Фрезерування друкованих плат на ЧПУ: що потрібно, етапи, нюанси

Навіщо їм це потрібно? По-перше, друковані плати (ПП) саморобного виготовлення коштують дешевше, а по-друге, конструктор робить її під себе – потрібного функціоналу. Виготовлення друкованих плат – складне виробництво, яке складається з кількох підготовчих етапів: проектування і розробки програмного забезпечення, що представляє файли для різних технологічних процесів.

Зміст

  • 1 Що знадобиться виробника плат
  • 2 Створюємо спочатку проект
    • 2.1 Другий етап – створення УП
  • 3 Нюанси технологічного процесу
  • 4 Замість висновку

Що знадобиться виробника плат

Насамперед, він повинен бути володарем програмованого фрезерного верстата з програмним управлінням, можливо, і лазерного гравіювання, здатного виконати сукупність дій по фрезеруванню друкованих плат на чпу, включаючи освіту доріжок в провідному шарі, свердління (щоб в отворах на платах встановлювати компоненти), контурне обрізування плати.

Знадобляться для роботи:

  • заготовки під ПП (різні види відрізняються за матеріалом непровідного шару – гетинакс, фольгований склотекстоліт, поєднання полімерів, целюлозного паперу зі склотканиною з епоксидкою, метал). Який серії брати заготовки, визначає сам майстер;
  • набір свердел (для звичайних отворів 0.4-0.6 мм; для перехідних – 0.8-1мм; для кріпильних – 3мм) і фрез, в тому числі, конічних різних розмірів і типу «кукурудза» — діаметр 2-3мм:
  • сухий плівковий фоторезист зі світлочутливим шаром:
  • речовини, що забезпечують травлення ПП;
  • сплав Розе, яким залуживают провідники;
  • програми Sprint Layout і Eagle, що стосуються проектування і CorelDraw для друку і з’єднання шаблонів);
  • система опторазвязки на LPT порт.

Ці основні компоненти знадобляться в процесі виготовлення друкованої плати на верстаті ЧПУ.

Фрезерування друкованих плат на ЧПУ: що потрібно, етапи, нюанси

Створюємо спочатку проект

Створювати проект (малювати майбутню ПП) можна за допомогою багатьох програм, що завантажуються в чпу верстат. У всіх є плюси і мінуси. Але ми поговоримо, як застосувати схеми програми Eagle. Виготовляється нескладна плата, з різнотипними отворами (під роз’єми, висновок кнопок, кріпильними і для позиціонування – їх діаметри відображені на схемі).

Малюнок виконують на кожному з чотирьох шарів:

  • Top призначений для верхніх доріжок.
  • Bottom – для нижніх.
  • Dimension – для контурів майбутньої плати.
  • Milling – шар для фрезерних робіт.
  • Якщо для створення проекту ПП використовують одну з програм Sprint Layout (6 версія), враховується специфіка обробки фольгованих матеріалів. Трасування виконують у вигляді широких доріжок, щоб були зазори, і могли пройти гравери. За точку початку координат прийнято вважати кут зліва і внизу.

    Важливо! Потрібні зазори між краями плат і доріжками з тим, щоб вони не перетиналися з контуром.

    Відкривши в програмі вікно, в якій виконується настройка «стратегій» фрезерування, обговорюємо ширину доріжки, яка, по суті, дорівнює товщині інструменту), далі намічаємо отвори (їх виконають верстати по свердлінню), визначаючи траєкторію і швидкість обробки плати. Потрібно уважно простежити, щоб не виникло замикань між тими доріжками, які не належать до однойменної ланцюга. Будуть знайдені помилки – файли слід виправляти і пересохранять.

    Другий етап – створення УП

    Потім готують УП. Відкривши файл, який зумовлює хід фрезерування, налаштовуємо параметри, які визначаються моделлю використовуваного агрегату, інструментом та матеріалами. Мова йде про робочої подачі і глибини процесу різання. Конвертація (кодування) відбувається шляхом натискання на відповідну клавішу, і програма генерує G-код. Глибина фрезерування підбирається експериментально, верстат налаштовують, щоб фрезою або гравером знімали лише шар міді. Коли файл приготований, він завантажується в Mach3 і факт завантаження контролюється візуально. Виставляються нулі, і фрезерний верстат починає обробку.

    Фрезерування друкованих плат на ЧПУ: що потрібно, етапи, нюанси

    Підготовка файлів для наступних процесів (свердління, вирізування по контуру) виконується так само. Результати налаштувань для різних операцій завантажуються в Step Cam і зберігаються окремо. Глибина обробки визначається, виходячи з товщини склотекстоліти. Якщо ця величина 1,5 мм, виставляється глибина свердління 1,6-1,7 мм Фрезеруя по контуру в 2-4 проходу, задається глибина занурення 0,5 мм. Після кожного з проходів на фрезерних верстатах, інструмент вручну опускається по осі «Z» і виконується обнулення.

    Треба бути дуже уважним при складанні УП. А то трапляється, що верстат, просвердливши останнє отвір, не зупиняється, так як зупинка програмою не передбачена.

    «Розумний» верстат, прочитавши рядки програми, повинен розуміти, що необхідне повернення до нульових координатами. Важливо враховувати відмінність свердел. Програма Mach3 може сама визначати довжину інструменту і зупиняти верстат в процесі заміни свердла.

    Фрезерування друкованих плат на ЧПУ: що потрібно, етапи, нюанси

    Нюанси технологічного процесу

    Починаючи виготовлення друкованої плати на чпу, треба бути уважним до деяких важливих нюансів:

    • щоб отримати фотошаблон для ПП, його можна роздрукувати на лазерному принтері. Універсальна прозора плівка має дві сторони. Так от, шорстку, покриту шаром желатину, можна використовувати для струминного принтера, а гладку для друку лазерним принтером;
    • робочий стіл повинен мати плоску і рівну поверхню. Можна зробити його з фанерного листа з наступним торцюванням. У фрезере ставиться інструмент, за допомогою якого нескладно фрезерувати під плату своєрідне «ложе» на глибині (1-2мм);

    • лист склотекстоліти може не бути ідеальним за формою і його товщина на різних ділянках відрізняється. З цієї причини свердлимо, допускаючи невелике перерізання, ступінь якого визначають методом проб;
    • фрезерні роботи легко виконати гравером «пірамідкою» від 0,4 до 1мм. А свердління отворів зажадає наявності свердел на 0,8 з хвостовиками під цангу стандартного розміру. Ось тут для вирізання контурів нагоді вид фрези «кукурудза»;
    • заміну інструментів виконують в ручному режимі. Якщо ви фрезеруете доріжки і закінчили процес, подача шпинделя зупиняється на період дії режиму утримання. Замінивши інструмент, виставляємо нуль відносно осі «Z». Таким чином поступаємо кожен раз, змінюючи інструмент на фрезерному обладнанні. Інші координати обнулення не підлягають.

    Фрезерування друкованих плат на ЧПУ: що потрібно, етапи, нюанси

    • пил склотекстоліти шкодить нашим дихальним шляхам. Потрібно витяжний пристрій або інший спосіб її видаляти. Можна друковану плату час від часу змочувати водою, застосовуючи медичний шприц. Добре захистить респіратор або волога пов’язка на ніс і рот. Гетинакс ще дешевше, але для виробництва плат його краще не застосовувати: огидний запах під час пайки.

    Замість висновку

    Коли виготовляється друкована плата на ЧПУ особливої конфігурації (треба вирізати дугу), формуючи керуючу програму застосовують алгоритм її розрахунку. Також розраховуються способи подачі фрезерного інструменту, параметри швидкості обробки. Друкування фотошаблонів плат для масового користування виконує лазерний принтер.