Фрезеровка печатной платы на чпу. Фрезеровка печатных плат в домашних условиях Фрезерование плат

Вчера, сподобился сделать опторазвязку для контроллера, прикидываю, есть фоторезист (долго,грязно), есть пленочный фоторезист (чуть быстрее, но тоже грязно, печатать/засвечивать, проявлять) ну его.
Вспомнил, что станок собирал в том числе для быстрого и качественного изготовления печатных плат.

Лезу в инет, помню, постоянно народ сношается с софтом для фрезерования печатных плат, пишет самопальные утилиты, несколько раз конвертирует из одного в другое, результат- с переменным успехом.
Ковырялся с час, на самом деле все запущено, на код, который получался на выходе без слез смотреть не возможно, то пол полигонов потеряно, то еще чего.

Короче, делюсь мега прямым и быстрым способом - плату делаем в SpringLayout 6, экспорт в гербер, давим, что нам необходимо, отражаем, настраиваем диаметр отверстий, слои там...
Полученный гербер файл открываем в камбаме, выделяем все и либо делаем контурную обрезку, либо полигональныю выборку. Если надо выделяем отверстия и делаем отдельную УП для сверления.
Делов занимает минут 5, что получилось:

Слева направо - конический гравер - им собственно гравируем, далее фреза 1мм - отверстия, стоматологический бур 1,2 мм - обрезка по контуру

Результат:

Расставляем комплектуху:


Запаиваем

Отмываю, беру замечательный лак:

Добавляю проводов и маркировки

Да и теперь стол разгребать неделю ради платки 5х7 см....)))

В очередной раз отмывая раковину от рыжих пятен хлорного железа, после травления платы, я подумал, что пришло время автоматизировать этот процесс. Так я начал делать устройство для изготовления плат, которое уже сейчас можно использовать для создания простейшей электроники.

Ниже я расскажу о том, как делал этот девайс.

Базовый процесс изготовления печатной платы субтрактивным методом заключается в том, что на фольгированном материале удаляются ненужные участки фольги.

Сегодня большинство электронщиков используют технологии типа лазерно-утюжной для домашнего производства плат. Этот метод предполагает удаление ненужных участков фольги с использованием химического раствора, который разъедает фольгу в ненужных местах. Первые эксперименты с ЛУТом несколько лет назад показали мне, что в этой технологии полно мелочей, порой напрочь мешающих достижению приемлемого результата. Тут и подготовка поверхности платы, и выбор бумаги или иного материала для печати, и температура в совокупности со временем нагрева, а также особенности смывки остатков глянцевого слоя. Также приходится работать с химией, а это не всегда удобно и полезно в домашних условиях.

Мне хотелось поставить на стол некоторое устройство, в которое как в принтер можно отправить исходник платы, нажать кнопку и через какое-то время получить готовую плату.

Немного погуглив можно узнать, что люди, начиная с 70х годов прошлого века, начали разрабатывать настольные устройства для изготовления печатных плат. Первым делом появились фрезерные станки для печатных плат, которые вырезали дорожки на фольгированном текстолите специальной фрезой. Суть технологии заключается в том, что на высоких оборотах фреза, закрепленная на жёстком и точном координатном столе с ЧПУ срезает слой фольги в нужных местах.

Желание немедленно купить специализированный станок прошло после изучения цен от поставщика. Выкладывать такие деньги за устройство я, как и большинство хоббийщиков, не готов. Поэтому решено было сделать станок самостоятельно.

Понятно, что устройство должно состоять из координатного стола, перемещающего режущий инструмент в нужную точку и самого режущего устройства.

В интернете достаточно примеров того, как сделать координатный стол на любой вкус. Например те же RepRap справляются с этой задачей (с поправками на точность).

С одного из моих предыдущих хобби-проектов по созданию плоттера у меня остался самодельный координатный стол. Поэтому основная задача заключалась в создании режущего инструмента.

Вполне логичным шагом могло стать оснащение плоттера миниатюрным гравером вроде Dremel. Но проблема в том, что плоттер, который можно дешево собрать в домашних условиях сложно сделать с необходимой жесткостью, параллельностью его плоскости к плоскости текстолита (при этом даже текстолит сам по себе может быть изогнутым). В итоге вырезать на нём платы более менее хорошего качества не представлялось бы возможным. К тому же не в пользу использования фрезерной обработки говорил тот факт, что фреза тупится со временем и утрачивает свои режущие свойства. Вот было бы здорово, если бы медь с поверхности текстолита можно было удалять бесконтактным способом.

Уже существуют лазерные станки немецкого производителя LPKF, в которых фольга просто испаряется мощным полупроводниковым лазером инфракрасного диапазона. Станки отличаются точностью и скоростью обработки, но их цена ещё выше чем у фрезерных, а собрать из доступных всем материалов такую вещь и как-то её удешевить пока не представляется простой задачей.

Из всего вышесказанного я сформировал некоторые требования к желаемому устройству:

• Цена сопоставимая со стоимостью среднего домашнего 3д-принтера
• Бесконтактное удаление меди
• Возможность собрать устройство из доступных компонентов самостоятельно в домашних условиях

Так я начал размышлять о возможной альтернативе лазеру в области бесконтактного удаления меди с текстолита. И наткнулся на метод электроискровой обработки , который давно применяется в металлообработке для изготовления точных металлических деталей.

При таком методе металл удаляется электрическими разрядами, которые испаряют и разбрызгивают его с поверхности заготовки. Таким образом образуются кратеры, размер которых зависит от энергии разряда, его длительности и, конечно же, типа материала заготовки. В простейшем виде электрическую эрозию стали использовать в 40-х года XX века для пробивания отверстий в металлических деталях. В отличие от традиционной механической обработки отверстия можно было получить практически любой формы. В настоящее время данный метод активно применяется в металлообработке и породил целую серию видов станков.

Обязательной частью таких станков является генератор импульсов тока, система подачи и перемещения электрода - именно электрод (обычно медный, латунный или графитовый) является рабочим инструментом такого станка. Простейший генератор импульсов тока представляет собой простой конденсатор нужного номинала, подключенный к источнику постоянного напряжения через токоограничивающий резистор. При этом емкость и напряжение определяют энергию разряда, которая в свою очередь определяет размеры кратеров, а значит и чистоту обработки. Правда есть один существенный нюанс - напряжение на конденсаторе в рабочем режиме определяется напряжением пробоя. Последнее же практически линейно зависит от зазора между электродом и заготовкой.

За вечер был изготовлен прототип эрозионного инструмента, представляющий собой соленоид, к якорю которого прикреплена медная проволочка. Соленоид обеспечивал вибрацию проволоки и прерывание контакта. В качестве источника питания был использован ЛАТР: выпрямленный ток заряжал конденсатор, а переменный питал соленоид. Эта конструкция была также закреплена в держателе ручки плоттера. В целом, результат оправдал ожидания, и головка оставляла на фольге сплошные полосы со рваными краями.

Способ явно имел право на жизнь, но требовалось решить одну задачу - компенсировать расход проволоки, которая расходуется при работе. Для этого требовалось создать механизм подачи и блок управления для него.

После этого, всё свободное время я начал проводить в одном из хакспейсов нашего города, где есть станки для металлообработки. Начались продолжительные попытки сделать приемлемое режущее устройство. Эрозионная головка состояла из пары шток-втулка, обеспечивающих вертикальную вибрацию, возвратной пружины и протяжного механизма. Для управления соленоидом потребовалось изготовить несложную схему состоящую из генератора импульса заданной длины на NE555, MOSFET-транзистора и индуктивного датчика тока. Первоначально предполагалось использовать режим автоколебаний, то есть подавать импульс на ключ сразу после импульса тока. При этом частота колебаний зависит от величины зазора и управление приводом производится согласно измерению периода автоколебаний. Однако стабильный автоколебательный режим оказался возможен в диапазоне амплитуд колебания головки, который составлял меньше половины максимального. Поэтому я принял решение использовать фиксированную частоту колебаний, генерируемых аппаратным ШИМом. При этом о состоянии зазора между проволокой и платой можно судить по времени между окончанием открывающего импульса и первым импульсом тока. Для большей стабильности при работе и улучшении частотных характеристик соленоид был закреплен над механизмом протяжки проволоки, а якорь размещен на дюралевой скобе. После этих доработок удалось добиться устойчивой работы на частотах до 35 Гц.

Закрепив режущую головку на плоттере, я начал опыты по прорезанию изолирующих дорожек на печатных платах. Первый результат достигнут и головка более-менее устойчиво обеспечивает непрерывный рез. Вот видео, демонстрирующее что получилось:

Принципиальная возможность изготавливать платы при помощи электроискровой обработки подтверждена. В ближайших планах повысить точность, увеличить скорость обработки и чистоту реза, а также выложить часть наработок в открытый доступ. Также планирую адаптировать модуль под использование с RepRap. Буду рад идеям и замечаниям в комментариях.

Настольные станки с ЧПУ

Настольные станки с ЧПУ серии BIGSTOL- самая бюджетная линейка станков от компании SteepLine. Это недорогие настольные станки с ЧПУ, но в тоже время превосходящие большинство конкурентов в данной ценовой категории: качеством сборки, мощностью рамы, качественными комплектующими, и производительностью.
Данная серия станков чаще всего пользуется спросом у различных учреждений, для домашнего пользования, хобби и малого бизнеса.

Настольные станки с ЧПУ серии BIGSTOL новинка 2018 года - бизнес ЧПУ стал еще доступнее! Мы решили спроектировать и представить новую линейку настольных станков с ЧПУ для малого бизнеса. Наша задача заключалась в том, чтобы представить рынку станки с тем же функционалом, что и большие портальные станки, даже, чем-то лучше, но по максимально низкой цене! - И нам это удалось.

Настольные станки с ЧПУ эконом класса может себе подобрать любой, вы найдете станки в данном разделе для резьбы по дереву, для фасадов, для раскроя, для мебели, для дома. Если вы не нашли станок тот который вам нужен, позвоните нам или напишите мы вам соберем станок для любых задач, этим мы завоевали рынок.
Настольный станок с ЧПУ от Стиплайн серии BIGSTOL успешно эксплуатируются на самых разных предприятиях, начиная с крупных производителей и заканчивая индивидуальными предпринимателями, которые занимаются изготовлением сувенирной продукции, икон, шахмат и других уникальных изделий. С помощью фрезерных настольных станков с числовым программным управлением SteepLine вы создадите в дереве, пластике практически любое по сложности изделие.

Станки серии BIGSTOL часто используют

Станки с ЧПУ для резьбы по дереву: мы предлагает на реализацию отечественным потребителям настольные станки с ЧПУ для художественной резьбы по дереву это 3D обработка, 2D обработка, иконы, картины, и многое другое.

Станки с ЧПУ для изготовления фасадов: современные станки для изготовления фасадов позволяют массово выпускать фасадные детали из различных материалов (древесины, МДФ и прочих) любой степени сложности практически с нулевым показателем брака. С помощью настольных станков с ЧПУ «Стиплайн», предназначенных для высокоточного фрезерования и гравирования фасадных деталей по плоскости, можно изготавливать вещи уникальной красоты путем нанесения на поверхность фасадов сложной художественной резьбы и т.п.

Станки с ЧПУ для раскроя листовых материалов: Компания Стиплайн производит ЧПУ станки для раскроя ДСП, МДФ и пр. Весьма качественное деревообрабатывающее оборудование, задействуется для раскроя цельной древесины и плитных материалов. Технологическая операция выполняется с большой производительностью и необходимой точностью.

Станки с ЧПУ для производства мебели: это надежное и функциональное оборудование, которое подойдет для начала нового бизнеса в сфере производства мебели. Станки для изготовления мебели могут использоваться при выполнении работ высокой сложности. Мебель украшают декоративными элементами, которые трудно воспроизводить вручную, особенно при массовом производстве.

Кто мы такие?

Наше предприятие занимается изготовлением станков с ЧПУ для обработки заготовок из древесины, металла, пластика и камня. Сегодня в нашем портфеле более десятка моделей, которые успешно эксплуатируются на предприятиях следующих отраслей промышленности:
мебельная (раскрой стандартных листов, изготовление декоративных элементов);
гравировка изделий для защиты от подделок, нанесения маркировки и других целей);
электротехника (производство печатных плат различной степени сложности);
производство металлических дверей (изготовление всевозможных декоративных элементов и накладок).
Почему стоит выбрать настольные станки SteepLine?

Сегодня на российском рынке представлен широкий выбор подобного оборудования. Если вы остановитесь на нашей продукции, то получаете следующие преимущества:
Доступные цены.
Оборудование производится на Каменском заводе в России, что обеспечивает доступную цену по сравнению с аналогичным оборудованием европейского производства за счет отсутствия таможенных пошлин.

Высокое качество.
При производстве настольных фрезерных станков с ЧПУ используются только качественные комплектующие ведущих производителей мира (подшипники, направляющие), что обеспечивает высокую точность обработки и жесткость всей конструкции. Выпуск идет на Каменском заводе, который много лет занимается проектированием и изготовлением всевозможного оборудования, имея современную технологическую базу и квалифицированный персонал.

Простота в эксплуатации.
Настольные фрезерные станки с ЧПУ от Стиплайн серии BIGSTOL легко интегрируются с программным обеспечением типа DSP0501, что позволяет автоматизировать работу оборудования, повысив скорость обработки без потери точности.

Полный комплекс сервисного обслуживания
Делая выбор в пользу настольных фрезерных станков с ЧПУ SteepLine вы получаете весь необходимый комплекс сервисного обслуживания во время гарантийного срока эксплуатации и после его завершения. На складе компании всегда есть достаточный перечень комплектующих и запасных частей для быстрой отправки в любой российский регион. Мы также готовы предложить услугу по периодическому техническому обслуживанию вашего оборудования, что продлит срок его службы.

Индивидуальный подход к каждому клиенту.
Мы ценим каждого, кто решит купить станок ЧПУ настольный у нас. Мы готовы предоставить все необходимые консультации для осознанного выбора оборудования, исходя из конкретно ваших целей и задач. Дополнительно мы занимаемся производством комплектующих для настольных станков с ЧПУ, что позволит модернизировать ваше оборудование и продлить срок его эксплуатации. Наша компания готова отправить оборудование в любой регион России и другие страны, дав подробную консультацию по вопросам запуска в эксплуатацию или проведя пусконаладочные работы своими силами.

Как купить настольный станок с ЧПУ?
Если вы хотите получить дополнительную информацию относительно оборудования, выпускаемого компанией SteepLine, коммерческое предложение, учитывающее особенности вашей организации, то просим связаться с нами по бесплатному телефону 8-800-707-95-92 или оставить заявку на сайте. Мы будем рады сделать вклад в ваш успех и повышение качества выпускаемой продукции.

Как сейчас помню, 23го февраля наткнулся на пост на тудее, где человек хотел гравировать печатные платы на 3д принтере. В комментариях посоветовали не мучать животинку принтер и обратить внимание на проект Cyclone PCB Factory.

Загорелся идеей. В последствии, в какой то момент я даже пожалею что взялся, но это будет сильно позже.

О собственном ЧПУ фрезере для печатных плат я мечтал очень давно, это была вторая хотелка после 3д принтера. Решил повторить проект, тем более что кое-что у меня в закромах уже было.

Скачал файлы проекта и не долго думая принялся печатать детальки. Управился примерно за неделю. Распечатал все, кроме оси Z.

Подробных фотографий всех деталей не осталось. Кому-то делал скриншот настроек печати и результата. Сопло 0,4, высота слоя 0,24. Печатал и слоем 0,28 - вполне нормально печатает.

Станок захотелось сделать цветным, поэтому разные детали печатал пластиком разного цвета. Пластик использовал ABS Prostoplast. Цвета космос, травяной зеленый, алеющий закат.

Лучше бы напечатал все серым космосом. Красный и зеленый оказались достаточно хрупкими и часть деталей дали трещины при сборке. Что-то вылечилось ацетоном, что-то заново перепечатал.

Комплектующие:

Три свободных шаговых двигателя у меня было, покупал их под проект 3д принтера, решил временно задействовать.

Направляющие 8мм добыл из струйных принтеров, раздербанив несколько принтеров на органы. Шерстил местные комиссионки, авито. Донорами стали струйные принтеры HP по 100-200 рублей за штуку. Длинная направляющая пилилась на две части, на оси X и Z.

Прижим бумаги с которого я снял резиновые ролики пошел на ось Y. Длины как раз хватило чтоб обрезать по накатку.

Линейные подшипники оставались с 3д принтера, принтер я перевел на бронзовые втулки в горошек.

В качестве электроники решил использовать одну из своих Arduino Uno на atmega328p. Докупил на Али плату cnc shield 3.0 для Arduino за 200 с копейками рублей.

Блок питания 12В из Леруа Мерлен. Покупал чтоб запитать три 12В галогенки, но он их не потянул. Пришлось отремонтировать трансформатор для галогенок Tachibra, а этот блок питания прижился на станочке.

На 3д принтер я поставил драйвера 8825, с принтера у меня остались a4988. Их и поставил на станок.

Подшипники 608ZZ заказал на Али, десяток за 200 с копейками рублей..

В качестве шпинделя планировал использовать свой китайский гравер GoldTool.

Резьбовые шпильки м8 достались с работы на халяву, остались с какого-то монтажа. Подобрал практически "с помойки".

Пока печатался проект и ехали детали с Али, попросил знакомого мебельщика вырезать из МДФ основание и столик. Он не поленился и не пожалел обрезков, выпилил 2 основания и 2 столика. На фото один из комплектов.

Фанеры у меня в закромах не было, купить лист фанеры не позволило жадное животное. МДФ кстати подошел очень хорошо.

Начал собирать станок. Все бы ничего, но стандартные гайки на 13 проваливались и болтались внутри шестерни, гайки на 14 не лезли в шестерни. Пришлось 14е гайки вплавить в шестерни паяльником.

Шестерни или болтались на осях шагового двигателя, или не лезли.

Гайки винтов м3 прокручивались в посадочных гнездах.

Нашел у себя несколько квадратных гаек под резьбу м3 (разбирал когда-то какой-то штеккер, из него), которые идеально подошли и не прокручивались. На работе еще нашел таких штеккеров и пустил на гайки. В основном это крепления направляющих. Обычные гайки для резьбы м3 приходилось придерживать тонким жалом отвертки, чтоб не прокручивались.

Как-то собрал. Позже читая темы про Cyclone, наткнулся на переработанные детальки станка под метрический крепеж. Из этого набора заново распечатал шестерни и крепление концевика по оси Z. Жаль мне не попался этот набор запчастей раньше. Печатал бы эти запчасти.

В надежде применить свой китайский гравер распечатал сначала одно крепление под дремель из комплекта, потом второе. Не подошло, мой гравер ни в одно не лез. Оригинальный же дремель, самый простой, стоил три с небольшим тысячи рублей. За что???

Лишние запчасти.

И еще, линейные подшипники в своих гнездах болтались как что-то в проруби.

Пришлось за тысячу с небольшим заказать на али 200Вт шпиндель с цанговым зажимом ER11. Удачно попал на скидки и использовал купон.

Пока ехал шпиндель, распечатал под него крепление из комплекта станка. И снова прокол, оно такое же ущербное. И ни слова про хомут для шпинделя.

В итоге нашел и распечатал вот это крепление под 52мм шпиндель После небольшой доработки крепление встало на станок, в него хорошо вошел шпиндель.

А вот подшипники на втулках Cargo пришлось из них убрать. Поставил китайские LM8UU

Отдельно хочется сказать про китайские подшипники 608zz. Подшипники с новья с люфтом. Ужасные. Одно что стоят сравнительно не дорого. У нас подшипники не искал.

Кстати подшипники в посадочные места вошли так же, как нечто в прорубь. В посадочных местах подшипники болтались. Не знаю, баг это или фича. В итоге на обоймы подшипников мотнул изоленты.

Китайские lm8uu и lm8luu от 3д принтера так же оказались хламом. В итоге на ось Y сделал подшипники скольжения на втулках Cargo 141091. Распечатал пластиковую обойму и в нее вставил по паре втулок. Получившиеся подшипники вставил в крепления.

На ось Z выбрал более менее живые lm8uu. На ось X верхний подшипник поставил lm8uu, а вместо двух нижних распечатал пластиковую обойму по размеру lm8luu и в нее вставил пару втулок Cargo.

Удачно я ими в свое время закупился. Пригодились.

Во время сборки станка я и пожалел, что взялся. Но, деваться было некуда, надо было проект завершать. Собрал. Запустил!

Еще немного фотографий процесса сборки.

Самое начало сборки...