Macchina CNC fatta in casa per circuiti stampati. Fresatura PCB CNC

Ai nostri tempi, tra gli artigiani, è sempre più possibile trovare nuove macchine che sono controllate non dalle mani, come tutti siamo abituati, ma da software e apparecchiature informatiche. Questa innovazione si chiama CNC (Computer Numerical Control).

Questa tecnologia è utilizzata in molte istituzioni, nelle grandi industrie e nelle officine del master. Un sistema di controllo automatizzato fa risparmiare molto tempo e migliora la qualità dei prodotti.

Il sistema automatizzato è controllato da un programma da un computer. Questo sistema include motori asincroni con controllo vettoriale, che hanno tre assi di movimento dell'incisore elettrico: X, Z, Y. Di seguito considereremo quali sono le macchine con controllo e calcoli automatici.

Di norma, tutte le macchine a controllo numerico utilizzano un incisore elettrico, o una fresa, su cui è possibile cambiare gli ugelli. Una macchina a controllo numerico viene utilizzata per conferire elementi decorativi a vari materiali e non solo. Le macchine a controllo numerico, a causa dei progressi nel mondo dei computer, devono avere molte funzioni. Queste caratteristiche includono:

Fresatura

Il processo meccanico di lavorazione di un materiale, durante il quale l'elemento di taglio (ugello, a forma di taglierina) produce movimenti di rotazione sulla superficie del pezzo.

Incisione

Consiste nell'applicare questa o quell'immagine sulla superficie del pezzo. Per fare ciò, utilizzare frese o uno scalpello (un'asta d'acciaio con un'estremità appuntita ad angolo).

perforazione

Lavorazione del materiale mediante taglio, con l'ausilio di un trapano, grazie alla quale si ottengono fori di diverso diametro e fori con molte facce di diverse sezioni e profondità.

taglio laser

Il metodo di taglio e taglio del materiale, in cui non c'è azione meccanica, viene mantenuta l'elevata precisione del pezzo e le deformazioni eseguite con questo metodo hanno deformazioni minime.

Plotter

Viene eseguito il disegno ad alta precisione degli schemi, dei disegni, delle mappe geografiche più complessi. Il disegno viene eseguito a spese del blocco di scrittura, per mezzo di una penna specializzata.

Disegno e foratura PCB

Produzione di schede, nonché disegno di circuiti elettricamente conduttivi sulla superficie di una piastra dielettrica. Praticando anche piccoli fori per i componenti della radio.

Sta a te decidere quali funzioni eseguirà la tua futura macchina CNC. E poi considera il design della macchina CNC.

Varietà di macchine a controllo numerico

Le caratteristiche e le capacità tecnologiche di queste macchine sono equiparate alle macchine universali. Tuttavia, nel mondo moderno, ci sono tre tipi di macchine a controllo numerico:

Girando

Lo scopo di tali macchine è creare parti in base al tipo di corpi di rivoluzione, che consiste nella lavorazione della superficie del pezzo. Realizzazione anche di filettature interne ed esterne.

Fresatura

Il funzionamento automatizzato di queste macchine consiste nella lavorazione di piani e spazi di vari corpi grezzi. La fresatura viene eseguita in piano, a profilo e a gradini, con diverse angolazioni, nonché da più lati. Foratura, filettatura, alesatura e alesatura di pezzi.

Foratura - noiosa

Eseguono alesatura, foratura, alesatura e alesatura, svasatura, fresatura, filettatura e molto altro.

Come possiamo vedere, le macchine CNC hanno una vasta gamma di funzioni che svolgono. Pertanto, sono equiparati alle macchine universali. Sono tutti molto costosi ed è semplicemente impossibile acquistare una qualsiasi delle installazioni di cui sopra, a causa dell'insufficienza finanziaria. E potresti pensare di dover fare tutte queste azioni manualmente, per tutta la vita.

Potresti non essere arrabbiato. Le abili mani del paese, fin dalla prima apparizione delle macchine CNC di fabbrica, hanno iniziato a creare prototipi fatti in casa che funzionano non peggio di quelli professionali.

Tutti i materiali dei componenti per le macchine CNC possono essere ordinati su Internet, dove sono disponibili gratuitamente e sono abbastanza economici. A proposito, il corpo di una macchina automatizzata può essere realizzato a mano e puoi andare su Internet per le dimensioni corrette.

Suggerimento: prima di scegliere una macchina CNC, decidi quale materiale lavorerai. Questa scelta sarà di fondamentale importanza nella costruzione della macchina, in quanto dipende direttamente dalle dimensioni dell'attrezzatura, oltre che dal costo della stessa.

Il design della macchina CNC dipende interamente dalla tua scelta. Puoi acquistare un set standard già pronto di tutte le parti necessarie e assemblarlo semplicemente nel tuo garage o officina. Oppure ordina tutte le apparecchiature separatamente.

Considera un insieme standard di parti sull'immagine:

Direttamente l'area di lavoro, che è realizzata in compensato, è un piano del tavolo e un telaio laterale.
Elementi guida.
Titolari di guida.
Cuscinetti lineari e boccole a strisciamento.
Cuscinetti di supporto.
Viti guida.
Controller per motori passo-passo.
Alimentazione controller.
Incisore elettrico o fresa.
Un giunto che collega l'albero della vite di comando all'albero del motore passo-passo.
Motori passo-passo.
Dado in esecuzione.

Utilizzando questo elenco di parti, puoi creare in sicurezza il tuo router per legno CNC con lavoro automatizzato. Quando monti l'intera struttura, puoi metterti al lavoro in sicurezza.

Principio di funzionamento

Forse l'elemento più importante di questa macchina è una fresa, un incisore o un mandrino. Dipende dalla tua scelta. Se si dispone di un mandrino, la coda della taglierina, che ha una pinza per il fissaggio, sarà fissata saldamente al mandrino della pinza.

Il mandrino stesso è montato direttamente sull'albero del mandrino. La parte tagliente della taglierina viene selezionata in base al materiale selezionato. Un motore elettrico, che si trova su un carrello mobile, fa ruotare il mandrino con una fresa, che consente di lavorare la superficie del materiale. I motori passo passo sono controllati da un controller, a cui vengono dati i comandi da un programma per computer.

Elettronica La macchina funziona direttamente sul software del computer, che deve essere fornito con l'elettronica ordinata. Il programma invia comandi sotto forma di codici G al controller. Pertanto, questi codici vengono memorizzati nella RAM del controller.

Dopo aver selezionato un programma di lavorazione sulla macchina (finitura, sgrossatura, tridimensionale), i comandi vengono distribuiti ai motori passo-passo, dopodiché viene lavorata la superficie del materiale.

Suggerimento: prima di iniziare il lavoro, è necessario testare la macchina con un programma specializzato e saltare una parte di prova per assicurarsi che il CNC funzioni correttamente.

Assemblea

Assemblaggio a macchina fallo da solo non ti ci vorrà troppo tempo. Inoltre, su Internet ora puoi Scarica molto diverso schemi e disegni. Se hai acquistato un set di parti per una macchina fatta in casa, il suo assemblaggio sarà molto veloce.

Quindi diamo un'occhiata a uno di disegni vera macchina manuale.

Disegno di una macchina CNC fatta in casa.

Di norma, prima di tutto, un telaio è realizzato in compensato, spesso 10-11 millimetri. Il piano del tavolo, le pareti laterali e il portale mobile per l'installazione di una fresatrice o mandrino sono realizzati solo in materiale compensato. Il piano del tavolo è reso mobile, vengono utilizzate guide per mobili di dimensioni adeguate.

Di conseguenza, dovresti ottenere una cornice del genere. Dopo che la struttura del telaio è pronta, entrano in gioco un trapano e corone speciali, con le quali è possibile praticare fori nel compensato.

Il telaio della futura macchina CNC.

Nel telaio finito, è necessario preparare tutti i fori per installare cuscinetti e bulloni di guida al loro interno. Dopo questa installazione, è possibile installare tutti i dispositivi di fissaggio, installazioni elettriche, ecc.

Dopo aver completato l'assemblaggio, un passaggio importante è impostare il software della macchina e il programma per computer. Durante l'impostazione del programma, il funzionamento della macchina viene verificato per la correttezza delle dimensioni specificate. Se tutto è pronto, puoi iniziare il lavoro tanto atteso.

Suggerimento: prima di iniziare il lavoro, è necessario verificare il corretto fissaggio del materiale del pezzo e l'affidabilità del fissaggio dell'ugello di lavoro. Assicurarsi inoltre che il materiale selezionato corrisponda alla macchina prodotta.

Configurazione dell'attrezzatura

La regolazione della macchina CNC viene eseguita direttamente dal computer di lavoro su cui è installato il programma per lavorare con la macchina. È nel programma che vengono caricati i disegni, i grafici, i disegni necessari. Che in sequenza vengono convertiti dal programma in codici G necessari per controllare la macchina.

Quando tutto è caricato, vengono eseguite azioni di prova rispetto al materiale selezionato. È durante queste azioni che viene effettuato un controllo di tutte le dimensioni preimpostate necessarie.

Suggerimento: solo dopo un accurato controllo delle prestazioni della macchina, puoi iniziare a lavorare a tutti gli effetti.

Sicurezza

Le regole e le precauzioni di sicurezza quando si lavora con questa macchina non sono diverse dal lavorare su tutte le altre macchine. Di seguito sono riportati quelli più basilari:

Verificare il corretto funzionamento della macchina prima del lavoro.
Gli indumenti devono essere adeguatamente rimboccati in modo che nulla sporga da nessuna parte e non possa entrare nell'area di lavoro della macchina.
Devi indossare un copricapo che ti tenga i capelli.
Ci dovrebbe essere un tappetino di gomma o una cassa di legno bassa vicino alla macchina, che proteggerà dalle perdite di elettricità.
L'accesso alla macchina da parte dei bambini deve essere severamente vietato.
Prima di lavorare con la macchina, controllare la resistenza di tutti i dispositivi di fissaggio.

Consiglio: È necessario avvicinarsi al lavoro sulla macchina con una testa sobria e capendo che se si lavora in modo errato, si possono causare danni irreparabili a se stessi.

Con i requisiti di sicurezza completi per lavorare con la macchina, è possibile trovarla sul World Wide Web, ad es. su Internet e dai un'occhiata.

Recensioni video

Panoramica dell'assemblaggio di una macchina CNC fatta in casa

video panoramica di una semplice macchina cnc

Panoramica delle possibilità di una macchina CNC fatta in casa

Panoramica dei motori passo-passo

Revisione video driver per motori passo-passo multicanale

Non mi piace incidere i circuiti stampati. Bene, non mi piace il processo di giocherellare con il cloruro ferrico. Stampa lì, stira qui, esponi il fotoresist qui - un'intera storia ogni volta. E poi pensa a dove drenare il cloruro ferrico. Non discuto, questo è un metodo economico e semplice, ma personalmente cerco di evitarlo. E poi mi è successa la felicità: ho completato il router CNC. Immediatamente è sorto il pensiero: se provare a fresare i circuiti stampati. Detto fatto. Prelevo un semplice adattatore dall'esp-wroom-02 in giro e inizio la mia escursione nella fresatura dei circuiti stampati. I binari sono stati appositamente realizzati piccoli - 0,5 mm. Perché se questi non vengono fuori, allora che cosa per questa tecnologia.

Dal momento che realizzo personalmente circuiti stampati ogni cinque anni durante le grandi festività, KiCAD è sufficiente per me per la progettazione. Non ho trovato soluzioni convenienti specializzate per questo, ma esiste un modo più universale: utilizzare i file gerber. In questo caso, tutto è relativamente semplice: prendi pcb, esporta il livello desiderato in gerber (nessun mirroring o altra magia!), esegui pcb2gcode - e ottieni un file nc già pronto che può essere inviato al router. Come sempre, la realtà è un'infezione malvagia e tutto si rivela un po' più complicato.

Ottenere gcode da file gerber

Quindi, non ho intenzione di descrivere in particolare come ottenere un file gerber, penso che tutti sappiano come farlo. Successivamente, è necessario eseguire pcb2gcode. Risulta che ci vogliono circa un milione di opzioni della riga di comando per produrre qualcosa di accettabile. In linea di principio, la sua documentazione non è male, l'ho padroneggiata e ho capito come ottenere una sorta di gcode anche così, ma volevo comunque essere casuale. Ecco perché è stata trovata la GUI di pcb2gcode. Questa, come suggerisce il nome, è una GUI per impostare i parametri principali di pcb2gcode con caselle di controllo e anche con un'anteprima.

In realtà, in questa fase, è stata ottenuta una sorta di gcode e puoi provare a fresare. Ma mentre stavo spuntando le caselle di controllo, si è scoperto che il valore di profondità predefinito offerto da questo software è 0,05 mm. Di conseguenza, la scheda deve essere installata nel router con una precisione almeno superiore a questa. Non so come sia per nessuno, ma il desktop del mio router è notevolmente più storto. La soluzione più semplice che mi è venuta in mente è stata quella di mettere un compensato sacrificale sul tavolo, fresarvi una tasca per adattarla alle tavole - e sarebbe idealmente nel piano della fresatrice.

Per chi ha già una buona padronanza del router, questa parte non è interessante. Dopo un paio di esperimenti, ho scoperto che è necessario fresare una tasca in una direzione (ad esempio, alimentazione per dente) e con una sovrapposizione di almeno il trenta percento. Fusion 360 mi ha offerto una sovrapposizione troppo ridotta all'inizio e ha guidato avanti e indietro. Nel mio caso il risultato è stato insoddisfacente.

Contabilità della curvatura della textolite

Dopo aver livellato la piattaforma, vi ho incollato del nastro biadesivo, ho messo la textolite e ho iniziato a fresare. Ecco il risultato:

Come puoi vedere, da un bordo della tavola, la taglierina praticamente non tocca il rame, dall'altra è andata troppo in profondità nella tavola, mentre la fresatura delle briciole di textolite è andata. Osservando da vicino la tavola stessa, ho notato che inizialmente era irregolare: leggermente curva, e non importa quanto ne soffriate, ci saranno alcune deviazioni in altezza. Poi, a proposito, ho cercato e ho scoperto che per i circuiti stampati con uno spessore superiore a 0,8 mm, una tolleranza di ± 8% è considerata normale.

La prima opzione che viene in mente è la calibrazione automatica. Secondo la logica delle cose - che è ancora più semplice, la scheda è ramata, la taglierina è in acciaio, io ho attaccato un filo al rame, l'altro alla taglierina - ecco per voi una sonda già pronta. Prendi e costruisci la superficie.

La mia macchina è controllata da grbl su uno scudo cinese economico. Grbl ha il supporto per la sonda sul pin A5, ma per qualche motivo non c'è un connettore speciale sulla mia scheda. Dopo averlo attentamente esaminato, ho comunque scoperto che il pin A5 è collegato al connettore della porta SPI (contrassegnato come SCL), anche la massa è vicina. Con questo "sensore" c'è un trucco: i fili devono essere attorcigliati insieme. Nella fresa è estremamente esigente e, senza questo, il sensore fornirà costantemente falsi positivi. Anche dopo la tessitura, continuerà, ma molto, molto meno spesso.

Il comando dice: inizia a scendere fino a -10 in Z (questa è l'altezza assoluta o relativa - dipende dalla modalità in cui si trova ora il firmware). Scenderà molto lentamente, a una velocità di 5 mm / min. Ciò è dovuto al fatto che gli stessi sviluppatori non garantiscono che la discesa si fermi esattamente nel momento in cui viene attivato il sensore, e non poco dopo. Pertanto, è meglio scendere lentamente in modo che tutto si fermi in tempo e non abbia il tempo di andare al tabellone, non indulgere di più. È meglio eseguire il primo test alzando la testa a un'altezza molto superiore a 10 mm e ripristinando il sistema di coordinate. In questo caso, anche se tutto non funziona e non hai il tempo di raggiungere il pulsante E-Stop, la taglierina non si bloccherà. Si possono effettuare due prove: la prima è non fare nulla (e quando raggiunge -10 grbl emetterà “Alarm: Probe Fail”), la seconda è chiudere il circuito con qualcosa mentre sta scendendo e assicurarsi che tutto si è fermato.

Successivamente, è necessario trovare un metodo su come, in effetti, misurare la matrice e distorcere il gcode secondo necessità. A prima vista, pcb2gcode ha una sorta di supporto per il livellamento automatico, ma non esiste un supporto specifico per grbl. Lì è possibile impostare manualmente i comandi per avviare il campione, ma questo deve essere affrontato e, francamente, ero troppo pigro. Una mente curiosa potrebbe notare che LinuxCNC ha lo stesso comando per eseguire il probe del comando grbl. Ma poi c'è una differenza irreparabile: tutti gli interpreti gcode "per adulti" salvano il risultato del test eseguito in una variabile macchina e grbl invia semplicemente il valore alla porta.

Un po' di ricerca su Google ha suggerito che ci sono ancora alcune opzioni diverse, ma il progetto chillpeppr ha attirato la mia attenzione:

Questo è un sistema a due componenti progettato per giocare con hardware basato sul web. Il primo componente - Serial JSON Server, scritto in go, gira su una macchina collegata direttamente al pezzo di ferro, ed è in grado di dare il controllo della porta seriale tramite prese web. Il secondo - funziona nel tuo browser. Hanno un intero framework per la creazione di widget con un qualche tipo di funzionalità, che possono quindi essere inseriti nella pagina. In particolare, hanno già uno spazio di lavoro già pronto (un insieme di widget) per grbl e tinyg.

E chillpeppr ha il supporto per il livellamento automatico. Inoltre, in apparenza è molto più conveniente di UniversalGcodeSender, che ho usato prima. Ho configurato il server, avvio la parte del browser, passo mezz'ora a capire l'interfaccia, caricare lì il gcode della mia scheda e vedere un po' di spazzatura:

Osservando il gcode stesso, generato da pcb2gcode, vedo che utilizza una notazione quando il comando (G1) non viene ripetuto sulle righe successive, ma vengono fornite solo nuove coordinate:

F200.00000 X1.84843 Y34.97110 X2.64622 G00 X1.84843 Y34.97110 (movimento rapido per iniziare.) F100.00000 G01 Z-0.12000 Y34.17332 X2.69481 Y34.11185 X2.73962 Y34 X2.003 74876 Y31.85178 X3.01828 Y31.84988 X3.06946 Y31.82249 X3.09684 Y31.77131

A giudicare dal fatto che chilipeppr mostra solo movimenti verticali, vede qui la linea G01 Z-0.12, ma non capisce tutto ciò che viene dopo F200. È necessario rifare la notazione per esplicito. Naturalmente, puoi lavorare con le tue mani o archiviare una sorta di script di post-elaborazione. Ma nessuno ha ancora cancellato il G-Code Ripper, che, tra le altre cose, può spezzare comandi gcode complessi (come gli stessi archi) in comandi più semplici. A proposito, sa anche come piegare gcode usando la matrice autoprobe, ma ancora una volta non c'è il supporto integrato per grbl. Ma puoi fare la stessa divisione. Le impostazioni standard erano abbastanza adatte per me (tranne che nella configurazione dovevo cambiare le unità di misura in mm in anticipo). Il file risultante ha iniziato a essere visualizzato normalmente in chilipepp:

Quindi lanciamo autoprobe, senza dimenticare di specificare la distanza da cui abbassare il campione e la sua profondità. Nel mio caso ho indicato che era necessario abbassare da 1 a -2 mm. Il limite inferiore non è così importante, puoi impostarlo almeno a -10, ma non consiglierei: un paio di volte ho impostato senza successo il punto di partenza da cui iniziare il test e i punti estremi si sono rivelati al di fuori del asse. Se la profondità è maggiore, puoi rompere l'incisore. Ed è solo un errore. Per quanto tempo misurerà la superficie dipende direttamente dal livello del limite superiore. Nel mio caso, in realtà, la tavola non è quasi mai andata oltre 0,25 mm in alto o in basso, ma 1 mm è in qualche modo più affidabile. Premiamo la corsa preziosa e corriamo verso il router per meditare:

E nell'interfaccia chilipeppr, appare lentamente una superficie misurata:

Qui è necessario prestare attenzione che tutti i valori Z vengano moltiplicati per 50 in modo da visualizzare meglio la superficie risultante. Questa è un'impostazione configurabile, ma secondo me 10 e 50 funzionano bene. Mi capita spesso di incontrare il fatto che ogni punto risulta essere molto più alto di quanto ci si possa aspettare da esso. Personalmente, lo attribuisco al fatto che il sensore cattura gli stessi pickup e dà un falso positivo. Fortunatamente, chilipepp ti consente di caricare una mappa dell'altezza sotto forma di json, dopodiché puoi aggiustarla con le mani e quindi scaricarla con le mani. Quindi, fai clic sul pulsante "Invia GCode a livello automatico all'area di lavoro" e il gcode corretto è già caricato nel pepe:

N40 G1 X 2.6948 Y 34.1118 Z0.1047 (nuova z) N41 G1 X 2.7396 Y 34.0036 Z0.1057 (nuova z) N42 G1 X 2.7488 Y 31.8518 Z0.1077 (nuova z) N43 G1 X 3.0183 Y 31.879 (nuova z) N44 G1 X 3.0695 Y 31.8225 Z0.1137 (nuova z) N45 G1 X 3.0968 Y 31.7713 Z0.1142 (nuova z)

Al codice sono stati aggiunti movimenti Z, che dovrebbero compensare l'irregolarità della superficie.

Scelta dei parametri di fresatura

Inizio a fresare, ottengo il seguente risultato:

Ci sono tre punti da vedere qui:

Il problema dell'irregolarità della superficie è sparito: tutto è tagliato (più precisamente, graffiato) quasi alla stessa profondità, non ci sono spazi vuoti da nessuna parte, da nessuna parte è andato troppo in profondità.
La penetrazione è insufficiente: 0,05 mm non sono chiaramente sufficienti per questa lamina. A proposito, le schede sono una bestia sconosciuta di AliExpress, lo spessore del rame non era indicato lì. Lo strato di rame è diverso, il più comune - da 18 a 140 micron (0,018-0,14 mm).
Il battito dell'incisore è ben visibile.

A proposito di approfondimento. Non è difficile scegliere quanto in profondità abbassare l'incisore. Ma c'è specificità. L'incisore conico ha una forma triangolare in proiezione. Da un lato, l'angolo di convergenza al punto di lavoro determina quanto sia difficile rompere l'utensile e per quanto tempo vivrà, e dall'altro, maggiore è l'angolo, più ampio sarà il taglio a una determinata profondità .

La formula per calcolare la larghezza di taglio per una data profondità si presenta così (immodestamente presa da reprap.org e corretta):

2 * profondità di penetrazione * tangenti (angolo della punta dell'utensile) + larghezza della punta

Ci contiamo: per un incisore con un angolo di 10 gradi e un punto di contatto di 0,1 mm con una profondità di 0,1 mm, otteniamo una larghezza di taglio di quasi 0,15 mm. Sulla base di ciò, tra l'altro, puoi stimare quale sarà la distanza minima tra le tracce che sarà fatta dall'incisore selezionato sulla lamina dello spessore selezionato. Bene, eppure, anche se non hai bisogno di distanze molto ridotte tra i binari, non dovresti comunque abbassare la fresa troppo in profondità, poiché la fibra di vetro smussa molto le lame anche dalle leghe dure.

Bene, c'è un altro momento divertente. Diciamo che abbiamo due tracce distanti 0,5 mm l'una dall'altra. Quando eseguiamo pcb2gcode, esaminerà il valore del parametro Toolpath offset (quanto ritirarsi dalla traccia durante la fresatura) ed effettivamente eseguirà due passaggi tra le tracce, separate da (0,5 - 2 * toolpath_offset) mm, tra di loro lì sarà (ma piuttosto si romperà) un pezzo di rame, e sarà brutto. Se rendi toolpath_offset maggiore della distanza tra le tracce, pcb2gcode emetterà un avviso, ma genererà solo una linea tra le tracce. In generale, per le mie applicazioni, questo comportamento è più preferibile, poiché i percorsi sono più ampi, la taglierina taglia meno - bellezza. È vero, potrebbe esserci un problema con i componenti smd, ma è improbabile.

C'è un caso pronunciato di questo comportamento: se impostiamo un toolpath_offset molto grande, otterremo un circuito stampato sotto forma di diagramma di Voronoi. Almeno - è bellissimo;) Puoi vedere l'effetto sul primo screenshot di pcb2gcode che ho dato. Mostra come apparirà.

Ora sui battiti dell'incisore. È così che li chiamo per niente. Il mio mandrino sembra essere abbastanza buono e, ovviamente, non colpisce così forte. Qui, piuttosto, la punta dell'incisore, quando si muove, si piega e salta tra i punti, dando quella strana immagine a punti. Il primo e principale pensiero è che il cutter non ha il tempo di tagliare e quindi salta. Una piccola ricerca su Google ha mostrato alle persone che fresavano PCB con un mandrino da 50.000 giri/min a circa 1000 mm/min. Il mio mandrino dà 10k senza carico e si può presumere che sia necessario tagliare a una velocità di 200 mm / min.

Risultati e conclusione

Tenendo conto di tutto ciò, misuro un nuovo pezzo di textolite, inizio a fresare e ottengo il seguente risultato:

Quello superiore è esattamente come è uscito dalla fresa, quello inferiore - dopo averci passato sopra una normale mola un paio di volte. Come si può vedere, le tracce non sono state tagliate in tre punti. In generale, la larghezza delle tracce fluttua su tutta la tavola. Questo deve ancora essere affrontato, ma ho un'idea del motivo. All'inizio, ho attaccato la scheda a del nastro biadesivo e spesso se ne andava. Poi, in un paio di punti, ho anche afferrato i bordi delle teste delle viti autofilettanti. Sembra reggere meglio, ma suona ancora un po'. Sospetto che al momento della fresatura sia premuto contro il sito e per questo, infatti, non tagli.

In generale, tutto questo ha prospettive. Quando il processo è stato elaborato, la creazione di un DEM richiede dai cinque ai sette minuti, quindi la macinazione diretta - un paio di minuti. Sembra che tu possa sperimentare ulteriormente. Ma poi puoi eseguire la perforazione sulla stessa macchina. Acquista più rivetti e ci sarà la felicità! Se l'argomento è interessante, allora posso scrivere un altro articolo su perforazione, pannelli a doppia faccia, ecc.

La domanda su come realizzare una macchina CNC può essere risolta brevemente. Sapendo che una fresatrice CNC fatta in casa, in generale, è un dispositivo complesso con una struttura complessa, è auspicabile per il progettista:

ottenere disegni;
acquistare componenti e dispositivi di fissaggio affidabili;
preparare un buon strumento;
avere un tornio CNC e un trapano a portata di mano per produrre rapidamente.

Non fa male guardare il video - una sorta di istruzione, insegnamento - da dove cominciare. E inizierò con la preparazione, comprerò tutto ciò di cui ho bisogno, capirò il disegno: questa è la decisione giusta per un designer alle prime armi. Pertanto, la fase preparatoria che precede l'assemblea è molto importante.

Lavori della fase preparatoria

Per realizzare un CNC fatto in casa per la fresatura, ci sono due opzioni:

Prendi un set di parti già pronto (unità appositamente selezionate), da cui assembliamo noi stessi l'attrezzatura.
Trova (produci) tutti i componenti e inizia ad assemblare la macchina CNC con le tue mani, che soddisferebbe tutti i requisiti.

È importante decidere lo scopo, le dimensioni e il design (come fare a meno di un disegno di una macchina CNC fatta in casa), trovare schemi per la sua fabbricazione, acquistare o produrre alcune delle parti necessarie per questo, acquisire viti di comando .

Se viene presa la decisione di creare una macchina CNC con le proprie mani e fare a meno di set già pronti di componenti e meccanismi, elementi di fissaggio, è necessario lo schema assemblato in base al quale la macchina funzionerà.

Di solito, dopo aver trovato un diagramma schematico del dispositivo, prima modellano tutti i dettagli della macchina, preparano i disegni tecnici e quindi li utilizzano su torni e fresatrici (a volte è necessario utilizzare un trapano) per realizzare componenti da compensato o alluminio. Molto spesso, le superfici di lavoro (chiamate anche desktop) sono in compensato con uno spessore di 18 mm.

Assemblaggio di alcuni importanti componenti della macchina

Nella macchina che hai iniziato ad assemblare con le tue mani, è necessario prevedere una serie di nodi critici che garantiscano il movimento verticale dell'utensile di lavoro. In questo elenco:

trasmissione a vite - la rotazione viene trasmessa tramite una cinghia dentata. È buono perché non scivola sulle pulegge, trasferendo uniformemente le forze all'albero dell'attrezzatura di fresatura;
se viene utilizzato un motore passo-passo (SM) per una mini-macchina, è consigliabile prendere un carrello da un modello di stampante più grande - più potente; le vecchie stampanti ad aghi avevano motori elettrici abbastanza potenti;

per un dispositivo a tre coordinate, sono necessari tre motori passo-passo. Bene, se ci sono 5 fili di controllo in ciascuno, la funzionalità della mini-macchina aumenterà. Vale la pena valutare l'entità dei parametri: tensione di alimentazione, resistenza dell'avvolgimento e angolo di rotazione del motore passo-passo in un solo passaggio. Per collegare ciascun motore passo-passo è necessario un controller separato;
con l'aiuto di viti, il movimento rotatorio del motore passo-passo viene convertito in lineare. Per ottenere un'elevata precisione, molti ritengono necessario disporre di viti a ricircolo di sfere (viti a ricircolo di sfere), ma questo componente non è economico. Quando si sceglie un set di dadi e viti di montaggio per i blocchi di montaggio, vengono scelti con inserti in plastica, questo riduce l'attrito ed elimina il gioco;

al posto del motore passo-passo si può prendere un motore elettrico convenzionale, dopo un po' di affinamento;
l'asse verticale che muove l'utensile in 3D, coprendo l'intera tavola XY. È realizzato in lamiera di alluminio. È importante che le dimensioni dell'asse siano adattate alle dimensioni del dispositivo. In presenza di un forno a muffola, l'asse può essere fuso secondo le dimensioni dei disegni.

Di seguito è riportato un disegno realizzato in tre proiezioni: vista laterale, posteriore e dall'alto.

Massima attenzione - letto

La rigidità necessaria alla macchina è fornita dal telaio. Su di esso sono installati un portale mobile, un sistema di guide, un motore passo-passo, un piano di lavoro, un asse Z e un mandrino.

Ad esempio, uno dei creatori di una macchina CNC autocostruita ha realizzato il telaio di supporto dal profilo in alluminio Maytec: due parti (sezione 40x80 mm) e due piastre terminali di 10 mm di spessore dello stesso materiale, collegando gli elementi con angoli in alluminio. Il design è rinforzato, all'interno del telaio una cornice è composta da profili più piccoli a forma di quadrato.

Il letto viene montato senza l'uso di giunti saldati (le saldature sono poco in grado di sopportare carichi di vibrazioni). È meglio usare i dadi a T come elementi di fissaggio. Sulle piastre terminali è previsto un blocco cuscinetto per l'installazione della vite di comando. Avrai bisogno di un cuscinetto a strisciamento e un cuscinetto del mandrino.

L'artigiano ha stabilito che il compito principale della macchina CNC fatta a mano fosse la produzione di parti in alluminio. Poiché per lui erano adatti pezzi con uno spessore massimo di 60 mm, ha realizzato una luce del portale di 125 mm (questa è la distanza dalla trave trasversale superiore alla superficie di lavoro).

Questo difficile processo di installazione

È meglio assemblare macchine CNC fatte in casa, dopo aver preparato i componenti, rigorosamente secondo il disegno, in modo che funzionino. Il processo di assemblaggio, utilizzando viti di trasmissione, deve essere eseguito nella seguente sequenza:

un artigiano esperto inizia collegando i primi due motori passo-passo al corpo, dietro l'asse verticale dell'attrezzatura. Uno è responsabile del movimento orizzontale della testa di fresatura (guide rotaie) e il secondo del movimento sul piano verticale;
un gantry mobile che si muove lungo l'asse x trasporta il mandrino di fresatura e il carrello (asse z). Più alto è il portale, più grande può essere lavorato il pezzo. Ma ad un portale alto, nel processo di lavorazione, diminuisce la resistenza ai carichi emergenti;

le piastre anteriore, posteriore, superiore, centrale e inferiore vengono utilizzate per il fissaggio di motori passo-passo dell'asse Z, guide lineari. Nello stesso punto realizzare un alloggiamento per il mandrino portafresa;
l'azionamento è assemblato da dadi e prigionieri accuratamente selezionati. Per fissare l'albero motore e fissarlo al prigioniero, utilizzare l'avvolgimento in gomma di un cavo elettrico spesso. Le viti inserite nel manicotto di nylon possono essere utilizzate come fermo.

Quindi inizia l'assemblaggio dei restanti componenti e assemblaggi della casa.

Montiamo il riempimento elettronico della macchina

Per realizzare una macchina CNC con le proprie mani e controllarla, è necessario operare con controllo numerico correttamente selezionato, circuiti stampati di alta qualità e componenti elettronici (soprattutto se cinesi), che ti permetteranno di implementare tutte le funzionalità su una macchina CNC, che elabora una parte di configurazione complessa.

Per evitare problemi di gestione, le macchine CNC fatte in casa, tra i nodi, hanno il seguente obbligatorio:

motori passo-passo, alcuni fermi come Nema;
Porta LPT attraverso la quale è possibile collegare l'unità di controllo CNC alla macchina;
driver per controller, sono installati su una minifresatrice, collegandosi secondo lo schema;

quadri elettrici (controllori);
Alimentatore 36V con trasformatore step-down che converte in 5V per alimentare il circuito di controllo;
laptop o PC;
pulsante di arresto di emergenza.

Solo successivamente si collaudano le macchine a controllo numerico (contemporaneamente l'artigiano effettuerà un test eseguito scaricando tutti i programmi), si individuano ed eliminano le carenze esistenti.

Invece di una conclusione

Come puoi vedere, realizzare un CNC che non sia inferiore ai modelli cinesi è reale. Avendo realizzato un set di pezzi di ricambio con le giuste dimensioni, con cuscinetti di alta qualità e elementi di fissaggio sufficienti per l'assemblaggio, questo compito è alla portata di coloro che sono interessati all'ingegneria del software. Non ci vorrà molto per trovare un esempio.

Nella foto sotto - alcuni campioni di macchine utensili a controllo numerico, che sono realizzate dagli stessi artigiani, non professionisti. Non una singola parte è stata realizzata frettolosamente, di dimensioni arbitrarie, ma adattandosi al blocco con grande precisione, con un attento allineamento degli assi, utilizzando viti di trasmissione di alta qualità e con cuscinetti affidabili. L'affermazione è vera: come raccogli, così lavorerai.

Sul CNC viene eseguita la lavorazione di un grezzo di duralluminio. Una macchina del genere, assemblata da un artigiano, può eseguire molti lavori di fresatura.

Un altro campione della macchina assemblata, in cui il pannello di fibra viene utilizzato come tavolo di lavoro, su cui è possibile la produzione di un circuito stampato.

Tutti coloro che inizieranno a realizzare il primo dispositivo passeranno presto ad altre macchine. Forse vuole mettersi alla prova come assemblatore di un'unità di perforazione e, impercettibilmente, unirsi all'esercito di artigiani che hanno assemblato molti dispositivi fatti in casa. La creatività tecnica renderà la vita delle persone interessante, varia e ricca.

Stepper driver, il tizio ha fatto tutto con eleganza senza l'uso di un microcontrollore. Ho letto questo, ho guardato il mio trapano da tavola con un avanzamento manuale stretto e ho deciso di collegare un controllo di avanzamento su-giù ad esso. È stato acquistato un driver per uno stepper, uno stepper adatto dalla stampante è stato estratto dai contenitori, ne è stato acquistato uno costoso, che ho piantato sull'albero del motore da una specie di stampante, quindi è arrivato il driver e il movimento è iniziato.

Ecco la prima versione del mio trapano a piattaforma:

Le persone con un pensiero ingegneristico noteranno immediatamente la posizione avvincente della leva rispetto alle guide (shiss cento rubli per un tubo di ottone e la stessa quantità per un'asta di ottone! Sì, sarebbe meglio se acquistassi cuscinetti lineari e due guide in Cina), a causa di questa decisione, il mandrino si muove in modo non uniforme, a scatti, ed è possibile rompere un certo numero di punte se sono in metallo duro. E per loro tutto è davvero iniziato.

Mentre aspettavo il ferro, ho infangato una potente retroilluminazione per questa macchina

Il dispositivo dice che è MOLTO LUMINOSO. Ma è comodo lavorare, ho deciso di non regolare la retroilluminazione

ecco una foto al lavoro

Ho iniziato a segare la trasmissione dell'asse Y. Ho deciso di aggiungere solo alcuni pezzi di legno alla struttura esistente

Prestare attenzione al collegamento nanotecnologico dell'albero con la madrevite

Per questo, un sensore del segnale del freno è stato acquistato da una specie di vaso e scavato senza pietà in modo che rimanesse solo un tubo di ottone

È il momento dell'elettronica.
Ho giocato con il proteus e sulla breadboard con il circuito e il codice e ho inciso la scheda per il futuro controller

L'arduino nano fungerà da cervello della macchina, perché non posso programmare qualcosa di più serio. Comandato da potenziometro ed encoder con pulsante.
Il driver stesso si chiama EASY DRIVER su Internet, che, per così dire, parla della semplicità di lavorare con esso. È giusto. Ha bisogno di due segnali: STEP e DIR. Prima ci muoviamo con il motore, la seconda diciamo in quale direzione andare. Dopo aver provato la libreria goffa per questo, ho deciso di scrivere tutto da solo, che alla fine si è rivelato abbastanza bene.
Tutto questo è alimentato da un alimentatore per laptop da 19 volt. Il driver può passare fino a 30 volt attraverso se stesso e il motore con la cartuccia è progettato per 24, se non sbaglio, non ha ancora abbastanza giri.

Video della prima prova:

L'encoder può spostare il mandrino su e giù lungo l'asse Y, il resistore variabile imposta la distanza che il mandrino si sposterà in un clic dell'encoder e imposta anche la velocità di avanzamento quando viene premuto il pulsante "DRILL!". Si è rivelato molto conveniente utilizzare un algoritmo pre-preparato per fare un buco. Ho anche allegato un display arrotolato per mettersi in mostra. L'hai collegato con qualcosa del genere? per salvare le gambe di Arduino

Ho avvitato tutte le schede e le maniglie in posizione, ed ecco cosa è successo:

Guarda

Dopo aver tormentato il codice, ho fatto funzionare tutto come mi serviva, ed ecco il dispositivo finito.

Ora resta da inventare un nuovo folle progetto per provare il tuo prodotto in condizioni di combattimento, oltre ad attaccare un pedale per liberare le mani.
Se qualcuno è interessato a qualcosa nella recensione, chiedi, PM, commenti, qualunque cosa

Ho intenzione di acquistare +25 Aggiungi ai preferiti Mi è piaciuta la recensione +63 +109

La macchina CNC è molto comoda da utilizzare in un'officina amatoriale di radioamatori per la produzione di circuiti stampati, sia layout di prodotto che piccoli lotti di prodotti. La presenza dell'incisione e fresatura CNC in un'officina domestica o in una piccola impresa permette sia di ridurre i tempi di realizzazione di un circuito stampato nella realizzazione di layout, prototipi di piccoli lotti di prodotti, sia di migliorare la qualità del circuito stampato fabbricato schede rispetto ad altri metodi di produzione. L'uso di una macchina a controllo numerico consente di eseguire una gamma completa di operazioni per la produzione di un circuito stampato: fresatura di un modello conduttivo (tracce), perforazione sia per l'installazione di componenti che per via, rifilatura e contorno della scheda.

Per prima cosa devi creare un progetto PCB. Per fare ciò, è molto conveniente utilizzare il programma Sprint Layout 6, che è molto popolare tra i radioamatori.Durante lo sviluppo, è necessario tenere conto delle caratteristiche tecnologiche della lavorazione della lamina di textolite su una macchina CNC, cioè di traccia con tracce sufficientemente larghe, lasciando gli spazi necessari per il passaggio di un incisore/tagliatore, ecc. È necessario selezionare l'ANGOLO INFERIORE A SINISTRA come punto di partenza delle coordinate, Figura 1.

Sul livello O, disegna il contorno (bordi) del circuito stampato lungo il quale verrà tagliata la scheda finita. Lo spessore delle linee è indicato in base al diametro della taglierina utilizzata per il taglio della tavola. Controlliamo lo spazio tra il bordo della tavola e le tracce in modo che il contorno non si intersechi con le tracce. Per evitare che la tavola venga espulsa dal pezzo dopo essere stata tagliata e non venga danneggiata dalla taglierina, lasciamo dei ponticelli su cui verrà trattenuta la tavola nel pezzo. Possono quindi essere facilmente mangiati con le taglierine laterali quando si rimuove la tavola finita. Spegnere gli strati extra ed esaminare preliminarmente la scheda, Figura 2.

figura 2

Aprire la finestra delle impostazioni delle "strategie" di fresatura, Figure 3 e 4.

figura 3

figura 4

Nella finestra "carreggiata" (Figura 4), indichiamo lo spessore del nostro utensile da taglio. Ad esempio, un incisore con una punta di taglio di 0,6 mm. Per comodità di ulteriore elaborazione, seleziona la casella "segna fori". Premiamo "OK". Salviamo la Figura 5 in un posto conveniente per noi.

figura 5

Dopo aver calcolato il percorso di lavorazione, la tavola apparirà così, Figura 6:

figura 6

Puoi tracciare chiaramente il percorso della taglierina e la quantità di rame che rimuoverà. Per comodità di visualizzare la traiettoria della taglierina con una linea sottile, è possibile premere il pulsante evidenziato, Figura 7:

figura 7

In questa fase, è necessario monitorare attentamente la traiettoria della fresa per verificare l'assenza di un cortocircuito tra le tracce conduttive che non appartengono allo stesso circuito. Se viene rilevato un errore, correggere e salvare nuovamente il file.
Successivamente, è necessario preparare un programma di controllo per la macchina. Utilizzando l'utility Step Cam 1.79 (puoi scaricarlo da Internet), apri il nostro file di fresatura, imposta l'avanzamento di lavoro e la profondità di taglio (a seconda della macchina, dell'utensile e del materiale utilizzato) e convertilo in codice G premendo il pulsante Crea Chiave codice G. Il programma genererà un codice G di lavorazione basato sul file di fresatura. Puoi vedere il risultato della generazione del codice G utilizzando la scheda Azione -> Disegna codice G. Se non viene visualizzato nulla, è necessario fare clic con il mouse nella finestra, Figura 8.
Empiricamente, selezioniamo la profondità di fresatura, cercando di impostare la macchina in modo che la fresa/incisore rimuova solo lo strato di rame, con un leggero sovrataglio. Questo parametro dipende dallo spessore della lamina di rame della lamina di textolite utilizzata.

figura 8

Fare clic su Salva codice G. Il file è pronto.
Carichiamo il file in Mach3, eseguiamo il controllo visivo del file caricato. Impostiamo gli zeri sulla macchina, iniziamo l'elaborazione.
Per praticare fori nella tavola e tagliare lungo il contorno, l'impostazione e la preparazione delle lime è simile. Le impostazioni approssimative sono mostrate nelle figure 9 e 10.
Schema di foratura 9:

figura 9

Fresatura della tavola lungo il contorno, Figura 10:

figura 10

Salviamo separatamente le impostazioni per la foratura e la fresatura del profilo. Caricamento su Step Cam. Indichiamo la profondità di lavorazione, a seconda dello spessore della textolite utilizzata, con un leggero sovrataglio. Ad esempio, con uno spessore di textolite di 1,5 mm, impostiamo 1,6-1,7 mm per la perforazione. È auspicabile eseguire la fresatura del profilo in 2 - 4 passaggi, a seconda delle caratteristiche dell'utensile da taglio. Per fare ciò, impostare la profondità di immersione in Step Cam durante la fresatura a 0,5 mm, quindi dopo ogni passaggio sulla macchina, abbassare manualmente l'utensile lungo l'asse "Z" e ripristinarlo.

Alcune sfumature del lavoro sulla macchina nella produzione di un circuito stampato:
1. La superficie del desktop deve essere il più piatta e livellata possibile. Un modo per raggiungere questo obiettivo è creare un "tavolo sacrificale" in compensato e rifinirlo. Per fare ciò, un foglio di compensato viene fissato al desktop principale della macchina, quindi, utilizzando una taglierina grande, viene fresato un "letto" sotto la tavola a una profondità ridotta (1-2 mm).
2. La fibra di vetro non è sempre un materiale perfettamente uniforme e anche il suo spessore può variare. Pertanto, è necessario tagliare con un piccolo taglio eccessivo. Alcune persone esperte creano mappe di altezza appositamente per un'elaborazione più accurata. Il grado di taglio è determinato empiricamente.
3. Per la fresatura è possibile utilizzare un incisore di tipo piramidale con una punta da 0,4 a 1 mm. Per la foratura, sono disponibili punte da 0,8-1,5 mm con un gambo per una pinza standard da 3,175 mm. È meglio tagliare lungo il contorno con un cutter per "mais" da 2-3 mm.
4. Lo strumento viene cambiato manualmente ogni volta. Per fare ciò, dopo aver eseguito, ad esempio, le tracce di fresatura, fermiamo il mandrino, lasciamo la macchina in modalità di attesa. Solleviamo l'utensile da taglio a un'altezza conveniente per la sostituzione, il cambio. Successivamente, impostiamo zero sull'asse Z. E così ad ogni cambio di strumento. Le coordinate X e Y non sono annullabili.
5. Non dimenticare che la fibra di vetro non è il materiale più utile per il corpo. La polvere di Textolite è particolarmente dannosa per le vie respiratorie. Pertanto, è desiderabile organizzare uno scarico o rimuovere in altro modo la polvere in eccesso dall'area di taglio. È possibile, ad esempio, inumidire periodicamente il circuito stampato con acqua o altro liquido idoneo, utilizzando una siringa medicale. Una benda bagnata sul naso/bocca o un respiratore faranno un buon lavoro nel proteggere le vie respiratorie.

L'articolo è a scopo informativo, basato sull'esperienza personale dell'autore e non è l'unica soluzione corretta e possibile.