение означенных элементов.

Настраивается последовательность работы станка, с заданием ширины будущих дорожек, разметкой отверстий, траектории движения инструмента и скорости обработки заготовки.

На этом этапе повторно контролируется отсутствие пересечений между дорожками разноимённых цепей. При обнаружении ошибок, требуется выполнить перепрограммирование.

Подготовка УП

В программном файле, задающим последовательность фрезерования, настраиваются нужные параметры с учётом:

  • модели имеющегося станка;
  • используемого инструмента;
  • исходного материала.

В первую очередь, это глубина реза (подбирается экспериментальным путём), скорость подачи. Результатом кодирования является формирование G-кода.

Готовый файл грузится в Mach3, с визуальным контролем операции. Затем выставляются «0», станок приступает к обработке.

Файлы для организации сверления и обрезания по контуру готовятся аналогично.

Все результаты настроек грузятся в Step Cam. Выполняется их раздельное сохранение. Глубина задаётся с учётом толщины основы (пример, стеклотекстолита). Если она равна 1.5 мм, необходимо сверлить на глубину 1.6-1.7 мм. Глубина 0.5 мм задаётся при фрезеровании по контуру за 3-5 проходов.

После каждого из них требуется вручную опустить фрезу по Z, провести обнуление.

Обязательно проставьте команду на возврат в исходную точку с нулевыми координатами, отключение после завершения программы обработки. При этом следует обязательно отразить различную толщину свёрл. Преимущества программы Mach3 заключается в возможности самостоятельного определения длины сверла и остановки процесса при необходимости его замены.

Специфика отдельных этапов фрезерования ПП

Простейшей возможностью получения фотошаблона, является его распечатка на принтере. Прозрачная универсальная плёнка выбирается с учётом её конструктивного исполнения. с одной стороны. Она имеет шершавую поверхность (с желатиновым покрытием). На неё можно нанести изображение, применив струйный принтер. Другая сторона, гладкая – для печати на лазерном.  

Советы, касающиеся практического использования фрезера:

  • требуется обеспечить максимально ровную и плоскую поверхность рабочего стола.

Самым простым решением является обустройство «жертвенного стола» из отторцованной фанеры. В последнем фрезеруется ложе по размеру заготовки на глубину до 2 мм.

  • материал заготовки не всегда имеет необходимую ровную поверхность, его толщина может варьироваться по длине и ширине.

С учётом этого рекомендуется резать с частичным прорезыванием токопроводящего слоя.

  • Допускается применение для фрезерования конического гравёра (разговорное наименование, «пирамидка») с концевиком (0.4-1.0) мм.

Для сверления используются свёрла вышеназванных диаметров, имеющие хвостовик, допускающий установку в цангу стандартного типа (3.175 мм). Контур режется рашпильной фрезой (2.0-3.0) мм.

  • Для замены инструмента (выполняется вручную) необходимо переводить станок в режим «удержание».

Выполнив замену, необходимо выставить «0» по Z. Две оставшиеся координаты не меняют и не обнуляют.

  • В процессе фрезерования выделяется пыль, очень вредная для дыхательных органов человека (особенно при работах со стеклотекстолитом).

Поэтому обязательно следует до начала работ продумать систему её сбора и удаления, пользоваться ИСЗ органов дыхания.

В заключение обращаем внимание на то, что вся информация, изложенная в настоящей статье, является одним из возможных вариантов получения нужных ПП. Будем признательны профессионалам, которые поделятся с нами своим видением решения проблемы.

Правильный выбор фрезерного станка, залог высокого качества конечных ПП

Практика показывает, что радиолюбители, предпочитающие фрезеровать платы самостоятельно, часто отдают предпочтение модели Wattsan M1 6090 (для большого производства) или А1 6090 (для выпуска малых серий), что обусловлено оптимальным соотношением цены и качества обработки).

Первый станок имеет станину повышенной устойчивости, что весьма важно при фрезеровании ПП

Рассчитан на работу с широким диапазоном материалов, от МДФ до алюминия.

Имеет трёхкоординатную управляющую систему, NcStudio, стол реечного типа.

Допускает тюнинг с монтажом значительного числа дополнительных опций:

  • установку контроллера DSP;
  • монтаж системы, обеспечивающей выравнивание портала;
  • использование гидроопор;
  • комплектацию датчиком инструмента;
  • встраиваемой системой аспирации;
  • установку СОЖ;
  • встроенное поворотное устройство;
  • надёжная система смазки.

Основные характеристики станка:

  • корпус комплектуется сварной рамой усиленного типа (диапазон толщин 8.0-10.0) мм, прошедшей термообработку на этапе производства.

Это исключает её деформирование на протяжении всего срока службы станка.

  • параметры рабочего поля составляют 600*900*300;
  • в штатной комплектации модель имеет шпиндель мощностью в 1.5 кВт (с возможностью замены на более мощные варианты: 2.2, 3.5 кВт);
  • установлена модель цангового патрона ER-11;
  • обеспечивает точность позиционирования в 0.05 мм;
  • рабочая скорость перемещения портала, 25000 мм/мин;
  • по оси Z максимальная высота подъёма составляет 300 мм.

Характеристики модели А1 более скромные:

  • габариты рабочего поля – 600*900*200;
  • имеет сварную станину;
  • легче предыдущей версии почти на 100 кг;
  • шпиндель N= 1,5 кВт, имеет водяное охлаждение;
  • цанга – ER-11;
  • показатель скорости перемещения портала и точности позиционирования идентичен версии М1;
  • максимальная частота вращения. Которой может достигать шпинд5ель. Составляет 24000 об/мин.

Стол имеет реечное исполнение типа T-stol, комплектуется шаговыми двигателями модели Yako 2405, встроенной управляющей системой NcStudio.

Предусмотрена возможность модернизации с установкой:

  • контроллера DSP;
  • механизма ручной смазки;
  • системы автоматического удаления стружки;
  • шпинделя большей мощности (N=2.2 кВт);
  • поворотного устройства;
  • дополнительных режущих голов.

Много полезной информации по теме статьи вы сможете найти в профильных блогах. Например, здесь: Блог LaserCut

Выводы

Налаживание производства ПП фрезерованием на станках с ЧПУ позволяет получить детали, оптимально подходящие их производителю для решения конкретных задач. Это обойдётся ему значительно дешевле и позволит решить вопрос в кратчайшие сроки. особенно если приобретён станок правильной модели с требуемыми эксплуатационными характеристиками.

Наши акции

Мы используем файлы cookie, потому что они нужны для быстрого взаимодействия с нашим сайтом. Вы всегда можете отключить их в настройках своего браузера. Продолжая пользоваться сайтом вы подтверждаете своё Согласие на обработку персональных данных в соответствии с Политикой конфиденциальности.