DIY stroj za glodanje tiskanih pločica. Oprema za proizvodnju tiskanih pločica

CNC stroj je vrlo prikladan za korištenje u kućnoj amaterskoj radio radionici za izradu tiskanih ploča, kako prototipova proizvoda tako i malih serija proizvoda. Prisutnost CNC stroja za graviranje i glodanje u kućnoj radionici ili malom poduzeću omogućuje vam da smanjite vrijeme potrebno za proizvodnju tiskane ploče pri izradi maketa, prototipova malih serija proizvoda i poboljšate kvalitetu proizvedenog tiska tiskanih ploča u usporedbi s drugim metodama proizvodnje. Korištenje stroja s numeričkim upravljanjem omogućuje vam izvođenje čitavog niza operacija za proizvodnju tiskane pločice - glodanje vodljivog uzorka (staza), bušenje rupa za ugradnju komponenti i međuslojnih otvora, obrezivanje i oblikovanje ploče.

Prvo morate izraditi dizajn PCB-a. Da biste to učinili, vrlo je prikladno koristiti među radioamaterima vrlo popularan program Sprint Layout 6. Prilikom razvoja morate uzeti u obzir tehnološke značajke obrade folije PCB na CNC stroju, odnosno trag s dovoljno široke staze, ostavljajući potrebne praznine za prolaz gravera/rezača itd. Početna točka za koordinate mora biti LIJEVI DONJI KUT, slika 1.

Na sloju O crtamo obrise (obrube) tiskane pločice po kojima će se obrezati gotova pločica. Debljinu linija označavamo ovisno o promjeru rezača kojim se reže ploča. Kontroliramo razmak između ruba ploče i staza tako da se obris ne presijeca sa stazama. Kako bi osigurali da ploča nakon rezanja ne bude izbačena iz obratka i da je rezač ne ošteti, ostavljamo skakače koji će držati ploču u obratku. Lako se kasnije mogu rezati bočnim rezačima prilikom uklanjanja gotove ploče. Isključite dodatne slojeve i prvo pregledajte ploču, slika 2.

slika 2

Otvorite prozor za postavljanje “strategija” glodanja, slike 3 i 4.

slika 3

slika 4

U prozoru "širina traga" (slika 4) označavamo debljinu našeg alata za rezanje. Na primjer, graver s vrhom za rezanje od 0,6 mm. Za udobnost daljnje obrade označite potvrdni okvir "označi rupe". Pritisnite "U redu". Spremamo sliku 5 na mjesto koje nam odgovara.

Slika 5

Nakon izračuna putanje obrade, ploča će izgledati ovako, slika 6:

Slika 6

Možete jasno pratiti putanju rezača i količinu bakra koju će ukloniti. Za praktičan prikaz putanje rezača kao tanke linije, možete pritisnuti namjenski gumb, Slika 7:

slika 7

U ovoj fazi potrebno je pažljivo pratiti putanju rezača - provjeriti da nema kratkog spoja između vodljivih staza koje ne pripadaju istom krugu. Ako se otkrije pogreška, ispravite i ponovno spremite datoteku.
Zatim morate pripremiti upravljački program za stroj. Pomoću uslužnog programa Step Cam 1.79 (možete ga preuzeti s interneta), otvaramo našu datoteku za glodanje, podešavamo radni posmak i dubinu rezanja (ovisno o stroju, alatu i materijalu koji se koristi) i pretvaramo je u G-kod pritiskom na tipku Napravi G-kod ključ. Program će generirati G-kod za obradu na temelju datoteke za mljevenje. Rezultat generiranja G-koda možete vidjeti pomoću kartice Akcija -> Nacrtaj G-kod. Ako se ništa ne prikaže, potrebno je kliknuti mišem u prozoru, slika 8.
Eksperimentalno podešavamo dubinu glodanja, nastojeći podesiti stroj da rezač/graver skida samo sloj bakra, uz lagano rezanje. Ovaj parametar ovisi o debljini bakrene folije PCB-a koji se koristi.

slika 8

Kliknite Spremi G-kod. Datoteka je spremna.
Učitavamo datoteku u Mach3 i vršimo vizualni pregled preuzete datoteke. Postavljamo nule na stroj i počinjemo s obradom.
Za bušenje rupa u ploči i rezanje duž konture, postavljanje i pripremanje turpija je slično. Primjeri postavki prikazani su na slikama 9 i 10.
Slika 9 bušenja:

slika 9

Glodanje ploče duž konture, slika 10:

slika 10

Postavke za bušenje i glodanje konture spremamo zasebno. Prenesi u Step Cam. Navodimo dubinu obrade, ovisno o debljini upotrijebljene PCB ploče, uz lagano rezanje. Na primjer, s debljinom tekstolita od 1,5 mm, postavili smo raspon bušenja na 1,6-1,7 mm. Konturno glodanje preporučljivo je izvesti u 2 - 4 prolaza, ovisno o karakteristikama alata za rezanje. Da bismo to učinili, postavljamo dubinu uranjanja pri glodanju u Step Camu na 0,5 mm, a zatim nakon svakog prolaza na stroju ručno spuštamo alat duž osi "Z" i vraćamo ga na nulu.

Neke nijanse rada na stroju pri izradi tiskane ploče:
1. Površina radne površine treba biti što ravnija i ravnomjernija. Jedan od načina da se to postigne je napraviti "žrtveni stol" od šperploče i obrezati ga. Da biste to učinili, list šperploče je pričvršćen na glavni radni stol stroja, a zatim se pomoću velikog rezača "krevet" za ploču gloda na malu dubinu (1-2 mm).
2. Fiberglass nije uvijek savršeno gladak materijal, a njegova debljina također može varirati. Stoga je potrebno rezati s blagim nadrezom. Neki iskusni ljudi posebno sastavljaju karte visina za točniju obradu. Stupanj rezanja određuje se eksperimentalno.
3. Za glodanje možete koristiti graver piramidalnog tipa s vrhom od 0,4 do 1 mm. Za bušenje postoje svrdla od 0,8-1,5 mm s drškom za standardnu ​​steznu čauru od 3,175 mm. Najbolje je rezati uzduž konture rezačem za kukuruz od 2-3 mm.
4. Alat se svaki put mijenja ručno. Da bismo to učinili, nakon završetka, na primjer, glodanja staza, zaustavljamo vreteno i ostavljamo stroj u načinu čekanja. Alat za rezanje podignemo na visinu pogodnu za zamjenu i promijenimo ga. Nakon toga postavljamo nulu duž osi "Z". I tako sa svakom promjenom alata. Koordinate X i Y ne mogu se postaviti na nulu.
5. Ne zaboravite da stakloplastika nije najzdraviji materijal za tijelo. PCB prašina posebno je štetna za dišne ​​puteve. Stoga je preporučljivo organizirati napu ili na drugi način ukloniti višak prašine s područja rezanja. Na primjer, možete povremeno navlažiti tiskanu pločicu vodom ili drugom odgovarajućom tekućinom pomoću medicinske štrcaljke. Mokri zavoj na nos/usta ili respirator dobro će zaštititi dišne ​​puteve.

Članak je informativnog karaktera, temelji se na osobnom iskustvu autora i nije jedino ispravno i moguće rješenje.

Ne volim graviranje PCB-a. Pa, ne sviđa mi se proces petljanja s željeznim kloridom. Ispisujte ovdje, glačajte ovdje, eksponirajte fotootpornim materijalom ovdje - to je svaki put cijela priča. I onda razmislite gdje ispustiti željezni klorid. Ne tvrdim da je to pristupačna i jednostavna metoda, ali osobno je pokušavam izbjeći. A onda se dogodila moja sreća: dovršio sam CNC glodalicu. Odmah se pojavila misao: ne bismo li trebali pokušati glodati tiskane pločice? Rečeno, učinjeno. Izvlačim jednostavan adapter iz esp-wroom-02 koji leži uokolo i započinjem svoj izlet u glodanje tiskanih pločica. Staze su posebno napravljene male - 0,5 mm. Jer ako ne izađu takvi, onda zajebi ovu tehnologiju.

Budući da ja osobno tiskane pločice izrađujem jednom u pet godina za velike praznike, KiCAD mi je sasvim dovoljan za dizajn. Nisam pronašao specijalizirana prikladna rješenja za to, ali postoji univerzalniji način - korištenje gerber datoteka. U ovom slučaju, sve je relativno jednostavno: uzmemo pcb, izvozimo željeni sloj u gerber (bez zrcaljenja ili druge magije!), Pokrenemo pcb2gcode - i dobijemo gotovu nc datoteku koja se može dati usmjerivaču. Kao i uvijek, stvarnost je zla zaraza i sve se ispostavlja nešto kompliciranije.

Dohvaćanje gcode-a iz gerber datoteka

Dakle, ne planiram posebno opisivati ​​kako doći do gerber datoteke, mislim da svi znaju kako se to radi. Zatim trebate pokrenuti pcb2gcode. Ispostavilo se da zahtijeva oko milijun parametara naredbenog retka da proizvede bilo što prihvatljivo. U principu, njegova dokumentacija nije loša, savladao sam je i shvatio kako čak i tako dobiti nekakav gcode, ali sam ipak želio ležernost. Zato je pronađen pcb2gcode GUI. Ovo je, kao što ime sugerira, GUI za postavljanje osnovnih parametara pcb2gcode s potvrdnim okvirima, pa čak i s pregledom.

Zapravo, u ovoj fazi je dobivena neka vrsta gcodea i možete pokušati s glodanjem. Ali dok sam čekirao kvadratiće, pokazalo se da je zadana vrijednost dubine koju ovaj softver nudi 0,05 mm. Sukladno tome, ploča mora biti instalirana u ruter s barem većom točnošću od ove. Ne znam tko je, ali radni stol mog rutera je primjetno nakrivljen. Najjednostavnije rješenje koje mi je palo na pamet bilo je staviti komad žrtvovane šperploče na stol, u njemu izglodati džep kako bi odgovarao veličini ploča - i to bi savršeno završilo u ravnini rutera.

Za one koji se već snalaze s routerom ovaj dio nije zanimljiv. Nakon par eksperimenata, ustanovio sam da je džep potrebno glodati u jednom smjeru (npr. posmak po zubu) i s preklopom od najmanje trideset posto. Fusion 360 mi je u početku nudio premalo preklapanja i išao sam naprijed-natrag. U mom slučaju rezultat nije bio zadovoljavajući.

Uzimajući u obzir zakrivljenost PCB-a

Nakon što sam izravnao platformu, zalijepio sam dvostranu traku na nju, položio PCB i počeo glodati. Evo rezultata:

Kao što vidite, na jednom rubu ploče rezač praktički ne dodiruje bakar, s druge je ušao preduboko u ploču, a tijekom glodanja pojavile su se PCB mrvice. Pažljivo pogledavši samu ploču, primijetio sam da je u početku bila neravna: blago zakrivljena, i koliko god se mučili s njom, bit će nekih odstupanja u visini. Onda sam, usput, pogledao i saznao da se za tiskane ploče debljine veće od 0,8 mm tolerancija od ±8% smatra normalnom.

Prva opcija koja pada na pamet je autokalibracija. Po logici stvari - što je lakše, ploča je pobakrena, rezač čelični, jednu sam žicu zakačio za bakar, drugu za rezač - evo gotove sonde. Uzmi ga i izgradi površinu.

Mojim strojem upravlja grbl na jeftinom kineskom shieldu. grbl ima podršku za sondu na pinu A5, ali iz nekog razloga na mojoj ploči nema posebnog konektora. Nakon što sam ga pažljivo pregledao, ipak sam otkrio da je pin A5 spojen na konektor SPI porta (označen kao SCL), au blizini je i uzemljenje. Postoji jedan trik s ovim "senzorom" - žice moraju biti isprepletene. U usmjerivaču ima puno smetnji, a bez toga senzor će stalno davati lažne rezultate. Čak i nakon tkanja nastavit će se, ali puno, puno rjeđe.

Naredba kaže: počnite se spuštati do –10 u Z (je li to apsolutna ili relativna visina - ovisi o modu u kojem je sada firmware). Spuštat će se vrlo sporo - brzinom od 5 mm/min. To je zbog činjenice da sami programeri ne jamče da će se spuštanje zaustaviti točno u trenutku aktiviranja senzora, a ne malo kasnije. Stoga je bolje ići polako kako bi se sve zaustavilo na vrijeme i uopće nema vremena ući u plaćanje. Najbolje je prvi test provesti podizanjem glave na visinu puno veću od 10 mm i resetiranjem koordinatnog sustava. U tom slučaju, čak i ako sve ne radi i nemate vremena doći do gumba E-Stop, rezač se neće oštetiti. Možete provesti dva testa: prvi je da ne radite ništa (i kada dosegnete -10 grbl prikazat će "Alarm: Probe Fail"), drugi - dok se gasi, zatvorite krug nečim i provjerite je li sve u redu zaustavljeno.

Zatim morate pronaći metodu za stvarno mjerenje matrice i iskrivljavanje gcode-a prema potrebi. Na prvi pogled, pcb2gcode ima neku vrstu podrške za automatsko niveliranje, ali grbl nema podršku. Tamo je moguće postaviti naredbe za ručno pokretanje uzorka, ali to morate shvatiti, a, iskreno, bio sam previše lijen. Radoznali bi mogao primijetiti da je LinuxCNC-ova naredba sonde ista kao naredba grbl. No tu je i nepopravljiva razlika: svi "odrasli" gcode interpreteri spremaju rezultat izvedenog testa u strojnu varijablu, a grbl jednostavno šalje vrijednost u port.

Malo googlanja sugeriralo je da postoji još dosta opcija, ali chillpeppr projekt mi je zapeo za oko:

Ovo je dvokomponentni sustav dizajniran za igru ​​s webny hardverom. Prva komponenta - Serial JSON Server, napisana u go, radi na stroju spojenom izravno na hardver i može dati kontrolu nad serijskim priključkom putem web-utičnica. Drugi radi u vašem pregledniku. Imaju cijeli okvir za izradu widgeta s određenim funkcijama, koji se zatim mogu umetnuti na stranicu. Konkretno, već imaju gotov radni prostor (skup widgeta) za grbl i tinyg.

I chillpeppr ima podršku za automatsko niveliranje. Štoviše, izgleda puno praktičnije od UniversalGcodeSendera, koji sam prije koristio. Instaliram server, pokrenem dio preglednika, provedem pola sata smišljajući sučelje, učitam gcode svoje ploče tamo i vidim neko smeće:

Gledajući sam gcode, koji generira pcb2gcode, vidim da koristi notaciju gdje se naredba (G1) ne ponavlja u narednim redovima, već se daju samo nove koordinate:

Sudeći po tome što chilipeppr pokazuje samo vertikalne pokrete, ovdje vidi liniju G01 Z-0.12, ali ne razumije sve što dolazi nakon F200. Potrebno je promijeniti notaciju u eksplicitnu. Naravno, možete raditi rukama ili izraditi neku vrstu skripte za naknadnu obradu. Ali nitko još nije otkazao G-Code Ripper, koji, između ostalog, može razbiti složene gcode naredbe (kao što su isti lukovi) u jednostavnije. Usput, zna i saviti gcode pomoću autoprobe matrice, ali opet nema ugrađenu podršku za grbl. Ali možete napraviti isti split. Standardne postavke su mi sasvim odgovarale (osim što sam u konfiguraciji morao unaprijed promijeniti mjerne jedinice u mm). Rezultirajuća datoteka počela se normalno prikazivati ​​u chilipeppru:

Zatim pokrećemo autoprobe, ne zaboravljajući naznačiti udaljenost s koje treba spustiti uzorak i njegovu dubinu. U mom slučaju sam naznačio da se treba smanjiti sa 1 na –2 mm. Donja granica nije toliko bitna, možete je postaviti na barem -10, ali ja to ne bih preporučio: par puta sam neuspješno postavio početnu točku od koje se kreće uzorkovanje, a ekstremne točke su završile izvan odbor. Ako je dubina veća, graver se može slomiti. I to je samo greška. Razina gornje granice izravno određuje koliko će vremena trebati za mjerenje površine. U mom slučaju, u stvarnosti ploča gotovo nikada nije išla preko 0,25 mm gore ili dolje, ali 1 mm je nekako pouzdanije. Pritisnemo dragocjeni trčanje i trčimo do rutera da meditiramo:

A u chilipeppr sučelju polako se pojavljuje izmjerena površina:

Ovdje treba obratiti pozornost da se sve Z vrijednosti množe s 50 kako bi se bolje vizualizirala dobivena površina. Ovo je postavka koja se može konfigurirati, ali po mom mišljenju 10 i 50 dobro funkcioniraju. Nerijetko se susrećem s činjenicom da jedan bod ispadne mnogo veći nego što bi se od njega očekivalo. Osobno to pripisujem činjenici da senzor hvata smetnje i daje lažno pozitivan rezultat. Srećom, chilipeppr vam omogućuje učitavanje karte visine u obliku jsona, možete je ručno ispraviti, a zatim ručno učitati. Zatim kliknite gumb "Pošalji GCode s automatskim izravnavanjem u radni prostor" - i ispravljeni gcode već je učitan u papar:

Kodu su dodani Z pokreti koji bi trebali kompenzirati površinske neravnine.

Odabir parametara mljevenja

Započinjem glodanje i dobivam ovaj rezultat:

Ovdje su jasne tri točke:

1. Nestao je problem s neravninama površine: sve je izrezano (točnije izgrebano) na gotovo istu dubinu, nigdje nema praznina, nigdje nije preduboko.
2. Dubina je nedovoljna: 0,05 mm očito nije dovoljno za ovu foliju. Daske su, inače, neka nepoznata zvijer s AliExpressa, tamo nije navedena debljina bakra. Sloj bakra varira, najčešći su od 18 do 140 mikrona (0,018-0,14 mm).
3. Otkucaji gravera su jasno vidljivi.

O produbljivanju. Nije teško odrediti koliko duboko treba spustiti graver. Ali postoje specifičnosti. Konusni graver ima oblik trokuta u projekciji. S jedne strane, kut konvergencije prema radnoj točki određuje koliko je teško alat slomiti i koliko će trajati, a s druge strane, što je veći kut, to će rez biti širi za određenu dubinu.

Formula za izračunavanje širine reza na određenoj dubini izgleda ovako (neskromno preuzeto s reprap.org i ispravljeno):

Iz njega izračunavamo: za graver s kutom od 10 stupnjeva i kontaktnom točkom od 0,1 mm s dubinom od 0,1 mm, dobivamo širinu rezanja od gotovo 0,15 mm. Na temelju toga, usput, možete procijeniti koliki će minimalni razmak između tragova napraviti odabrani graver na foliji odabrane debljine. Pa, čak i ako vam nisu potrebni vrlo mali razmaci između gusjenica, još uvijek ne biste trebali spustiti rezač preduboko, jer stakloplastika jako otupljuje rezače čak i od tvrdih legura.

Pa, postoji još jedan smiješan trenutak. Recimo da imamo dvije staze razmaknute 0,5 mm. Kada pokrenemo pcb2gcode, on će pogledati vrijednost parametra Toolpath offset (koliko se treba povući od staze prilikom glodanja) i zapravo će napraviti dva prolaza između staza, razmaknutih jedan od drugog za (0,5 - 2 * toolpath_offset) mm , između njih će biti (ili bolje rečeno ukupno, neki komad bakra će otpasti, i to će biti ružno. Ako postavite toolpath_offset veći od udaljenosti između staza, tada će pcb2gcode izdati upozorenje, ali će generirati samo jednu liniju između staza. Općenito, za moje primjene ovakvo ponašanje je poželjnije, budući da su gusjenice šire, rezač manje reže - ljepota. Istina, problem može nastati sa SMD komponentama, ali to je malo vjerojatno.

Postoji izražen slučaj ovakvog ponašanja: ako postavimo vrlo veliki toolpath_offset, tada ćemo dobiti tiskanu pločicu u obliku Voronoijevog dijagrama. U najmanju ruku, prekrasan je;) Možete vidjeti učinak na prvoj snimci zaslona iz pcb2gcode koju sam dao. Pokazuje kako će to izgledati.

Sada o ritmovima gravera. Uzalud ih tako zovem. Čini se da je moje vreteno sasvim dobro i, naravno, ne udara tako jako. Ovdje se, naime, vrh gravera pri kretanju savija i skače između točkica, dajući onu čudnu sliku s točkicama. Prva i glavna misao je da rezač nema vremena rezati i zato preskače. Malo googlanja pokazalo je da ljudi glodaju tiskane pločice s vretenom od 50k okr/min pri brzini od cca 1000 mm/min. Moje vreteno daje 10k bez opterećenja, a možemo pretpostaviti da trebamo rezati brzinom od 200 mm/min.

Rezultati i zaključak

Uzimajući sve ovo u obzir, mjerim novi komad PCB-a, počinjem glodati i dobivam ovaj rezultat:

Gornji je točno onakav kakav je izašao iz glodalice, a donji je nakon što sam po njemu nekoliko puta prošao običnim brusnim kamenom. Kao što vidite, na tri mjesta tragovi nisu presječeni. Općenito, širina staza varira po cijeloj ploči. Ovo još treba riješiti, ali znam koji je razlog. U početku sam ploču pričvrstio dvostranom trakom i često se odlijepila. Zatim sam na par mjesta uhvatio rubove glava vijaka. Čini se da se bolje drži, ali ipak malo svira. Sumnjam da je u trenutku glodanja pritisnut na platformu i zbog toga se zapravo ne prorezuje.

Općenito, sve ovo ima perspektivu. Kada se proces razradi, konstruiranje DEM-a traje oko pet do sedam minuta, a zatim samo glodanje traje nekoliko minuta. Čini se da možemo dalje eksperimentirati. Ali tada možete bušiti na istom stroju. Samo kupite zakovice i bit ćete sretni! Ako je tema zanimljiva, mogu napisati još koji članak o bušenju, dvostranim pločama itd.

Još jednom, perući sudoper od crvenih mrlja željeznog klorida, nakon jetkanja ploče, pomislio sam da je vrijeme da automatiziram ovaj proces. Tako sam počeo izrađivati ​​uređaj za izradu tiskanih pločica, od kojih se već može napraviti jednostavna elektronika.

U nastavku ću govoriti o tome kako sam napravio ovaj uređaj.

Osnovni proces izrade tiskane pločice subtraktivnom metodom uključuje uklanjanje nepotrebnih područja folije s folijskog materijala.

Danas većina inženjera elektronike koristi tehnologije kao što je lasersko željezo za kućnu proizvodnju tiskanih ploča. Ova metoda uključuje uklanjanje neželjenih područja folije pomoću kemijske otopine koja izjeda foliju na neželjenim područjima. Moji prvi eksperimenti s LUT-om prije nekoliko godina pokazali su mi da je ova tehnologija puna sitnica koje ponekad potpuno ometaju postizanje prihvatljivog rezultata. To uključuje pripremu površine ploče, izbor papira ili drugog materijala za ispis, temperaturu u kombinaciji s vremenom zagrijavanja, kao i značajke ispiranja preostalog sjajnog sloja. Također morate raditi s kemijom, a to nije uvijek zgodno i korisno kod kuće.

Htio sam na stol staviti neki uređaj u koji, poput pisača, možete poslati izvorni kod ploče, pritisnuti tipku i nakon nekog vremena dobiti gotovu ploču.

Uz malo guglanja možete saznati da su ljudi počevši od 70-ih godina prošlog stoljeća počeli razvijati stolne uređaje za izradu tiskanih pločica. Najprije su se pojavile glodalice za tiskane pločice koje su posebnim rezačem izrezivale staze na foliji PCB. Suština tehnologije je da pri velikim brzinama rezač montiran na krutom i preciznom CNC koordinatnom stolu reže sloj folije na pravim mjestima.

Želja za odmah kupnjom specijaliziranog stroja prošla je nakon proučavanja cijena od dobavljača. Kao većina hobista, nisam spreman izdvojiti toliki novac za uređaj. Stoga je odlučeno da sami napravimo stroj.

Jasno je da se uređaj mora sastojati od koordinatnog stola koji pomiče rezni alat na željenu točku i samog reznog uređaja.

Na internetu ima dovoljno primjera kako napraviti koordinatni stol za svačiji ukus. Na primjer, isti RepRap nosi se s ovim zadatkom (s prilagodbama za točnost).

Još uvijek imam kućni rendgenski stol iz jednog od svojih prethodnih hobi projekata za izradu plotera. Stoga je glavni zadatak bio stvoriti alat za rezanje.

Logičan korak bio bi opremiti crtač minijaturnim graverom poput Dremela. Ali problem je u tome što je crtač koji se može jeftino sastaviti kod kuće teško napraviti uz potrebnu krutost i paralelnost njegove ravnine s ravninom PCB-a (čak i sam PCB može biti zakrivljen). Kao rezultat toga, na njemu ne bi bilo moguće rezati ploče manje od dobre kvalitete. Osim toga, primjena glodanja nije išla u prilog činjenici da se glodalo s vremenom otupi i izgubi svojstva rezanja. Bilo bi sjajno kada bi se bakar mogao ukloniti s površine PCB-a na beskontaktni način.

Već postoje laserski strojevi njemačkog proizvođača LPKF kod kojih se folija jednostavno isparava snažnim infracrvenim poluvodičkim laserom. Strojevi se odlikuju preciznošću i brzinom obrade, no cijena im je čak i viša od glodalica, a sastaviti takvu stvar od svima dostupnih materijala i nekako pojeftiniti čini se da još nije jednostavan zadatak.

Iz svega navedenog, formirao sam neke zahtjeve za željeni uređaj:

• Cijena je usporediva s cijenom prosječnog kućnog 3D pisača
• Beskontaktno uklanjanje bakra
• Mogućnost sastavljanja uređaja od dostupnih komponenti sami kod kuće

Tako sam počeo razmišljati o mogućoj alternativi laseru u području beskontaktnog uklanjanja bakra s PCB-a. I naišao sam na metodu obrade električnom iskrom, koja se dugo koristila u obradi metala za proizvodnju preciznih metalnih dijelova.

Ovom metodom metal se uklanja električnim pražnjenjima, koja isparavaju i prskaju ga s površine izratka. Na taj način nastaju krateri čija veličina ovisi o energiji pražnjenja, njegovom trajanju i naravno o vrsti materijala izratka. U svom najjednostavnijem obliku, električna erozija počela se koristiti 40-ih godina 20. stoljeća za bušenje rupa u metalnim dijelovima. Za razliku od tradicionalne strojne obrade, rupe se mogu napraviti u gotovo bilo kojem obliku. Trenutno se ova metoda aktivno koristi u obradi metala i dovela je do čitavog niza vrsta alatnih strojeva.

Bitan dio takvih strojeva je generator strujnih impulsa, sustav za napajanje i pomicanje elektrode - upravo je elektroda (obično bakrena, mjedena ili grafitna) radni alat takvog stroja. Najjednostavniji generator strujnih impulsa je jednostavan kondenzator potrebne vrijednosti, spojen na izvor konstantnog napona preko otpornika koji ograničava struju. U ovom slučaju, kapacitet i napon određuju energiju pražnjenja, što pak određuje veličinu kratera, a time i čistoću obrade. Istina, postoji jedna značajna nijansa - napon na kondenzatoru u radnom načinu rada određen je naponom proboja. Potonji gotovo linearno ovisi o razmaku između elektrode i obratka.

Tijekom večeri napravljen je prototip alata za eroziju, koji je bio solenoid s bakrenom žicom pričvršćenom na armaturu. Solenoid je omogućio vibraciju žice i prekid kontakta. LATR je korišten kao izvor napajanja: ispravljena struja je punila kondenzator, a izmjenična struja napajala je solenoid. Ovaj je dizajn također bio pričvršćen u držač olovke za crtalo. Općenito, rezultat je ispunio očekivanja, a glava je ostavila kontinuirane pruge s poderanim rubovima na foliji.

Metoda je očito imala pravo na život, ali bilo je potrebno riješiti jedan problem - nadoknaditi potrošnju žice koja se troši tijekom rada. Da biste to učinili, bilo je potrebno stvoriti mehanizam za dovod i upravljačku jedinicu za njega.

Nakon toga sam sve svoje slobodno vrijeme počeo provoditi u jednom od hackspaceova u našem gradu, gdje se nalaze strojevi za obradu metala. Započeli su dugotrajni napori da se napravi prihvatljiv uređaj za rezanje. Erozijska glava sastojala se od para štap-čahura koji osigurava vertikalnu vibraciju, povratne opruge i mehanizma za provlačenje. Za upravljanje solenoidom bilo je potrebno napraviti jednostavan sklop koji se sastoji od generatora impulsa zadane duljine na NE555, MOSFET tranzistora i senzora induktivne struje. U početku se namjeravalo koristiti način samoosciliranja, odnosno primijeniti impuls na prekidač odmah nakon trenutnog impulsa. U tom slučaju frekvencija oscilacija ovisi o veličini zazora, a pogon se upravlja prema mjerenju perioda vlastitih oscilacija. Međutim, pokazalo se da je stabilan autooscilatorni način moguć u rasponu amplituda osciliranja glave, koji je bio manji od polovine maksimuma. Stoga sam odlučio koristiti fiksnu frekvenciju osciliranja koju generira hardverski PWM. U ovom slučaju, stanje razmaka između žice i ploče može se procijeniti prema vremenu između kraja impulsa otvaranja i prvog impulsa struje. Za veću stabilnost tijekom rada i poboljšane frekvencijske karakteristike, solenoid je fiksiran iznad mehanizma za izvlačenje žice, a armatura je postavljena na nosač od legure. Nakon ovih izmjena bilo je moguće postići stabilan rad na frekvencijama do 35 Hz.

Nakon što sam pričvrstio reznu glavu za crtač, započeo sam pokuse rezanja izolacijskih tračnica na tiskanim pločicama. Prvi rezultat je postignut i glava više-manje dosljedno osigurava kontinuirano rezanje. Evo videozapisa koji pokazuje što se dogodilo:

Potvrđena je temeljna mogućnost proizvodnje sklopnih pločica obradom električnom iskrom. Neposredni planovi su poboljšati točnost, povećati brzinu obrade i čistoću rezova, te također učiniti neka od dostignuća javno dostupnima. Također planiram prilagoditi modul za korištenje s RepRap-om. Bit će mi drago imati ideje i komentare u komentarima.

Koliko se sada sjećam, 23. veljače sam tamo naišao na post u kojem je osoba htjela gravirati tiskane ploče na 3D printeru. U komentarima su savjetovali da ne muče trbuh pisača i da obrate pozornost na projekt Cyclone PCB Factory.

Oduševila sam se idejom. Kasnije ću u nekom trenutku i požaliti što sam ga uzeo, ali to će biti mnogo kasnije.

Dugo sam maštao o vlastitom CNC ruteru za tiskane pločice, to mi je bila druga želja nakon 3D printera. Odlučio sam ponoviti projekt, pogotovo jer sam već imao nešto u svojim kantama.

Skinuo sam projektne datoteke i bez oklijevanja počeo ispisivati ​​dijelove. Gotovo za tjedan dana. Ispisao sam sve osim Z osi.

Detaljne fotografije svih detalja nisu ostale. Netko je napravio snimku zaslona postavki ispisa i rezultata. Mlaznica 0,4, visina sloja 0,24. Tiskao sam i slojem 0,28 - ispisuje sasvim normalno.

Želio sam napraviti stroj u boji, pa sam različite dijelove otisnuo plastikom različitih boja. Plastika korištena ABS Prostoplast. Boje svemira, travnato zelena, crvenilo zalaska sunca.

Bolje bi bilo ispisati sve u sivom prostoru. Crvena i zelena su se pokazale prilično krhkima i neki su dijelovi popucali tijekom sastavljanja. Neki su izliječeni acetonom, neki su ponovno tiskani.

Pribor:

Imao sam tri besplatna koračna motora, kupio sam ih za projekt 3D printera i odlučio ih privremeno koristiti.

Dobio sam vodilice od 8mm od inkjet printera, nakon što sam nekoliko printera razdvojio na dijelove. Obrađivao sam lokalne dućane rabljene robe, Avito. Donatori su bili HP inkjet pisači po 100-200 rubalja po komadu. Dugačka vodilica je prerezana na dva dijela, na X i Z osi.

Stezaljka za papir s koje sam skinuo gumene valjke otišla je na os Y. Duljina je bila taman dovoljna za rezanje po naboru.

Linearni ležajevi ostali su od 3D printera; printer sam pretvorio u brončane čahure s točkicama.

Za elektroniku sam odlučio upotrijebiti jedan od svojih Arduino Uno na atmega328p. Kupio sam dodatnu ploču cnc shield 3.0 za Arduino na Aliju za 200 i nekoliko kopejki rubalja.

Napajanje od 12 V tvrtke Leroy Merlin. Kupio sam ga za napajanje tri halogene 12V, ali nije radio. Morao sam popraviti transformator za halogene svjetiljke Tachibra, a ovo napajanje se ukorijenilo na stroju.

Instalirao sam 8825 drajvere za 3D printer, ali još uvijek imam a4988 od printera. Stavila sam ih na mašinu.

Naručio sam ležajeve 608ZZ od Alija, desetak za 200 i nekoliko kopejki rubalja..

Planirao sam koristiti svoj kineski GoldTool graver kao vreteno.

Navojne šipke M8 sam dobio s posla besplatno, ostale su od neke montaže. Skoro sam ga pokupio s hrpe smeća.

Dok se projekt tiskao i dijelovi su bili na putu iz Alija, zamolio sam prijatelja proizvođača namještaja da izreže bazu i stol od MDF-a. Nije bio lijen i nije štedio otpatke, izrezao je 2 postolja i 2 stola. Na fotografiji je jedan od kompleta.

U kantama nisam imao šperploče; pohlepna životinja mi ne bi dopustila da kupim list šperploče. Usput, MDF se jako dobro uklopio.

Počeo sam sastavljati stroj. Sve bi bilo u redu, ali standardnih 13 matica je propalo i klatilo se unutar zupčanika, a 14 matica nije stalo u zupčanike. Morao sam lemilicom otopiti 14. maticu u zupčanike.

Zupčanici su ili visjeli na osi koračnog motora ili nisu odgovarali.

Matice vijaka M3 zavrnute su u utičnicama za montažu.

Našao sam nekoliko četvrtastih matica za M3 navoje (jednom sam rastavljao nekakav čep napravljen od toga), koje su savršeno pristajale i nisu se okretale. Na poslu sam također pronašao neke ovakve čepove i upotrijebio ih na maticama. To su uglavnom nosači vodilica. Uobičajene matice za navoje M3 morale su se držati tankim oštricom odvijača kako se ne bi okretale.

Nekako sam to skupio. Kasnije, dok sam čitao teme o Cycloneu, naišao sam na reciklirane strojne dijelove za metričke pričvršćivače. Iz ovog sam kompleta ponovno ispisao zupčanike i nosač krajnjeg prekidača osi Z. Šteta što nisam ranije naišao na ovaj set rezervnih dijelova. Ispisao bih ove dijelove.

U nadi da ću upotrijebiti njegov kineski graver, prvo sam otisnuo jedan Dremel nosač iz kompleta, a zatim drugi. Nije se uklapao, moj graver nije stao ni u jedan od njih. Originalni Dremel, najjednostavniji, koštao je nešto više od tri tisuće rubalja. Za što???

Dodatni rezervni dijelovi.

Pa ipak, linearni su ležajevi visjeli u svojim ležištima poput nečega u ledenoj rupi.

Morao sam naručiti vreteno od 200 W sa steznom čahurom ER11 za nešto više od tisuću. Imao sam sreću da sam dobio popust i iskoristio kupon.

Dok se vreteno pomicalo, isprintao sam nosač za njega iz kompleta stroja. I opet je tu pukotina, jednako je neispravna. I ni riječi o stezaljci vretena.

Kao rezultat toga, pronašao sam i ispisao ovaj nosač za vreteno od 52 mm. Nakon male izmjene, nosač je pristajao na stroj, vreteno je dobro pristajalo u njega.

Ali s njih su morali biti uklonjeni ležajevi na Cargo čahurama. Instalirao sam kineski LM8UU

Također bih želio reći nešto o kineskim ležajevima 608zz. Novi ležajevi sa zračnošću. Strašno. Jedna stvar je da su relativno jeftini. Nisam kod nas tražio smjerove.

Usput, ležajevi se uklapaju u sjedala kao nešto u rupu. Ležajevi su bili labavi u svojim sjedištima. Ne znam je li ovo greška ili značajka. Kao rezultat toga, stavio sam električnu traku na prstenove ležajeva.

Smeće su ispali i kineski lm8uu i lm8luu iz 3D printera. Kao rezultat, napravio sam klizne ležajeve za os Y na čahurama Cargo 141091. Isprintao sam plastični kavez i u njega umetnuo par čahura. Dobiveni ležajevi umetnuti su u nosače.

Za os Z odabrao sam više ili manje živahne lm8uu. Na X-osi sam postavio gornji ležaj lm8uu, a umjesto dva donja sam isprintao plastični kavez na veličinu lm8luu i u njega ubacio par Cargo čahura.

Srećom pa sam ih svojedobno kupio. Dobro su mi došli.

Dok sam sklapao stroj, požalio sam što sam ga uzeo. Ali nije se imalo kud, trebalo je završiti projekt. Prikupljeno. Pokrenut!

Još nekoliko fotografija procesa sastavljanja.

Sam početak skupštine...