Как изготовить печатные платы на станке с ЧПУ

Недорогое производство печатных плат интересует большинство радиолюбителей. Еще недавно выбор технологий был маленьким, но после стремительного развития техники у людей появилась возможность быстро, дешево и качественно делать заготовки для своих проектов на дому. Для этого сейчас используются станки с ЧПУ.

Что надо для гравировки печатных плат на фрезерном станке ЧПУ?

Прежде всего, необходимо наличие фрезерного станка, который управляется программно. Оборудование должно быть способно выполнять фрезерование плат, что требуется для создания токопроводящих дорожек. Также устройство должно выполнять сверление отверстий для установки электронных компонентов.

фото заготовки

Кроме того, станок должен уметь выполнять контурную обрезку заготовки.

Для работы потребуется:

Заготовки, из которых будут изготавливаться платы. Они могут различаться по типу материала. Можно использовать гетинакс, металл, целлюлозную бумагу со стеклотканью и эпоксидной смолой, фольгированный стеклотекстолит. Какой материал использовать, выбирает мастер.
Фоторезист, который имеет светочувствительный слой.
Набор сверл — от 0,4 до 3 мм.
Набор фрез, включая конические и «кукурузу».
Вещества, при помощи которых выполняется травление заготовки.
Сплав Розе для залуживания проводников.
Система опторазвязки на LTP порт.
Софт.

Это главное, что требуется для начала производства ПП.

печатная плата

Создание проекта

Сделать проект ПП можно с помощью большого количества программ, которые загружаются в устройство. Но чаще всего используется Eagle. Рисунок нужно выполнять на каждом слое:

Bottom — для нижних дорожек.
Top — для верхних дорожек.
Dimension — для контуров платы.
Milling — этот слой предназначен для фрезеровальных работ.

Когда при создании проекта применяют программу Sprint Layout, необходимо учитывать особенности работы с фольгированными материалами. Дорожки делают широкими для образования зазоров. По ним смогут пройти граверы. В качестве нулевой точки системы координат обычно выбирают левый нижний угол.

ВАЖНО . Зазоры необходимы, чтобы дорожки не пересекались с контуром. Их делают между дорожками и краями ПП.

После открытия окна, где выбираются настройки фрезеровальных работ, выбирается ширина дорожки. Она чаще всего равняется толщине инструмента. После этого размечаются отверстия, выбирается скорость и траектория выборки на заготовке.

Необходимо внимательно следить, чтобы из-за ширины инструмента не появились замыкания между дорожками. Особенно, когда изготавливается сразу большая партия плат. Все они будут непригодны к использованию.

Создание управляющей программы

Теперь переходят к подготовке управляющей программы. Нужно открыть файл, который регулирует ход работы. В нем выбираются значения, регулирующие параметры фрезерования, которые зависят от модели используемого устройства, обрабатываемого материала и выбранного инструмента. Производится настройка глубины прорезания и рабочей подачи. После этого происходит конвертация кода, и программа создает G-код.

Глубина фрезеровки выбирается экспериментально. Настройку нужно производить так, чтобы фреза выбирала только внешний слой. Когда файл будет подготовлен, его загружают в Mach3. Далее выставляются нули, и начинается работа станка.

Для других процессов (например, вырезание по контуру и сверление) файл подготавливается точно так же. После настройки файлы загружают в Step Cam. Их следует сохранять отдельно.

фото фрезеровки платы

Глубину обработки нужно определять, опираясь на толщину материала. Если она составляет 1,5 мм, то глубину сверления выставляют в 1,6 или немного больше.

По контуру фрезеруют в 2—4 прохода. Глубину выборки выставляют в 0,5 мм. После каждого прохода необходимо вручную опускать инструмент по вертикальной оси и делать обнуление.

Станок вернется к нулевым координатам. При работе со станком нужно обращать внимание на разницу сверл. Программа Mach3 способна самостоятельно определить длину сверла и отключить работу станка во время смены инструмента.

Использование софта

Наиболее популярные программы для работы на станках с ЧПУ:

Estlcam. Достаточно удобная и многофункциональная программа, предназначенная для создания G-кода. Она может работать с метрическими единицами измерения, а также переводить файлы в различные форматы. Станок можно запускать непосредственно из меню программы. Также с ее помощью можно управлять работой устройства с компьютера.
Free Mill. Тоже применяется для создания G-кода. Это бесплатная программа. С ее помощью можно задавать направление, по которому будет перемещаться инструмент, выполнять резание, разрабатывать чистовые и черновые направления.
DeskProto. Позволяет разрабатывать проекты для одной детали или операции. В программе отсутствует ограничение на размер документа, поэтому сложность может быть любой.

Особенности технологического процесса

При создании печатных плат на станках с ЧПУ необходимо быть внимательными к определенным нюансам:

Для получения фотошаблона на плате можно использовать лазерный принтер. У универсальной пленки две рабочие стороны. Гладкую можно использовать для лазерного принтера, а шершавую — для струйного.
Рабочий стол должен быть идеально ровным и плоским. Его можно изготовить из толстой фанеры с последующей торцовкой.
Листовой стеклотекстолит часто имеет неидеальную форму. В разных местах у него может отличаться толщина. Из-за этого сверлить нужно с допуском небольшого прорезания.
Фрезеровочные работы просто выполнить при помощи гравера «пирамидки». Его диаметр должен быть от 0,4 до 1 мм. Для вырезания контура лучше всего подходит фреза «кукуруза». А для сверления отверстий понадобятся сверла с диаметром от 0,8 мм.
При правильной настройке для изготовления плат можно использовать и лазерный гравер. Но после этого заготовка нуждается в дополнительной обработке.
Пыль со стеклотекстолита очень вредна для дыхательных путей. Над станком желательно установить вытяжку. Также можно дополнительно смачивать печатную плату водой при помощи медицинского шприца. Если нет возможности установить вытяжку, то нужно использовать респиратор или влажную повязку на лицо.
Гетинакс не рекомендуется для изготовления ПП, так как во время пайки он выделяет очень неприятный запах.

Использование станка с ЧПУ для изготовления печатных плат позволяет добиться высокого качества и скорости производства. Радиолюбители получили возможность использовать ПП с минимальной шириной дорожек, что еще совсем недавно было невозможным.