Станок с ЧПУ. Изготовление печатных плат.

[Kolber]

В этой теме я буду делится своим опытом, рассказывать про проблемы и их решения. Просить совета и помощи.
Зачем мне это надо.
Немного предыстории. До последнего времени я пользовался технологией ЛУТ для изготовления печатных плат (далее ПП). Но то ли руки у меня кривые, то ли я что то не так делал, но не смог я хорошо освоить этот метод. Основная моя проблема, перенос рисунка на медь. Обязательно какие то дорожки не перенесутся, или перенесутся, но не качественно. В общем надоело мне это дело. И стал я искать вариант, при котором мое участие при переносе рисунка на медь будет минимальным. Отсюда и идея со станком с ЧПУ. Кроме того, это просто интересно.
Выбор станка с ЧПУ.
После непродолжительного анализа рынка выяснилось, что цена на станок с ЧПУ варьируется от 12 000 рублей где то до 150 000 рублей. Это если брать вариант «Для дома, для семьи», который я и рассматриваю. При чем самая большая цена оказалась у отечественного производителя. Мне, конечно, рассказали, какой это хороший и качественный агрегат. И я даже готов в это поверить. Но я решительно не в состоянии тратить 150 000 рублей на хобби. Пока (надеюсь, что пока) . И тогда я вынужден был обратить внимание на наших китайских партнеров.
У китайцев цены варируются от 12 000 рублей где то до 60 000 рублей. Я про станки с ЧПУ в тот момент вообще ничего не знал. Почитать то я, конечно, почитал. Видео в ютюбе посмотрел. И понял следующее. Надо просто попробовать. Начать с чего то. На момент покупки я не обладал большими свободными средствами. Эти два тезиса и определили мой выбор. Я купил самый дешевый вариант. Вот он.

Корпус сделан из какого то многослойного пластика. Достаточно жесткого. Остальные параметры следующие:
Шпиндель: 300 Вт (10,000 об./мин.)
Цанга: ER11, 3.175 мм
Шаговые двигатели: NEMA17
Ток драйвера: 1.68а
Макс. Ход оси x: 200 мм
Макс. Ход оси y: 200 мм
Макс. Ход оси z: 70 мм
Рабочая зона: 200*200*70 мм
Размер: 600*700*500 мм
Коэффициент разрешения: 0.0125 мм
Макс. Скорость передвижения шпинделя: 4000 мм/мин
Ну как то так. Мне это все тогда почти ничего не сказало. Я лишь понял, что для моей задачи изготовления ПП этого более чем достаточно. Даже еще жене всякие безделушки делать хватит.
Продолжение следует...

[Kolber]

Вот, собственно, комплектация станка.


Говорят, им можно делать вот это:

Ну посмотрим.
Продолжение следует...

[rule]

С удовольствием буду читать эту тему. Я хоть и не часто занимаюсь изготовлением печатных плат, но всегда это была для меня больная тема. Ну не любил я с детства плескаться в медном купоросе, да и результат там был всегда, мягко говоря "не очень". Затем появившаяся Лазерно-утюжная технология вселила оптимизм, но руки так и не дошли даже попробовать. Хлопот с ней хоть и меньше, но они все же не нулевые. А вот про тему со станком я даже не слышал. Я так понимаю он и фрезеровать (очищать от меди междорожечное пространство) будет и отверстия сверлить по одной программе?

[Kolber]

Я так понимаю он и фрезеровать (очищать от меди междорожечное пространство) будет и отверстия сверлить по одной программе?

Обычно это две программы. Одна формирует дорожки, вторая потом сверлит отверстия. Например минимальное расстояние между дорожками 0,5 мм, а отверстия диаметром 1 мм. Одной программой не получится. Нужно будет сменить фрезу 0,5 мм на сверло (или фрезу) 1 мм. Возможно, в некоторых случаях, можно обойтись и одной программой. Если у Вас минимальное расстояние между дорожками 1 мм и отверстия диаметром 1мм (например). Кроме того, если у Вас на плате есть отверстия разного диаметра, то тоже нужно будет менять сверло (фрезу).

[rule]

Ок. Ждем подробностей по сборке и эксплуатации.

[Kolber]

Продолжаем разговор.
Сборка механической части не представляет проблемы для человека, способного держать в руках отвертку и гаечный ключ. К станку прилагается очень подробное описание сборки на отвратительном английском языке. Но там все совершенно понятно. Ибо как писатель, так и читатель не являются носителями английского языка.
Хочу остановится только на одном моменте. Крепление винтовой передачи предусматривает систему, которая устраняет люфт в плоскости винта. Выглядит она следующим образом:

В обоих частях крепления запрессованны гайки с резьбой винтовой передачи. При ввинчивании винта в крепление две части немного сжимаются руками (см. рисунок). Таким образом винт как бы распирается в этом креплении, что устраняет люфт в направлении винта. Чем сильнее вы сожмете части крепления при ввинчивании винта, тем сильнее винт будет зафиксирован в этом креплении. Ту важно правильно подобрать усилие сжатия. Необходимо чтобы с одной стороны отсутствовал люфт винта. С другой стороны винт не должен быть слишком сильно зафиксирован в креплении, что приведет к излишней нагрузке на шаговый двигатель и быстрому его износу.
В других станках может быть применена другая система устранения люфта винта.
Продолжение следует...

[Kolber]

Продолжаем разговор.
Мы дошли до электронной части станка. Она называется драйвер двигателя(ей). Некоторые называют это "контроллер". Их существует великое множество. Иногда это одна плата, как в случае моего станка.

Иногда это 4 разных платы. Одна интерфейсная плата и три отдельных платы самих драйверов двигателей. Я пока не анализировал плюсы и минусы всех этих реализаций. Просто кратко рассмотрим драйвер двигателей, который достался мне. Это замечательное устройство служит для передачи управляющих сигналов от компьютера к шаговым двигателям станка. С одной стороны драйвер подключается к компу. В моем случае через LPT порт. С другой, к шаговым двигателям. К каждому двигателю 4-мя проводами. Надо сказать, что большое количество драйверов подключаются к компу именно через LPT порт. Не знаю, с чем это связано. Ведь современные материнские платы не имеют такого порта. Возможно в свое время таких драйверов понаделали немеряно, и теперь их хватит чтобы продавать лет 50. Прямо как транзисторы КТ315. Но есть драйвера и с USB портом.
На моем драйвере вы можете видеть три DIP переключателя. Они настраивают работу шаговых двигателей. Я сильно в этом не разбирался. Понял только следующее. Двигатель может крутить быстрее или медленнее. Если он крутит быстрее, то и деталь фрезеруется быстрее. Но при этом может теряться точность. Двигатели могут пропускать шаги, они больше вибрируют, быстрее изнашиваются, сильнее греются. Для управления нужны более высокие частоты. Если двигатель работает медленнее, он работает намного стабильнее. Но за это теряется время на обработку детали. Указанные переключатели и настраивают режимы работы двигателя. Я установил средний вариант, как и советовали китайские товарищи. И что, в общем то, логично и обычно. А дальше посмотрим.
Прямо около нижнего на картинке DIP переключателя находится разъем. Он предназначен для 4-й оси (вдруг понадобится...), и управления шпинделем.
Чуть выше и левее среднего DIP переключателя находится разъем для всяких дополнительных примочек. Каждый из контактов напрямую (ну, естественно, через схему согласования) подключен к конкретному контакту LPT порта. При помощи этого разъема можно подключить кнопку экстренной остановки станка или выключатель двигателя при достижении им крайнего положения на оси. Наверно можно сделать что-то еще. Но я пока об этом не знаю. Про драйвер вкратце все.
Продолжение следует...

[Kolber]

Подумал и решил прояснить один момент. Если не говорить про управление шаговыми двигателями, которые управляются достаточно сложными сигналами, все остальное управление станком производится достаточно просто. Контакт - неконтакт. Я имею в виду на уровне железа. Можно настроить в программе определенные функции, которые будут совершаться при замыкании/размыкании определенных контактов LPT порта на землю. Приведу пример.
Чтобы обеспечить гарантированный останов двигателя при достижении им крайней точки на направляющей (ошибка в программе, сбой в драйвере, что то еще), на соответствующем месте станка крепится выключатель:

При достижении "края" двигатель нажимает на выключатель, который замыкает соответствующий контакт LPT порта на землю, и питание на этот двигатель перестает подаваться, а программа прекращает выполняться. Так же работает и кнопка экстренного останова станка. Естественно, что в программе управления станком должны быть сделаны соответствующие настройки. Но к этому мы вернемся в соответствующей части нашей темы.
Для информации. 6 подобных выключателей на Али стоят около 230 рублей.

[Kolber]

Продолжаем разговор.
Немного про фрезы. Их существует много вариантов. Я выбирал исходя из первичной задачи. Сделать печатную плату. Для этого необходимо снимать тонкий слой меди со стеклотекстолита. Ну, скажем, до десятых долей мм, сверлить отверстия до 1,5 - 2 мм диаметром и отрезать части стеклотекстолита до 2 мм толщиной. Кроме того необходимо гравировать надписи и рисунки радиодеталей. Для этого я купил следующие фрезы:

Это для гравировки надписей.


Это для снятия слоя меди. Кончик от 0,1 до 0,5 мм.


Кроме того мне посоветовали купить вот такие фрезы.

Я нашел советский вариант диаметром 0,9 мм. Можно сверлить отверстия и отрезать стеклотекстолит. В советское время их выпускали именно для этих целей. Говорят очень хорошие. Попробую.

Фреза вставляется в цангу. Вот такую.


И зажимается в шпинделе гайкой. В моем случае вот такой.

Цанги есть на все возможные диаметры фрез и сверел. У меня таких диаметров два. 3,125 мм и 3мм. Первый диаметр "заграничный", второй советский. Цангу на 3 мм докупал отдельно. Стоила 100 рублей.
Продолжение следует...

[Kolber]

Забыл сказать. Советскими фрезами 0,9 мм можно еще и медь со стеклотекстолита снимать. Если расстояние между дорожками позволяет (=>0.9 мм).

[Kolber]

Продолжаем разговор.
Ну вот. Теперь, когда железо выбрано, куплено, получено, собрано, пришло время подумать про софт. Когда я понятия не имею, какой мне выбрать софт для той или иной задачи, я поступаю очень просто. Выбираю тот софт, по которому в интернете больше всего информации и меньше всего матюков. Таким софтом для данной задачи оказался Mach3.
Теперь немного про комп. Подавляющее большинство спецов рекомендуют выделить для станка под управлением Mach3 отдельный комп. Объясняется это тем, что при работе с LPT портом другие программы могут сильно влиять на управление станком ЧПУ. Даже если контроллер станка имеет USB интерфейс, другое ПО может негативно влиять на управление станком. Поразмыслив я понял, что при моем опыте (то есть полном его отсутствии) работы со станком ЧПУ мне необходимо избегать дополнительных рисков. Поэтому не долго думая, я начал поиск отдельного компа под эту задачу. И буквально в течении пары дней нашел отличный вариант на ASUS P5LD2 SE за 500 рублей на Авито. Правда пришлось поехать за ним к едреной бабушке… но в пределах города.
Установил WinXP и Much3. Даже к интернету не подключал.
Продолжение следует.

[rule]

И управлять удаленно с основного компа, чтобы еще один монитор клаву и мышку не тащить.

[rule]

Так что там со станком? Получилось запустить?

[Kolber]

Пока сделал перерыв. Летние дела. Дача, ребенок ЕГЭ сдавал(а), теперь поступает. Времени нету совсем. Но вскоре обязательно продолжу.

[rule]

Ждём

[Kolber]

Ну наконец то мне удалось освободить время, преодолеть свою лень и продолжить настройку станка. В прошлый раз я закончил на установке Much3. Я установил все, кроме лекарства и русификатора. То есть только демо версию. По инфе знающих людей, ПО в купе с железом и самим станком очень капризная штука. Может неправильно работать или совсем не работать при любом, скажем так, неосторожном движении. Поэтому я решил сначала настроить систему ПО-->Станок, а потом уже установить лекарство для Much3 и возможно руссификатор. Демо версия Much3 отличается от коммерческой только колличеством возможных строк программы для станка. Так что для настройки демо-версии хватит вполне.
Настройки Much3 пришли вместе со станком. Я их просто скопировал в комп. Для разного железа они могут быть разными. Так что приводить здесь настройки для моего железа я не буду. Если кому-нибудь будет нужно, пишите.
Продолжение следует.

[rule]

А почему пришедшие со станком настройки подошли для Вашего железа?

[Kolber]

Железо, я имел в виду контроллер для станка ЧПУ. Этот контроллер пришел со станком. Ну и настройки, соответственно, тоже.

[rule]

я имел в виду контроллер для станка ЧПУ

Ясно. Для меня "железо" имеет только одно определение. И это не Fe.

[AlexRutberg]

Как успехи с ЧПУ?