Machine CNC maison pour circuits imprimés. Fraisage de PCB CNC

À notre époque, parmi les artisans, il est de plus en plus possible de trouver de nouvelles machines qui ne sont pas contrôlées manuellement, comme nous en avons tous l'habitude, mais par des logiciels et des équipements informatisés. Cette innovation est appelée CNC (Computer Numerical Control).

Cette technologie est utilisée dans de nombreuses institutions, dans les grandes industries, ainsi que dans les ateliers de maîtrise. Un système de contrôle automatisé fait gagner beaucoup de temps et améliore la qualité des produits.

Le système automatisé est contrôlé par un programme à partir d'un ordinateur. Ce système comprend des moteurs asynchrones à commande vectorielle, qui ont trois axes de mouvement du graveur électrique: X, Z, Y. Ci-dessous, nous examinerons quelles sont les machines à commande automatique et calculs.

En règle générale, toutes les machines CNC utilisent un graveur électrique, ou une fraise, sur laquelle vous pouvez changer les buses. Une machine à commande numérique est utilisée pour donner des éléments décoratifs à divers matériaux et pas seulement. Les machines CNC, en raison des progrès du monde informatique, doivent avoir de nombreuses fonctions. Ces fonctionnalités incluent :

Fraisage

Le processus mécanique de traitement d'un matériau, au cours duquel l'élément de coupe (buse, sous la forme d'un couteau) produit des mouvements de rotation sur la surface de la pièce.

Gravure

Elle consiste à appliquer telle ou telle image sur la surface de la pièce. Pour ce faire, utilisez soit des fraises, soit un ciseau (une tige d'acier avec une extrémité pointue en biais).

forage

Usinage du matériau par découpe, à l'aide d'une perceuse, grâce auquel des trous de différents diamètres et des trous avec de nombreuses faces de différentes sections et profondeurs sont obtenus.

découpe au laser

La méthode de coupe et de coupe du matériau, dans laquelle il n'y a pas d'action mécanique, la grande précision de la pièce est maintenue et les déformations effectuées par cette méthode ont des déformations minimales.

Traceur

Un dessin de haute précision des schémas, dessins, cartes géographiques les plus complexes est réalisé. Le dessin se fait aux dépens du bloc d'écriture, au moyen d'un stylo spécialisé.

Dessiner et percer des PCB

Production de cartes, ainsi que dessin de circuits électriquement conducteurs sur la surface d'une plaque diélectrique. Percez également de petits trous pour les composants radio.

C'est à vous de décider quelles fonctions remplira votre future machine CNC. Et puis considérez la conception de la machine CNC.

Variété de machines CNC

Les caractéristiques et capacités technologiques de ces machines sont assimilées à des machines universelles. Cependant, dans le monde moderne, il existe trois types de machines CNC :

Tournant

Le but de ces machines est de créer des pièces selon le type de corps de révolution, qui consiste à traiter la surface de la pièce. Egalement fabrication de filetages intérieurs et extérieurs.

Fraisage

Le fonctionnement automatisé de ces machines consiste dans le traitement des plans et des espaces de diverses ébauches de carrosserie. Le fraisage est effectué à plat, en contour et en gradins, sous différents angles, ainsi que sur plusieurs côtés. Perçage de trous, filetage, alésage et alésage de pièces.

Forage - ennuyeux

Ils effectuent l'alésage, le perçage de trous, l'alésage et l'alésage, le fraisage, le fraisage, le filetage et bien plus encore.

Comme nous pouvons le voir, les machines CNC ont un large éventail de fonctions qu'elles remplissent. Par conséquent, ils sont assimilés à des machines universelles. Toutes sont très chères et il est tout simplement impossible d'acheter l'une des installations ci-dessus, en raison d'une insuffisance financière. Et vous pourriez penser que vous devez faire toutes ces actions manuellement, tout au long de votre vie.

Vous ne pouvez pas être contrarié. Les mains habiles du pays, même depuis la première apparition des machines CNC d'usine, ont commencé à créer des prototypes faits maison qui ne fonctionnent pas plus mal que les professionnels.

Tous les composants des machines CNC peuvent être commandés sur Internet, où ils sont disponibles gratuitement et sont assez peu coûteux. Soit dit en passant, le corps d'une machine automatisée peut être fabriqué à la main et vous pouvez consulter Internet pour connaître les dimensions correctes.

Astuce : Avant de choisir une machine CNC, décidez quel matériau vous allez traiter. Ce choix sera d'une importance majeure dans la construction de la machine, car il dépend directement de la taille de l'équipement, ainsi que du coût de celui-ci.

La conception de la machine CNC dépend entièrement de votre choix. Vous pouvez acheter un ensemble standard prêt à l'emploi de toutes les pièces nécessaires et l'assembler simplement dans votre garage ou votre atelier. Ou commandez tous les équipements séparément.

Envisagez un ensemble standard de pièces sur l'image:

Directement la zone de travail, qui est en contreplaqué, est un plateau et un cadre latéral.
Eléments guides.
Porte-guides.
Roulements linéaires et douilles lisses.
Supporter les roulements.
Vis principales.
Contrôleur de moteur pas à pas.
Alimentation du contrôleur.
Graveur ou fraise électrique.
Un accouplement qui relie l'arbre de la vis mère à l'arbre du moteur pas à pas.
Moteurs pas à pas.
Ecrou tournant.

En utilisant cette liste de pièces, vous pouvez créer en toute sécurité votre propre routeur à bois CNC avec un travail automatisé. Lorsque vous assemblez toute la structure, vous pouvez vous mettre au travail en toute sécurité.

Principe d'opération

L'élément le plus important de cette machine est peut-être une fraise, un graveur ou une broche. Cela dépend de votre choix. Si vous avez une broche, la queue de la fraise, qui a une pince pour la fixation, sera fermement attachée à la pince de serrage.

Le mandrin lui-même est monté directement sur l'arbre de la broche. La partie coupante de la fraise est sélectionnée en fonction du matériau sélectionné. Un moteur électrique, situé sur un chariot mobile, fait tourner la broche avec un couteau, ce qui vous permet de traiter la surface du matériau. Les moteurs pas à pas sont contrôlés par un contrôleur, auquel des commandes sont données à partir d'un programme informatique.

Électronique La machine fonctionne directement sur le logiciel informatique, qui doit être fourni avec l'électronique commandée. Le programme envoie des commandes sous forme de codes G au contrôleur. Ainsi, ces codes sont stockés dans la RAM du contrôleur.

Après avoir sélectionné un programme de traitement sur la machine (finition, ébauche, tridimensionnel), les commandes sont distribuées aux moteurs pas à pas, après quoi la surface du matériau est traitée.

Astuce : Avant de commencer le travail, il est nécessaire de tester la machine avec un programme spécialisé et de sauter une partie d'essai pour s'assurer que la CNC fonctionne correctement.

Assemblée

Assemblage de machines fais le toi-même ne vous prendra pas trop de temps. De plus, sur Internet, vous pouvez maintenant Télécharger beaucoup de différent régimes et dessins. Si vous avez acheté un ensemble de pièces pour une machine maison, son assemblage sera très rapide.

Regardons donc l'un des dessins véritable machine manuelle.

Dessin d'une machine CNC maison.

En règle générale, tout d'abord, un cadre est en contreplaqué de 10 à 11 millimètres d'épaisseur. Le dessus de table, les parois latérales et le portail mobile pour l'installation d'un routeur ou d'une broche sont uniquement en contreplaqué. Le plateau est rendu mobile, des guides de meubles de tailles appropriées sont utilisés.

En conséquence, vous devriez obtenir un tel cadre. Une fois la structure du cadre prête, une perceuse et des couronnes spéciales entrent en jeu, avec lesquelles vous pouvez faire des trous dans le contreplaqué.

Le châssis de la future machine CNC.

Dans le cadre fini, il est nécessaire de préparer tous les trous afin d'y installer des roulements et des boulons de guidage. Après cette installation, il est possible d'installer toutes les fixations, les installations électriques, etc.

Une fois l'assemblage terminé, une étape importante consiste à configurer le logiciel de la machine et le programme informatique. Lors de la configuration du programme, le fonctionnement de la machine est vérifié pour l'exactitude des dimensions spécifiées. Si tout est prêt, vous pouvez commencer le travail tant attendu.

Astuce: Avant de commencer le travail, il est nécessaire de vérifier la bonne fixation du matériau de la pièce et la fiabilité de la fixation de la buse de travail. Assurez-vous également que le matériau sélectionné correspond à la machine fabriquée.

Configuration de l'équipement

Le réglage de la machine CNC est effectué directement à partir de l'ordinateur de travail sur lequel le programme de travail avec la machine est installé. C'est dans le programme que les dessins, graphiques, dessins nécessaires sont chargés. Qui sont successivement convertis par le programme en codes G nécessaires pour contrôler la machine.

Lorsque tout est chargé, des actions d'essai sont effectuées par rapport au matériau sélectionné. C'est lors de ces actions qu'une vérification est faite de toutes les tailles prédéfinies nécessaires.

Astuce : Ce n'est qu'après une vérification approfondie des performances de la machine que vous pouvez commencer un travail à part entière.

Sécurité

Les règles et les précautions de sécurité lors du travail avec cette machine ne sont pas différentes du travail sur toutes les autres machines. Voici les plus basiques :

Vérifier le bon fonctionnement de la machine avant de travailler.
Les vêtements doivent être correctement rentrés afin que rien ne dépasse et ne puisse pénétrer dans la zone de travail de la machine.
Vous devez porter une coiffe qui retiendra vos cheveux.
Il devrait y avoir un tapis en caoutchouc ou une caisse en bois basse près de la machine, qui protégera contre les fuites d'électricité.
L'accès à la machine par les enfants doit être strictement interdit.
Avant de travailler avec la machine, vérifiez la solidité de toutes les fixations.

Conseil: Il est nécessaire d'aborder le travail sur la machine avec une tête sobre et de comprendre que si vous ne travaillez pas correctement, vous pouvez vous causer des dommages irréparables.

Avec les exigences de sécurité complètes pour travailler avec la machine, vous pouvez la trouver sur le World Wide Web, c'est-à-dire sur Internet et consultez-les.

Revues vidéo

Vue d'ensemble de l'assemblage d'une machine CNC maison

Vidéo vue d'ensemble d'une machine cnc simple

Aperçu des possibilités d'une machine CNC maison

Vue d'ensemble des moteurs pas à pas

La revue vidéo pilote de moteur pas à pas multicanal

Je n'aime pas graver les circuits imprimés. Eh bien, je n'aime pas le processus de manipulation du chlorure ferrique. Imprimez ici, repassez ici, exposez la résine photosensible ici - toute une histoire à chaque fois. Et puis réfléchissez à l'endroit où drainer le chlorure ferrique. Je ne discute pas, c'est une méthode abordable et simple, mais personnellement j'essaie de l'éviter. Et puis le bonheur m'est arrivé : j'ai terminé la défonceuse CNC. Immédiatement, l'idée a surgi: s'il fallait essayer de fraiser des cartes de circuits imprimés. À peine dit que c'était fait. Je tire un simple adaptateur de l'esp-wroom-02 qui traîne et commence mon excursion dans le fraisage de cartes de circuits imprimés. Les pistes ont été spécialement conçues pour être petites - 0,5 mm. Car si ceux-ci ne sortent pas, alors qu'en est-il de cette technologie.

Étant donné que je fabrique personnellement des circuits imprimés tous les cinq ans lors des grandes vacances, KiCAD me suffit pour la conception. Je n'ai pas trouvé de solutions pratiques spécialisées pour cela, mais il existe un moyen plus universel - en utilisant des fichiers gerber. Dans ce cas, tout est relativement simple : prenez pcb, exportez la couche souhaitée vers gerber (pas de mise en miroir ou autre magie !), exécutez pcb2gcode - et obtenez un fichier nc prêt à l'emploi qui peut être donné au routeur. Comme toujours, la réalité est une infection maléfique et tout s'avère un peu plus compliqué.

Obtenir du gcode à partir de fichiers gerber

Du coup, je ne compte pas vous décrire en particulier comment obtenir un fichier gerber, je pense que tout le monde sait comment faire. Ensuite, vous devez exécuter pcb2gcode. Il s'avère qu'il faut environ un million d'options de ligne de commande pour produire quelque chose d'acceptable. En principe, sa documentation n'est pas mauvaise, je l'ai maîtrisée et j'ai compris comment obtenir une sorte de gcode même comme ça, mais je voulais quand même être décontracté. C'est pourquoi l'interface graphique pcb2gcode a été trouvée. Ceci, comme son nom l'indique, est une interface graphique permettant de définir les principaux paramètres de pcb2gcode avec des cases à cocher, et même avec un aperçu.

En fait, à ce stade, une sorte de gcode a été obtenue et vous pouvez essayer de moudre. Mais pendant que je fouillais dans les cases à cocher, il s'est avéré que la valeur de profondeur par défaut proposée par ce logiciel est de 0,05 mm. En conséquence, la carte doit être installée dans le routeur avec au moins une précision supérieure à celle-ci. Je ne sais pas comment c'est pour tout le monde, mais le bureau de mon routeur est nettement plus tordu. La solution la plus simple qui m'est venue à l'esprit était de poser un contreplaqué sacrificiel sur la table, d'y fraiser une poche pour y insérer les planches - et ce serait idéalement dans le plan de la défonceuse.

Pour ceux qui connaissent déjà bien le routeur, cette partie n'est pas intéressante. Après quelques expériences, j'ai découvert qu'il était nécessaire de fraiser une poche dans une direction (par exemple, avance par dent) et avec un chevauchement d'au moins trente pour cent. Fusion 360 m'a offert trop peu de chevauchement au début et a fait des allers-retours. Dans mon cas, le résultat n'était pas satisfaisant.

Prise en compte de la courbure de la textolite

Après avoir nivelé la plate-forme, j'y ai collé du ruban adhésif double face, mis le textolite et commencé à fraiser. Voici le résultat :

Comme vous pouvez le voir, d'un bord de la planche, le couteau ne touche pratiquement pas le cuivre, de l'autre, il est allé trop profondément dans la planche, tandis que le fraisage des miettes de textolite est allé. En regardant attentivement la planche elle-même, j'ai remarqué qu'elle était initialement inégale : légèrement incurvée, et peu importe à quel point vous en souffrez, il y aura des écarts de hauteur. Puis, en passant, j'ai regardé et j'ai découvert que pour les cartes de circuits imprimés d'une épaisseur supérieure à 0,8 mm, une tolérance de ± 8% est considérée comme normale.

La première option qui vient à l'esprit est l'auto-calibrage. Selon la logique des choses - qui est encore plus simple, la carte est cuivrée, la fraise est en acier, j'ai attaché un fil au cuivre, l'autre à la fraise - voici une sonde toute faite pour vous. Prenez et construisez la surface.

Ma machine est contrôlée par grbl sur un bouclier chinois bon marché. Grbl prend en charge la sonde sur la broche A5, mais pour une raison quelconque, il n'y a pas de connecteur spécial sur ma carte. Après l'avoir examiné attentivement, j'ai néanmoins constaté que la broche A5 est connectée au connecteur du port SPI (signé SCL), la masse est également à proximité. Avec ce "capteur", il y a une astuce - les fils doivent être torsadés ensemble. Dans la fraise, c'est extrêmement pointilleux, et sans cela, le capteur donnera constamment de faux positifs. Même après le tissage, cela continuera, mais beaucoup, beaucoup moins souvent.

La commande dit: commencez à descendre jusqu'à -10 en Z (c'est la hauteur absolue ou relative - dépend du mode dans lequel se trouve le micrologiciel). Il descendra très lentement - à une vitesse de 5 mm / min. Cela est dû au fait que les développeurs eux-mêmes ne garantissent pas que la descente s'arrêtera exactement au moment où le capteur se déclenche, et pas un peu plus tard. Par conséquent, il vaut mieux descendre lentement pour que tout s'arrête dans le temps et n'ait pas le temps d'aller au tableau, ne vous laissez pas aller au maximum. Il est préférable d'effectuer le premier test en levant la tête à une hauteur bien supérieure à 10 mm et en réinitialisant le système de coordonnées. Dans ce cas, même si tout ne fonctionne pas et que vous n'avez pas le temps d'atteindre le bouton E-Stop, le cutter ne se bloquera pas. Deux tests peuvent être effectués : le premier consiste à ne rien faire (et lorsqu'il atteint -10 grbl émettra "Alarm: Probe Fail"), le second consiste à fermer le circuit avec quelque chose pendant qu'il descend et s'assurer que tout a arrêté.

Ensuite, vous devez trouver une méthode pour, en fait, mesurer la matrice et déformer le gcode au besoin. À première vue, pcb2gcode a une sorte de support pour la mise à niveau automatique, mais il n'y a pas de support pour grbl spécifiquement. Là, il est possible de définir les commandes pour lancer l'échantillon à la main, mais cela doit être traité et, franchement, j'étais trop paresseux. Un esprit curieux pourrait remarquer que LinuxCNC a la même commande pour exécuter la sonde que la commande grbl. Mais alors il y a une différence irréparable : tous les interpréteurs gcode "adultes" enregistrent le résultat du test effectué dans une variable machine, et grbl sort simplement la valeur sur le port.

Une petite recherche sur Google a suggéré qu'il y avait encore pas mal d'options différentes, mais le projet chillpeppr a attiré mon attention :

Il s'agit d'un système à deux composants conçu pour jouer avec du matériel basé sur le Web. Le premier composant - Serial JSON Server, écrit en go, s'exécute sur une machine connectée directement au morceau de fer, et est capable de donner le contrôle du port série via des sockets web. La seconde - fonctionne dans votre navigateur. Ils ont tout un cadre pour créer des widgets avec une sorte de fonctionnalité, qui peuvent ensuite être mis sur la page. En particulier, ils ont déjà un espace de travail prêt à l'emploi (un ensemble de widgets) pour grbl et tinyg.

Et chillpeppr a un support de mise à niveau automatique. De plus, en apparence, il est beaucoup plus pratique que UniversalGcodeSender, que j'utilisais auparavant. Je configure le serveur, lance la partie navigateur, passe une demi-heure à comprendre l'interface, télécharge le gcode de ma carte là-bas et vois des ordures :

En regardant le gcode lui-même, généré par pcb2gcode, je vois qu'il utilise une notation lorsque la commande (G1) n'est pas répétée sur les lignes suivantes, mais seules de nouvelles coordonnées sont données :

F200.00000 X1.84843 Y34.97110 X2.64622 G00 X1.84843 Y34.97110 (déplacement rapide pour commencer.) F100.00000 G01 Z-0.12000 Y34.17332 X2.69481 Y34.11185 X2.73962 Y34 X2.0036 74876 Y31.85178 X3.01828 Y31.84988 X3.06946 Y31.82249 X3.09684 Y31.77131

A en juger par le fait que chilipeppr ne montre que des mouvements verticaux, il voit ici la ligne G01 Z-0.12, mais ne comprend pas tout ce qui vient après F200. Il faut refaire la notation pour explicite. Bien sûr, vous pouvez travailler avec vos mains ou déposer une sorte de script de post-traitement. Mais personne n'a encore annulé le G-Code Ripper, qui, entre autres, peut décomposer des commandes gcode complexes (telles que les mêmes arcs) en commandes plus simples. Soit dit en passant, il sait également comment plier gcode à l'aide de la matrice autoprobe, mais encore une fois, il n'y a pas de support intégré pour grbl. Mais vous pouvez faire le même fractionnement. Les réglages standards me convenaient tout à fait (sauf que dans la config j'ai dû changer les unités de mesure en mm à l'avance). Le fichier résultant a commencé à s'afficher normalement dans chilipeppr :

Puis on lance l'autoprobe, sans oublier de préciser la distance à partir de laquelle descendre l'échantillon, et sa profondeur. Dans mon cas, j'ai indiqué qu'il fallait descendre de 1 à -2 mm. La limite inférieure n'est pas si importante, vous pouvez la définir au moins à -10, mais je ne le conseillerais pas : plusieurs fois, j'ai défini sans succès le point de départ à partir duquel commencer le test, et les points extrêmes se sont avérés être en dehors du planche. Si la profondeur est plus grande - vous pouvez casser le graveur. Et ce n'est qu'une erreur. La durée de mesure de la surface dépend directement du niveau de la limite supérieure. Dans mon cas, en réalité, la carte n'a presque jamais dépassé 0,25 mm vers le haut ou vers le bas, mais 1 mm est en quelque sorte plus fiable. Nous appuyons sur la course précieuse et courons vers le routeur pour méditer:

Et dans l'interface chilipeppr, une surface mesurée apparaît lentement :

Ici, vous devez faire attention à ce que toutes les valeurs Z soient multipliées par 50 afin de mieux visualiser la surface résultante. C'est un paramètre configurable, mais 10 et 50 fonctionnent bien à mon avis. Je rencontre assez souvent le fait que n'importe quel point s'avère être beaucoup plus élevé que ce à quoi vous pouvez vous attendre. Personnellement, j'attribue cela au fait que le capteur capte les mêmes micros et donne un faux positif. Heureusement, chilipeppr vous permet de télécharger une carte de hauteur sous forme de json, vous pouvez la réparer avec vos mains après cela, puis la télécharger avec vos mains. Ensuite, cliquez sur le bouton "Envoyer le GCode auto-nivelé à l'espace de travail" - et le gcode corrigé est déjà chargé dans le poivre :

N40 G1 X 2,6948 Y 34,1118 Z0,1047 (tous les nouveaux z) N41 G1 X 2,7396 Y 34,0036 Z0,1057 (tous les nouveaux z) N42 G1 X 2,7488 Y 31,8518 Z0,1077 (tous les nouveaux z) N43 G1 X 3,0183 Y 31,8129 (al new z) N44 G1 X 3.0695 Y 31.8225 Z0.1137 (al new z) N45 G1 X 3.0968 Y 31.7713 Z0.1142 (al new z)

Des mouvements Z ont été ajoutés au code, ce qui devrait compenser les irrégularités de la surface.

Choix des paramètres de fraisage

Je lance le fraisage, j'obtiens le résultat suivant :

Il y a trois points à voir ici :

Le problème des irrégularités de la surface a disparu: tout est coupé (plus précisément, rayé) presque à la même profondeur, il n'y a aucun espace nulle part, nulle part il n'est allé trop loin.
La pénétration est insuffisante : 0,05 mm n'est clairement pas suffisant pour ce foil. Soit dit en passant, les planches sont une bête inconnue d'AliExpress, l'épaisseur du cuivre n'y était pas indiquée. La couche de cuivre est différente, la plus courante - de 18 à 140 microns (0,018-0,14 mm).
Le battement du graveur est bien visible.

À propos de l'approfondissement. Il n'est pas difficile de choisir la profondeur d'abaissement du graveur. Mais il y a une spécificité. Le graveur conique a une forme triangulaire en projection. D'une part, l'angle de convergence au point de travail détermine la difficulté à casser l'outil et sa durée de vie, et d'autre part, plus l'angle est grand, plus la coupe sera large à une profondeur donnée .

La formule de calcul de la largeur de la coupe pour une profondeur donnée ressemble à ceci (pris impudiquement de reprap.org et corrigé):

2 * profondeur de pénétration * tangentes (angle de la pointe de l'outil) + largeur de la pointe

On y compte : pour un graveur avec un angle de 10 degrés et un point de contact de 0,1 mm avec une profondeur de 0,1 mm, on obtient une largeur de coupe de presque 0,15 mm. Sur cette base, en passant, vous pouvez estimer quelle sera la distance minimale entre les pistes effectuée par le graveur sélectionné sur la feuille de l'épaisseur sélectionnée. Eh bien, et pourtant, même si vous n'avez pas besoin de très petites distances entre les chenilles, vous ne devez toujours pas abaisser la fraise trop profondément, car la fibre de verre émousse beaucoup les fraises, même à partir d'alliages durs.

Eh bien, il y a un autre moment amusant. Disons que nous avons deux pistes distantes de 0,5 mm. Lorsque nous exécutons pcb2gcode, il examinera la valeur du paramètre de décalage de la trajectoire d'outil (de combien de recul par rapport à la piste lors du fraisage) et effectuera en fait deux passes entre les pistes, séparées de (0,5 - 2 * toolpath_offset) mm, entre eux là-bas sera (mais plutôt juste casser) un morceau de cuivre, et ce sera moche. Si vous rendez le toolpath_offset supérieur à la distance entre les pistes, alors pcb2gcode émettra un avertissement, mais il ne générera qu'une seule ligne entre les pistes. En général, pour mes applications, ce comportement est plus préférable, puisque les chemins sont plus larges, le cutter coupe moins - beauté. Certes, il peut y avoir un problème avec les composants smd, mais c'est peu probable.

Il existe un cas prononcé de ce comportement : si nous définissons un très grand toolpath_offset, nous obtiendrons une carte de circuit imprimé sous la forme d'un diagramme de Voronoi. Au moins - c'est beau ;) Vous pouvez voir l'effet sur la première capture d'écran de pcb2gcode que j'ai donnée. Il montre à quoi il ressemblera.

Parlons maintenant des battements du graveur. C'est comme ça que je les appelle pour rien. Ma broche semble être assez bonne et, bien sûr, elle ne frappe pas si fort. Ici, plutôt, la pointe du graveur, lorsqu'elle se déplace, se plie et saute entre les points, donnant cette étrange image avec des points. La première et principale pensée est que le cutter n'a pas le temps de couper et saute donc par-dessus. Une petite recherche sur Google a montré des gens qui fraisaient des PCB avec une broche de 50 000 tr/min à environ 1 000 mm/min. Ma broche donne 10k sans charge, et on peut supposer qu'il faut couper à une vitesse de 200 mm/min.

Résultats et conclusion

Tenant compte de tout cela, je mesure un nouveau morceau de textolite, lance le fraisage et obtient le résultat suivant :

Celui du haut est exactement tel qu'il est sorti de la fraise, celui du bas - après avoir passé une meule régulière dessus plusieurs fois. Comme on peut le voir, les pistes n'ont pas été coupées à trois endroits. En général, la largeur des pistes flotte sur toute la planche. Cela doit encore être traité, mais j'ai une idée de la raison. Au début, j'ai attaché le tableau à du ruban adhésif double face, et il est souvent parti. Ensuite, à quelques endroits, j'ai également saisi les bords des têtes des vis autotaraudeuses. Il semble mieux tenir, mais joue encore un peu. Je soupçonne qu'au moment du fraisage, il est plaqué contre le site et à cause de cela, en fait, il ne coupe pas.

En général, tout cela a des perspectives. Lorsque le processus est élaboré, la construction d'un DEM prend environ cinq à sept minutes, puis le fraisage direct - quelques minutes. On dirait que vous pouvez expérimenter plus loin. Mais alors vous pouvez faire le forage sur la même machine. Achetez plus de rivets, et il y aura du bonheur ! Si le sujet est intéressant, je peux écrire un autre article sur le perçage, les planches double face, etc.

La question de savoir comment fabriquer une machine CNC peut être répondue brièvement. Sachant qu'une fraiseuse CNC artisanale, en général, est un appareil complexe avec une structure complexe, il est souhaitable pour le concepteur :

obtenir des dessins ;
acheter des composants et des fixations fiables ;
préparer un bon outil;
avoir un tour CNC et une perceuse à portée de main pour produire rapidement.

Cela ne fait pas de mal de regarder la vidéo - une sorte d'instruction, d'enseignement - par où commencer. Et je vais commencer par la préparation, acheter tout ce dont j'ai besoin, comprendre le dessin - c'est la bonne décision pour un designer novice. Par conséquent, l'étape préparatoire précédant l'assemblage est très importante.

Travaux de la phase préparatoire

Pour fabriquer une CNC maison pour le fraisage, il existe deux options:

Vous prenez un ensemble de pièces prêtes à l'emploi (unités spécialement sélectionnées), à partir desquelles nous assemblons nous-mêmes l'équipement.
Trouvez (fabriquez) tous les composants et commencez à assembler la machine CNC de vos propres mains, ce qui répondrait à toutes les exigences.

Il est important de décider du but, de la taille et de la conception (comment se passer d'un dessin d'une machine CNC faite maison), de trouver des schémas pour sa fabrication, d'acheter ou de fabriquer certaines des pièces nécessaires à cela, d'acquérir des vis-mères .

Si la décision est prise de créer une machine CNC de vos propres mains et de vous passer d'ensembles prêts à l'emploi de composants et de mécanismes, de fixations, vous avez besoin du schéma assemblé selon lequel la machine fonctionnera.

Habituellement, après avoir trouvé un schéma de principe de l'appareil, ils modélisent d'abord tous les détails de la machine, préparent des dessins techniques, puis les utilisent sur des tours et des fraiseuses (il faut parfois utiliser une perceuse) pour fabriquer des composants en contreplaqué ou aluminium. Le plus souvent, les surfaces de travail (également appelées bureau) sont en contreplaqué d'une épaisseur de 18 mm.

Assemblage de certains composants importants de la machine

Dans la machine que vous avez commencé à assembler de vos propres mains, il est nécessaire de prévoir un certain nombre de nœuds critiques qui assurent le mouvement vertical de l'outil de travail. Dans cette liste :

transmission à vis - la rotation est transmise à l'aide d'une courroie crantée. C'est bien parce qu'il ne glisse pas sur les poulies, transférant uniformément les forces à l'arbre de l'équipement de fraisage;
si un moteur pas à pas (SM) est utilisé pour une mini-machine, il est conseillé de prendre un chariot d'un modèle d'imprimante plus grand - plus puissant ; les anciennes imprimantes matricielles avaient des moteurs électriques assez puissants;

pour un appareil à trois coordonnées, vous avez besoin de moteurs à trois pas. Eh bien, s'il y a 5 fils de commande dans chacun, la fonctionnalité de la mini-machine augmentera. Il convient d'évaluer l'amplitude des paramètres: tension d'alimentation, résistance d'enroulement et angle de rotation du moteur pas à pas en une seule étape. Pour connecter chaque moteur pas à pas, un contrôleur séparé est nécessaire ;
à l'aide de vis, le mouvement de rotation du moteur pas à pas est converti en un mouvement linéaire. Pour obtenir une grande précision, beaucoup considèrent qu'il est nécessaire d'avoir des vis à billes (vis à billes), mais ce composant n'est pas bon marché. Lors du choix d'un ensemble d'écrous et de vis de montage pour les blocs de montage, ils sont choisis avec des inserts en plastique, cela réduit la friction et élimine le jeu;

au lieu d'un moteur pas à pas, vous pouvez prendre un moteur électrique classique, après un petit raffinement ;
l'axe vertical qui déplace l'outil en 3D, couvrant toute la table XY. Il est fabriqué à partir d'une plaque d'aluminium. Il est important que les dimensions de l'axe soient ajustées aux dimensions de l'appareil. En présence d'un four à moufle, l'axe peut être coulé selon les dimensions des dessins.

Ci-dessous un dessin réalisé en trois projections : vue latérale, arrière et de dessus.

Attention maximale - lit

La rigidité nécessaire à la machine est assurée par le châssis. Un portail mobile, un système de rails de guidage, un moteur pas à pas, une surface de travail, un axe Z et une broche y sont installés.

Par exemple, l'un des créateurs d'une machine CNC fabriquée par ses soins a fabriqué le cadre de support à partir du profilé en aluminium Maytec - deux parties (section 40x80 mm) et deux plaques d'extrémité de 10 mm d'épaisseur à partir du même matériau, reliant les éléments avec des coins en aluminium. La conception est renforcée, à l'intérieur du cadre un cadre est constitué de profilés plus petits en forme de carré.

Le lit est monté sans utiliser de joints soudés (les soudures résistent mal aux charges de vibration). Il est préférable d'utiliser des écrous en T comme attaches. Sur les plaques d'extrémité, un bloc de palier est fourni pour l'installation de la vis mère. Vous aurez besoin d'un palier lisse et d'un palier de broche.

L'artisan a déterminé que la tâche principale de la machine CNC faite à la main était la fabrication de pièces en aluminium. Comme des pièces d'une épaisseur maximale de 60 mm lui convenaient, il a fait un dégagement de portail de 125 mm (c'est la distance entre la poutre transversale supérieure et la surface de travail).

Ce processus d'installation difficile

Il est préférable d'assembler des machines CNC faites maison, après avoir préparé les composants, strictement selon le dessin, afin qu'ils fonctionnent. Le processus d'assemblage, à l'aide de vis-mères, doit être effectué dans l'ordre suivant :

un artisan averti commence par fixer les deux premiers moteurs pas à pas au corps - derrière l'axe vertical de l'équipement. L'un est responsable du mouvement horizontal de la tête de fraisage (guides de rail) et le second du mouvement dans le plan vertical ;
un portique mobile se déplaçant le long de l'axe x porte la broche de fraisage et le chariot (axe z). Plus le portail est haut, plus la pièce à usiner peut être grande. Mais à un portail élevé, en cours de traitement, la résistance aux charges émergentes diminue;

les plaques avant, arrière, supérieure, centrale et inférieure sont utilisées pour fixer les moteurs pas à pas de l'axe Z, les guides linéaires. Au même endroit, faites un logement pour la broche de fraisage;
le variateur est assemblé à partir d'écrous et de goujons soigneusement sélectionnés. Pour fixer l'arbre du moteur et le fixer au goujon, utilisez l'enroulement en caoutchouc d'un câble électrique épais. Les vis insérées dans le manchon en nylon peuvent être utilisées comme dispositif de retenue.

Ensuite, l'assemblage des composants restants et des assemblages de la maison commence.

Nous montons le remplissage électronique de la machine

Pour fabriquer une machine CNC de vos propres mains et la contrôler, vous devez utiliser une commande numérique correctement sélectionnée, des circuits imprimés et des composants électroniques de haute qualité (surtout s'ils sont chinois), ce qui vous permettra de mettre en œuvre toutes les fonctionnalités sur une machine CNC, traitant une pièce de configuration complexe.

Afin d'éviter les problèmes de gestion, les machines CNC artisanales, parmi les nœuds, ont les éléments suivants obligatoires :

moteurs pas à pas, certains arrêtés comme Nema;
Port LPT à travers lequel l'unité de contrôle CNC peut être connectée à la machine ;
pilotes pour contrôleurs, ils sont installés sur une mini-fraiseuse, connectés conformément au schéma;

cartes de commutation (contrôleurs);
une unité d'alimentation 36V avec un transformateur abaisseur qui convertit en 5V pour alimenter le circuit de commande ;
ordinateur portable ou PC ;
bouton d'arrêt d'urgence.

Ce n'est qu'après cela que les machines CNC sont testées (en même temps, l'artisan effectuera un test en téléchargeant tous les programmes), les lacunes existantes sont identifiées et éliminées.

Au lieu d'une conclusion

Comme vous pouvez le voir, fabriquer une CNC qui n'est pas inférieure aux modèles chinois est réel. Après avoir fabriqué un ensemble de pièces de rechange de la bonne taille, avec des roulements de haute qualité et suffisamment de fixations pour le montage, cette tâche est à la portée de ceux qui s'intéressent au génie logiciel. Il ne faudra pas longtemps pour trouver un exemple.

Sur la photo ci-dessous - quelques échantillons de machines-outils à commande numérique, qui sont fabriquées par les mêmes artisans, pas des professionnels. Pas une seule pièce n'a été fabriquée à la hâte, de taille arbitraire, mais s'ajustant au bloc avec une grande précision, avec un alignement minutieux des axes, en utilisant des vis-mères de haute qualité et des roulements fiables. L'affirmation est vraie : plus vous collectez, plus vous travaillez.

Sur la CNC, le traitement d'une ébauche en duralumin est effectué. Une telle machine, qui a été assemblée par un artisan, peut effectuer de nombreux travaux de fraisage.

Un autre exemple de la machine assemblée, où le panneau de fibres est utilisé comme table de travail, sur laquelle la fabrication d'une carte de circuit imprimé est possible.

Tous ceux qui commencent à fabriquer le premier appareil passeront bientôt à d'autres machines. Peut-être veut-il se tester en tant qu'assembleur d'une unité de forage et, imperceptiblement, rejoindre l'armée d'artisans qui ont assemblé de nombreux appareils faits maison. La créativité technique rendra la vie des gens intéressante, variée et riche.

Pilote pas à pas, le mec a tout fait avec élégance sans l'utilisation d'un microcontrôleur. J'ai lu ceci, j'ai regardé ma perceuse à planche avec une alimentation manuelle serrée et j'ai décidé d'y attacher une commande d'alimentation de haut en bas. Un pilote pour un stepper a été acheté, un stepper approprié de l'imprimante a été retiré des bacs, un cher a été acheté, que j'ai planté sur l'arbre du moteur à partir d'une sorte d'imprimante, puis le pilote est venu et le mouvement a commencé.

Voici la première version de mon exercice de plate-forme :

Les personnes ayant un esprit d'ingénierie remarqueront immédiatement la position addictive du levier par rapport aux guides (chiss cent roubles pour un tube en laiton, et le même montant pour une tige en laiton! Oui, ce serait mieux si j'achetais des roulements linéaires et deux guides en Chine), du fait de cette décision, la broche se déplace de manière inégale, saccadée, et vous pouvez casser un certain nombre de forets s'ils sont en carbure. Et pour eux, tout a vraiment commencé.

Pendant que j'attendais du fer, j'ai brouillé un rétroéclairage puissant pour cette machine

L'appareil indique qu'il est TRÈS LUMINEUX. Mais c'est confortable de travailler, j'ai décidé de ne pas régler le rétroéclairage

voici une photo au travail

J'ai commencé à scier l'entraînement de l'axe Y. J'ai décidé d'ajouter simplement quelques morceaux de bois à la structure existante

Faites attention à la connexion nanotechnologique de l'arbre avec la vis mère

Pour cela, un capteur de signal de freinage a été acheté dans une sorte de vase et creusé sans pitié pour qu'il ne reste qu'un tube en laiton

C'est l'heure de l'électronique.
J'ai joué avec le proteus et sur la planche à pain avec le circuit et le code, et j'ai gravé la carte pour le futur contrôleur

L'arduino nano agira comme le cerveau de la machine, car je ne peux pas coder pour quelque chose de plus sérieux. Contrôlé par potentiomètre et encodeur avec bouton.
Le pilote lui-même s'appelle EASY DRIVER sur Internet, ce qui, pour ainsi dire, parle de la simplicité de son utilisation. C'est juste. Il a besoin de deux signaux - STEP et DIR. D'abord nous nous déplaçons avec le moteur, la seconde nous disons dans quelle direction marcher. Après avoir essayé la bibliothèque maladroite pour cela, j'ai décidé de tout écrire moi-même, ce qui s'est plutôt bien passé au final.
Tout cela est alimenté par une alimentation 19 volts pour ordinateur portable. Le conducteur peut passer jusqu'à 30 volts à travers lui-même, et le moteur avec une cartouche est conçu pour 24, si je ne me trompe pas, il n'a toujours pas assez de révolutions.

Vidéo du premier essai :

L'encodeur peut déplacer la broche de haut en bas le long de l'axe Y, la résistance variable définit la distance sur laquelle la broche se déplacera en un clic de l'encodeur, et définit également la vitesse d'avance lorsque le bouton "DRILL!" est enfoncé. Il s'est avéré très pratique d'utiliser un algorithme pré-préparé pour faire un trou. J'ai également joint un présentoir roulé pour le spectacle. L'avez-vous connecté à quelque chose comme ça? pour sauver les jambes arduino

J'ai vissé toutes les planches et poignées en place, et voici ce qui s'est passé :

regarder

Après avoir tourmenté avec le code, j'ai tout fait fonctionner selon mes besoins, et voici l'appareil fini.

Reste maintenant à imaginer un nouveau projet fou pour tester votre produit en conditions de combat, ainsi qu'attacher une pédale pour vous libérer les mains.
Si quelqu'un est intéressé par quelque chose dans l'examen, demandez, MP, commentaires, peu importe

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La machine CNC est très pratique à utiliser dans un atelier de radioamateur à domicile pour la fabrication de cartes de circuits imprimés, à la fois des mises en page de produits et de petits lots de produits. La présence de la gravure et du fraisage CNC dans un atelier à domicile ou une petite entreprise permet à la fois de réduire le temps nécessaire à la fabrication d'un circuit imprimé dans la fabrication d'implantations, de prototypes de petits lots de produits, et d'améliorer la qualité du circuit imprimé fabriqué planches par rapport aux autres méthodes de fabrication. L'utilisation d'une machine à commande numérique vous permet d'effectuer une gamme complète d'opérations pour la fabrication d'une carte de circuit imprimé - fraisage d'un motif conducteur (pistes), perçage de trous à la fois pour l'installation de composants et pour les vias, rognage et contour de carte.

Vous devez d'abord créer une conception de PCB. Pour ce faire, il est très pratique d'utiliser le programme Sprint Layout 6, très populaire parmi les radioamateurs.Lors du développement, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques technologiques du traitement de la feuille de textolite sur une machine CNC, c'est-à-dire de tracer avec des pistes suffisamment larges, en laissant les espaces nécessaires au passage d'un graveur/cutter, etc. Il est nécessaire de sélectionner le COIN INFÉRIEUR GAUCHE comme point de départ des coordonnées, Figure 1.

Sur la couche O, tracez le contour (bordures) de la carte de circuit imprimé le long de laquelle la carte finie sera découpée. L'épaisseur des lignes est indiquée en fonction du diamètre de la fraise utilisée pour couper la planche. Nous contrôlons l'écart entre le bord de la planche et les pistes afin que le contour ne se croise pas avec les pistes. Afin d'éviter que la planche ne soit éjectée de la pièce après la découpe et non endommagée par la fraise, nous laissons des cavaliers sur lesquels la planche sera maintenue dans la pièce. Ils peuvent ensuite être facilement mangés avec des pinces coupantes lors du retrait de la planche finie. Désactivez les couches supplémentaires et pré-examinez le tableau, Figure 2.

Figure 2

Ouvrez la fenêtre de paramétrage des "stratégies" de fraisage, Figures 3 et 4.

figure 3

chiffre 4

Dans la fenêtre "largeur de piste" (Figure 4), nous indiquons l'épaisseur de notre outil de coupe. Par exemple, un graveur avec une pointe de coupe de 0,6 mm. Pour faciliter le traitement ultérieur, cochez la case "marquer les trous". Nous appuyons sur "OK". Nous sauvegardons la figure 5 dans un endroit pratique pour nous.

chiffre 5

Après avoir calculé la trajectoire d'usinage, la carte ressemblera à ceci, Figure 6 :

chiffre 6

Vous pouvez clairement suivre le chemin de la fraise et la quantité de cuivre qu'elle enlèvera. Pour la commodité d'afficher la trajectoire de la fraise avec une ligne fine, vous pouvez appuyer sur le bouton en surbrillance, Figure 7 :

chiffre 7

A ce stade, il est nécessaire de surveiller attentivement la trajectoire de la fraise - de vérifier l'absence de court-circuit entre les pistes conductrices n'appartenant pas au même circuit. Si une erreur est détectée, corrigez et réenregistrez le fichier.
Ensuite, vous devez préparer un programme de contrôle pour la machine. À l'aide de l'utilitaire Step Cam 1.79 (vous pouvez le télécharger sur Internet), ouvrez notre fichier de fraisage, définissez l'avance de travail et la profondeur de coupe (en fonction de la machine, de l'outil et du matériau utilisés) et convertissez-le en code G en appuyant sur le bouton Make Clé de code G. Le programme générera un code G d'usinage basé sur le fichier de fraisage. Vous pouvez voir le résultat de la génération du G-code en utilisant l'onglet Action -> Dessiner le G-code. Si rien ne s'affiche, vous devez cliquer avec la souris dans la fenêtre, Figure 8.
Empiriquement, on sélectionne la profondeur de fraisage, en essayant de régler la machine pour que le coupeur/graveur n'enlève que la couche de cuivre, avec une légère surcoupe. Ce paramètre dépend de l'épaisseur de la feuille de cuivre de la feuille de textolite utilisée.

figure 8

Cliquez sur Enregistrer le code G. Le dossier est prêt.
On charge le fichier dans Mach3, on effectue un contrôle visuel du fichier chargé. Nous définissons les zéros sur la machine, commençons le traitement.
Pour percer des trous dans la planche et couper le long du contour, la configuration et la préparation des fichiers sont similaires. Les réglages approximatifs sont illustrés dans les figures 9 et 10.
Schéma de perçage 9 :

chiffre 9

Fraisage de la planche le long du contour, Figure 10 :

chiffre 10

Nous enregistrons séparément les paramètres de perçage et de fraisage du contour. Téléchargement sur Step Cam. Nous indiquons la profondeur de traitement, en fonction de l'épaisseur de la textolite utilisée, avec une légère surcoupe. Par exemple, avec une épaisseur de textolite de 1,5 mm, nous fixons 1,6-1,7 mm pour le perçage. Il est souhaitable d'effectuer le fraisage de contour en 2 à 4 passes, en fonction des caractéristiques de l'outil de coupe. Pour ce faire, réglez la profondeur d'immersion dans Step Cam pendant le fraisage à 0,5 mm, puis après chaque passage sur la machine, abaissez manuellement l'outil le long de l'axe "Z" et réinitialisez-le.

Quelques nuances de travail sur la machine dans la fabrication d'un circuit imprimé :
1. La surface du bureau doit être aussi plane et de niveau que possible. Une façon d'y parvenir est de fabriquer une "table sacrificielle" en contreplaqué et de la tailler. Pour ce faire, une feuille de contreplaqué est fixée au bureau principal de la machine, puis, à l'aide d'un grand cutter, un «lit» est fraisé sous la planche à une faible profondeur (1-2 mm).
2. La fibre de verre n'est pas toujours un matériau parfaitement uniforme et son épaisseur peut également varier. Par conséquent, il est nécessaire de couper avec un petit surcoupe. Certaines personnes expérimentées créent spécialement des cartes de hauteur pour un traitement plus précis. Le degré de coupe est déterminé empiriquement.
3. Pour le fraisage, vous pouvez utiliser un graveur de type pyramide avec une pointe de 0,4 à 1 mm. Pour le perçage, il existe des forets de 0,8 à 1,5 mm avec une tige pour une pince standard de 3,175 mm. Il est préférable de couper le long du contour avec un coupe-maïs de 2-3 mm.
4. L'outil est changé manuellement à chaque fois. Pour ce faire, après avoir effectué, par exemple, des pistes de fraisage, nous arrêtons la broche, laissons la machine en mode de maintien. Nous élevons l'outil de coupe à une hauteur pratique pour le remplacement, le changement. Après cela, nous avons mis zéro sur l'axe Z. Et ainsi à chaque changement d'instrument. Les coordonnées X et Y ne sont pas nullables.
5. N'oubliez pas que la fibre de verre n'est pas le matériau le plus utile pour le corps. La poussière de textolite est particulièrement nocive pour les voies respiratoires. Par conséquent, il est souhaitable d'organiser un échappement ou d'éliminer l'excès de poussière de la zone de coupe. Il est possible, par exemple, d'humidifier périodiquement la carte de circuit imprimé avec de l'eau ou un autre liquide approprié, à l'aide d'une seringue médicale. Un pansement humide sur le nez/la bouche ou un respirateur fera un bon travail de protection des voies respiratoires.

L'article est à titre informatif, basé sur l'expérience personnelle de l'auteur et n'est pas la seule solution correcte et possible.