Фрезеровка печатных плат

Фрезерные станки — удобный инструмент для создания печатных плат из текстолита. Реализовать такой проект может любой специалист, знакомый с принципом работы станков с ЧПУ. Качество готового проекта зависит от некоторых нюансов, которые надо учесть как при подготовке проекта на компьютере, так и в процессе реализации на станке. Их мы и рассмотрим в этой статье.

Источник: uwaterloo.ca

Читайте нашу подробную инструкцию о фрезеровке печатных плат на CNC-станках.

Содержание

• Что такое ЧПУ-станок для печатных плат?
• Плюсы и минусы фрезеровки печатных плат на ЧПУ
• Программное обеспечение для создания печатных плат на станках с ЧПУ 
• Процесс изготовления печатных плат на станке с ЧПУ
  • Разработка или поиск схем для развода дорожек
  • Учет кривизны основания
  • Получение G-code из gerber-файлов
  • Выбор параметров фрезеровки
  • Производство плат на станке с ЧПУ
• Заключение

Что такое ЧПУ-станок для печатных плат?

ЧПУ-станок для создания печатных плат — это типичный фрезер, оснащенный кастомным рабочим столом, на котором прочно крепится тонкая заготовка из текстолита. Фрезеровка печатных плат на ЧПУ принципиально не отличается от любой другой работы, выполняемой на станках с числовым программным управлением. Достоинство такого метода — высокая точность работы при минимальном вовлечении в процесс человека. Основная работа оператора станка сводится к подготовке виртуальной модели печатной платы и оценке завершенного проекта. 

Плюсы и минусы фрезеровки печатных плат на ЧПУ

Покупка фрезера для печатных плат требует понимания того, какой результат вложения инвестиций требуется. Если сравнить преимущества и недостатки фрезеровки печатных плат, то очевидно, что покупка станка выгодна в любом случае. Даже для работы в гаражных условиях, когда производство не поставлено на поток, дешевый ЧПУ-фрезер позволяет существенно повысить качество плат в сравнении с изготовленными вручную, снизив при этом затраты времени и сил со стороны радиолюбителя.

Плюсы фрезерных аппаратов с ЧПУ:

1. Полностью автоматическая фрезеровка;
2. Отсутствие химических реагентов в процессе изготовления;
3. Возможность серийного и штучного изготовления при стабильном уровне качества;
4. Высокая скорость работы с проектами любой сложности.

Минусы при использовании станков:

1. Сравнительно высокие начальные инвестиции;
2. Необходимость небольшого обучения.

Источник: habr.com

Как видно, плюсы перекрывают минусы. Необходимость обучения отнесена к минусам условно, и лишь потому, что надо привести какие-то минусы, практически же это тоже плюс. Не факт, что первое же изделие выйдет идеально, но чуть позже, освоив работу со станком пользователь сможет быть уверен практически в стопроцентном результате.

Программное обеспечение для создания печатных плат на станках с ЧПУ 

Источник: habr.com

Существуют разные программы для создания печатных плат. Часть из них — платная, в некоторых есть бесплатные пробные периоды использования.

• Estlcam — программа для генерации G-кода, с возможностью управлять станком непосредственно из интерфейса программы.
• Free Mill — бесплатный CAM-модуль для генерации G-кода. 
• DeskProto — профессиональная CAM-программа, для создания проектов любой сложности с минимальными усилиями.

Процесс изготовления печатных плат на станке с ЧПУ

Фрезеровка печатных плат разделяется на два этапа.

Первый — обширный подготовительный этап, в процессе которого необходимо на компьютере разработать топологию и схему сверления отверстий, а также создать схему готовой платы.

Второй этап — работа на станке. Необходима загрузка разных файлов на станок, чтобы фрезеровать канавки между дорожками и просверлить отверстия, а затем вырезать саму плату из куска текстолита, если это необходимо.

Определившись с нужной шириной дорожек и канавок между ними, следует учитывать их при разработке проекта. При правильной настройке фрезера достигается точность на уровне серийно производимой радиоаппаратуры.

Разработка или поиск схем для развода дорожек

Источник: cncmodelist.ru

Для проектирования электрических схем можно использовать любую подходящую компьютерную программу. Если вы новичок в этом деле, советуем работать с популярным приложением Sprint Layout. Удобство этого ПО — в его простом и понятном интерфейсе, который имеет качественную русификацию. Для Sprint Layout в Интернете легко найти много заготовок, поэтому вы можете сократить время на разработку, доработав готовый проект.

Учет кривизны основания

Источник: habr.com

Важный нюанс при фрезеровке печатных плат на ЧПУ — это правильная фиксация заготовки на рабочем столе станка. Поскольку глубина канавок — это доли миллиметра, важно, чтобы по всей площади печатной платы фреза проходила с одинаковой глубиной.

Первое, что необходимо сделать — это надежно закрепить текстолит на рабочем столе, чтобы он не сдвигался в процессе. Для этого существует несколько методов. Можно использовать струбцины или приклеить текстолит к столу двусторонним скотчем.

Вторая часть задачи — учесть локальные искривления текстолитовой плиты. Для этого станок сканирует поверхность, опуская инструмент в разных ее точках и запоминая результат, что позволяет автоматически построить карту высот.

Получение G-code из gerber-файлов

Источник: cncmodelist.ru

Когда в программе создан проект печатной платы, следует через меню выбрать: Файл — Экспорт — Формат — Gerber. В открывшемся окне выбрать необходимую толщину слоя меди и кликнуть по кнопке «Рамка для излома». Затем следует указать имя файла и место его сохранения в формате gerber.

В gerber-файле следует, через контекстное меню (открывается по клику на правую кнопку мыши), отметить «Сырые линии», а после этого курсором выделить край платы. Для крупных печатных плат следует отказаться от мостиков при фрезеровке. Теперь можно сохранить файл, указав название латинскими буквами. Это и будет G-код для резки платы произвольной формы. 

Выбор параметров фрезеровки

Чтобы правильно выполнить фрезеровку плат на станке с ЧПУ, следует выбрать корректные значения для следующих параметров станка:

• Скорость вращения фрезы;
• Скорость подачи шпинделя;
• Глубина фрезеровки за один проход. 

Для определения этих параметров принимают во внимание такие условия:

• Характеристика шпинделя;
• Тип фрезы;
• Особенности текстолита (толщина проводящего слоя).

Поскольку не может быть универсальных настроек, основываясь на этих характеристиках вам придется выявить оптимальные вводные для вашего станка и для конкретного типа текстолита.

Производство плат на станке с ЧПУ

Источник: cncmodelist.ru

Для примера рассмотрим создание проекта печатной платы в той же программе Sprint Layout. Сначала делается трассировка дорожек, с достаточными зазорами между ними, для прохождения фрезы. Нулевой слой в программе означает контур, по которому обрезают готовую плату.

Затем, через «Настройки стратегий», указывают толщину режущего инструмента и, при необходимости, указывают на необходимость наметить отверстия, для чего ставят галочку в соответствующем чек-боксе.

Для управления фрезером можно использовать утилиту Step Cam, где надо задать глубину фрезеровки, учитывая толщину слоя меди. Готовый файл конвертировать в G-code. Теперь файл с G-code можно экспортировать на станок и, указав нулевую точку, запустить выполнение программы. 

Заключение

Фрезеровка печатных плат на станках с ЧПУ напоминает любую работу по гравировке на таком оборудовании, и не составит трудностей после недолгого обучения или самообучения. Существуют свои нюансы, которые следует учитывать, такие как разность жесткости верхнего проводящего слоя и листа основы, зависящие от них скорость и глубина фрезеровки, зависимость качества результата от ровности текстолитовой плиты, — но, при некотором навыке, то есть после небольшой практики, отличный результат практически обеспечен.

Покупайте фрезерные станки с ЧПУ для гравирования печатных плат в Top 3D Shop: качественное оборудование на гарантии, профессиональное сервисное обслуживание и отзывчивая техподдержка — залог бесперебойности работы и стабильно высоких результатов.