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CNC USB双层PCB铣削 (机器翻译国外)

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发表于 2018-9-19 13:04:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

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简介:CNC USB双层PCB铣削
我最近用各种高质量的打捞工具建造了一台数控机床。凭借我在系统构造中节省的资金,我买了一台控制器和软件,这是出色的MK2 CNC USB控制器。这形成了计算机和步进电机驱动器之间的接口,并由能够导入Gerber文件,DXF文件和其他有用格式的复杂程序控制。我正在使用Pololu踏板来驱动我的NEMA23步进电机,但目前它们只是坐在无焊面包板上; 不是最好的解决方案。我决定使用我的CNC机器的第一项任务是制作PCB来整理一些东西。这是我如何使用我的系统制作完全不同的PCB的故事。这个教学假设您拥有由Planet CNC CNC USB控制器控制的CNC铣床,正确对齐和校准。

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第1步:摄像头设置






我正在使用从中国通过eBay购买的廉价(12英镑)USB内窥镜相机。它有一个10毫米直径的金属机身,非常容易安装。不过这款便宜相机的CCD离轴是7度,所以在安装支架上有足够的调节空间。摄像机安装在主轴旁边。设置摄像头:
在弃土板上钻一个小孔。然后:

机器 - >摄像机 - >设置偏移 - >标记/ 4801

现在启动摄像机:

机器 - > 摄像机- >显示摄像机... / 480

将摄像机十字准线对准孔,在尽可能低的Z高度上。

机器 - >摄像机 - >设置偏移 - >读取1/4802

尽可能增加Z,同时仍能看到孔,并使十字准线重新居中。

机器 - >摄像机 - >设置偏移 - >读取2/4803

这将设置摄像机,以便您可以准确地将主轴放在作业上或读取坐标以转换刀具路径(稍后使用)。它使用两个点来补偿相机可能的错位,这会在Z高度改变时改变其视在位置。


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第2步:PCB设计和Gerber导入






我使用DesignSpark PCB来创建我的电路板设计。它是免费的,你可以创建的板的大小没有限制(好吧,我认为它达到1mx1m ......对于大多数用途来说应该足够了)。我已经改变了设计规则,使它们更适合于家庭铣削,使用EagleCAD的作为指导。我正在使用通孔PCB,这意味着我可以使用钻孔来计算底层的转换和对齐的坐标。如果使用表面贴装,则可能需要添加一些钻孔垫以进行对齐。不要忘记在定位这些孔时,由于其偏移,您的相机将无法移动到您的钻孔。完成后将您的作品导出到Gerber。

将PCB夹在弃土板上,确保摄像机可以到达将用于变换矩阵的孔。我使用短木螺钉和杯垫圈。您可以在测量工具偏移时将鳄鱼夹附加到其中一个上。请注意左侧我已经标记了我的相机的行程限制...我的机器当前的化身只在每个轴上移动100mm,这意味着我的相机在-35mm远的Y处只能移动到+ 65mm in Y轴。

将钻孔钻放入主轴,使主轴保持安全高度。
将钻头移动到铣削开始的XY位置(PCB的左下角)。

将XY偏移设置为此位置:

Machine-> Offset-> Current XY / 45251

导入顶部铜Gerber文件:

文件 - >导入Gerber / 115

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第3步:Gerber导入窗口(单位为Mm)






我的钻头深度为0.01毫米(10um),我的60度PCB铣削钻头,钻孔深度(垫孔)为3mm。

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第4步:定位Gerber文件






将文件原点移动到钻孔位置:程序 -

> Shift->范围为零XY / 336
警告!不要使用“范围为零”。这将改变Z高度,从而改变钻孔/切割深度。通过侧面查看检查板Z是否与原点匹配:

视图 - >前视图F2 / 223

返回顶视图:

视图 - >顶视图F1 / 221

测量刀具偏移:导线应连接到MK2 INPUT连接器,一个连接到GND,另一个连接到INPUT 5,如USB CNC手册中的图片所示。

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第5步:刀具偏移测量






将GND线连接到PCB。我使用附在螺丝上的鳄鱼夹,将PCB夹在玻璃板上。当主轴处于最高Z时,通过运行虚拟测试检查电气连接:

机器 - >工具 - >测量刀具偏移此处/ 463

当主轴降低时,将另一根导线接触PCB。主轴应立即停止和缩回。如果没有,请准备好使用急停。如果工具传感器正常工作,则将另一根电线夹在钻头上(它可能没有与主轴体电气连接)。如果您的钻头已连接到钻头主体,则如果主轴和电路板夹在机床上,则主轴与电路板之间可能存在电气连续性。在这种情况下,请使用非导电弃土板并将夹具与PCB绝缘。将接地线固定在PCB上,与PCB保持电气连接。重复刀具补偿测量:

机床 - >工具 - >测量刀具补偿这里/ 463

注意:PlanetCNC的Andrej告诉我通过测量Z偏移可以更正确地做到这一点:

机器 - >偏移 - >测量偏移Z / 459

他应该知道,设计了电路板并编写了软件。
我下次磨电路板时会尝试这种方法。

从钻头上取下电线!您现在可以开始钻孔了。启动主轴并按“PLAY”。


步骤6:顶部铜隔离






钻孔完成后,程序将暂停。
但是,由于需要手动移动主轴,因此必须使用PLAY旁边的STOP按钮停止程序。停止主轴并移动到方便的位置,将钻头更换为PCB蚀刻钻头。
将位更​​改为如上图所示的位,然后将工具移回零XY。将工具传感器线重新连接到钻头上。确保用于测量刀具偏移的铜仍然与GND线电连接(即在铣削过程中未隔离)。测量刀具偏移:机床

- >工具 - >测量刀具偏移/ 463

从钻头上拆下电线。您现在可以开始隔离您的曲目了。在CNC接口右侧的G代码编辑器中找到以下行:

M00

您可以通过以下方式执行此操作:

Program-> Lines-> Select Next Pause / 313

这是HALT代码。右键单击后面的行和

从选定行开始。

从选定的行恢复程序; 隔离将开始。我喜欢在这个过程中将WD-40喷到我的主板上,所以我也喜欢把镜头盖放在我的相机上; 电子烟的硅胶帽非常适合。WD-40有助于减少铣削过程中喷洒的灰尘量,尤其适用于使用光纤加强板的情况。谣言是,它还可以提高切割质量。
恭喜!您现在应该有一个PCB,顶部铜层切割,并在适当的位置钻孔。现在是棘手的...


步骤7:选择转换的坐标






将电路板翻过来并将其拧到您的弃土板上。确保设计的边缘落在机器的行程范围内。现在,您需要选择一些用于计算变换的孔,方法是用相机测量它们的位置。选择尽可能覆盖X和Y范围的孔,不要忘记,如果您的相机偏离主轴,如果您的电路设计占用整个机器工作区域,则相机可能会受到限制。我的相机在Y轴上偏离主轴-35mm,这意味着由于我的机器行程有限(Y为100mm),我无法捕获电路设计顶部边缘的孔(> 65mm Y)。没关系,只需选择其他孔尽可能接近极限。三个孔是转换的最小值,但如果您愿意,可以捕获更多。

加载底部的铜Gerber文件。虽然在顶部铜铣削期间已经在PCB中钻孔,但我仍然希望检查钻孔复选框。这意味着钻取路径将显示在机器视图窗口中,允许您准确选择孔中心。如果您使用的是表面贴装设备,请不要这样做......

在上面的屏幕截图中,屏幕中央的红线显示钻头插入一个洞。如果选择该行并用鼠标右键单击,则会突出显示描述该行的G代码部分(右侧面板)(第195行)。您可以看到上面一行的坐标(第192行)。这些是钻孔中心的坐标,您将在稍后输入变换矩阵的点部分。将电路板朝向底部铜线,将钻孔与底部铜文件中的孔相匹配。


第8步:转型继续......






上图中标记为1的孔是我机器上最接近0,0的孔。当电路板被翻转时,它具有最大的X和Y值。将G代码中的坐标标记到板上以避免混淆。清除机器的任何偏移:

机器 - > 偏移 - >零/ 451

现在将摄像机移动到第一个点并将十字准线对准孔中。捕获点:

机器 - >转换 - >捕获和测量点 - >捕获 - >捕获点(0)/ 48101

这捕获第一个点。将相机移动到第二个点并重复此过程。请注意,到目前为止捕获的点数显示在菜单的右侧(第一个点为零,上面为零)。捕获所有点后,需要计算变换矩阵:

机器 - >转换 - >计算转换矩阵从点... / 483


步骤9:转换和底部铜铣削








捕获点的坐标显示在上面点表右侧的To(XY)列中。选择一条线,然后在Points From(XY)文本框中输入您从Gerber文件中读取的点。按更新(更新)按钮; From点出现在表格中。重复所有捕获的点。现在您已准备好计算转换矩阵。按对话框上的计算按钮计算并自动启用(应用)变换矩阵。

警告!!!转换矩阵适用于所有机器坐标...点动方向改变,如果电路板翻转然后慢跑-X将移动+ X!如果应用旋转(通常是旋转),则在X中移动也将涉及在Y中移动,反之亦然。限位开关不起作用!不要在启用变换的情况下回家!

重新测量刀具偏移,然后检查转换是否准确。选择先前在机器视图中的钻孔线,双击以找到G代码,右键单击该线:转到 - 选定的线XY工具应直接在孔上方移动。如果是这样,您就可以开始隔离底部铜了。如果没有,清除捕获的点:

机器 - >转换 - >捕获和测量点 - >清除 - >清除点(3)/ 48201

并尝试重复点捕获和转换过程。不要忘记你有G代码,其中包括钻孔。找到说:

M00 的行

再次。右键单击后面的行和

从选定行开始

底部铜隔离应该开始。运气好的话,你应该有一个双层PCB完成。
根据您的切割质量,您可能会有一些粗糙的边缘,可以使用一些细砂砾碳化硅纸进行抛光。此外,我发现我的轨道之间有很多小块铜屑,这可能会导致短路。一旦完成,我将电路板放入带有热肥皂水的超声波浴中10分钟,以清除它们。

我希望这有帮助,开心铣!

蒂姆




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