Fresatura PCB facile ed economica: 41 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Scrivo questa guida perché penso che sia un tutorial di partenza utile per fresare PCB in un modo molto semplice e con un budget ridotto.

Puoi trovare il progetto completo e aggiornato qui

Fase 1: Strumenti: Router

Se hai una certa passione per le cose fatte in casa, devi costruire un router.

Per costruirlo hai bisogno di arduino un vecchio scanner e una vecchia stampante.

Scrivo vecchio in grassetto perché il nuovo dispositivo a volte non ha un motore passo-passo ma un motore a spazzole con dispositivo di feedback.

Quindi Se hai in casa un dremel come È perfetto per completare il tuo CNC.

Il mio CNC è quello (un mix di guide per cassetti, epson gt-8700 e Lexmark x642e tutte completate con plexyglass).

Infine aggiorno il mio router:

www.mischianti.org

Passaggio 2: strumenti: router elettronico

Componente del CNC

• Arduino UNO.
• Scudo CNC (eBay).
• DRV8825 (eBay).
• Stepper da scanner e stampante.
• Relè per attivare Dremel (eBay).
• È necessario creare una scheda per eliminare il rumore dal finecorsa.
• Uso il bluetooth HC-05 per controllare il CNC perché il rumore di dremel è molto alto e preferisco il controllo da un'altra stanza (eBay) (spiega qui la connessione).

Programma/firmware su Arduino

Puoi trovare qui il programma da caricare su arduino (devo modificare alcune proprietà del codice da utilizzare senza regolatore di velocità, il mio dremel si attiva o disattiva senza PWM)

Fase 3: Strumenti: piastra placcata in rame su un lato FR4

Per il progetto seleziono una lastra rivestita di rame su un lato solo di 1,5 mm di spessore.

eBay

Esiste 2 varianti una con il giallo (laminato) e l'altro materiale bianco (Fibra di vetro), la seconda è migliore per la fresatura.

Passaggio 4: strumenti: punta a V (angolo di 10° e punta di 0,1 mm)

È molto economico, compro 10 pezzi per 3 $ e funziona bene.

eBay

Passaggio 5: Strumenti: Fritzing

Un bellissimo programma per prototipare la scheda.

fritzing.org/home/

Passaggio 6: Strumenti: FlatCam

Un programma specificato per creare gcode dal file Gerber.

flatcam.org/

Passaggio 7: Strumenti: Universal GCode Sender

Questo programma è quello che mi piace usare per controllare il mio CNC ma puoi usare quello che vuoi.

winder.github.io/ugs_website/

Passaggio 8: avvio del progetto

Per iniziare abbiamo bisogno di un progetto, mi piace creare una scheda prototipo veloce per il mio IC, e mi piace programmare con ESP01, mi piace lavorare con solo due fili (quindi posso usare anche Serial), quindi PCF8574 IC un I/ O port expander tramite protocollo i2c è il mio primo prototipo di scheda.

Il pin femmina di ingresso è GND, VCC, SDA e SCL, il dipswitch-03 serve per impostare l'indirizzo di i2c.

Poi ci sono 8 pin femmina per I/O (P0-P7) e un pin di Interrupt vicino al pin SDA SCL.

Puoi trovare la libreria per utilizzare in modo semplice l'IC qui e l'istruibile qui.

Passaggio 9: Fritzing: progetto

Per prima cosa devi creare il tuo prototipo su breadboard.

Come puoi vedere l'unica differenza da una "scheda prototipo normale" è che aggiungo un pin femmina.

Lo aggiungo perché così ho quei pin sullo schema PCB.

Se vuoi puoi creare uno schema per una migliore comprensione, ma non è necessario.

Passaggio 10: Fritzing: inizia a disegnare PCB

Quindi nella terza scheda hai un PCB criptato e qui dobbiamo lavorare.

Il posizionamento è molto semplice, quindi aggiungo solo qualche consiglio.

Passaggio 11: Fritzing: selezionare il layout corretto del PCB

Per prima cosa seleziona un PCB grigio e nel pannello di destra seleziona un PCB a strati.

Passaggio 12: Fritzing: usa il ponticello per sovrapporre

Quindi iniziare a posizionare l'elemento sul PCB.

Quindi collegare l'elemento, quando si ha una sovrapposizione è possibile utilizzare un elemento jumper, è possibile trovarlo alla fine delle parti principali con qualche altro strumento utile per creare PCB.

Passaggio 13: Fritzing: per un anello con foro più grande

Devo collegare 2 elementi ma 2 fili sono nel mezzo, quindi puoi usare un ponticello per farlo.

A volte non uso i ponticelli perché mi piace creare buchi più grandi del normale.

Puoi specificare la dimensione, quando posso creo 0.8 0.8 fori (per fori più grandi).

Passaggio 14: Fritzing: imposta le dimensioni del PCB per ridurre gli sprechi

Il PCB vuoto che compro è 7 cm x 5 cm.

Per avere una migliore superficie di fresatura preferisco usare pochi fili di rame con angolo di 45° e userò una superficie più grande con il minimo spreco quindi seleziono un sottomultiplo di dimensioni come 1/2 della dimensione 3,5 cm x 5 cm.

Passaggio 15: Fritzing: utilizzare una dimensione maggiore del filo di rame

Quando usi pochi angoli di 45° puoi creare un filo di rame spesso.

Il filo di rame più grande è più sicuro quando si instrada il PCB.

Quindi seleziona il filo di rame e "extra spesso" sul pannello.

Passaggio 16: Fritzing: non è sempre necessario creare componenti

In questo progetto ho bisogno di un dipswitch 03 ma in Fritzing hai 02 e 08, se vuoi puoi creare il componente oppure puoi sovrapporne 2 per creare un unico dipswitch 03.

Passaggio 17: Fritzing: un po' di testo su PCB

Se vuoi aggiungere del testo sul PCB puoi usare uno strumento di testo.

Ora creiamo un PCB a lato singolo in modo da scrivere qualcosa come la seconda immagine.

Devi selezionare il fondo serigrafato, e per avere una buona leggibilità penso che tu debba impostare un'altezza del testo di 4 mm.

Passaggio 18: Fritzing: collega tutti gli elementi

Alla fine quando colleghi tutti gli elementi e scrivi quello che vuoi.

Il risultato tipico è nell'immagine.

Passaggio 19: Fritzing: Genera file Gerber

In Fritzing possiamo esportare il file gerber dal menu FileExport per ProductionExtended Gerber.

Seleziona una cartella e vai.

Il nome del file generato è abbastanza leggibile.

Passaggio 20: FlatCam: Impostazioni

Per prima cosa ho impostato un valore predefinito sulla mia FlatCam.

Ho impostato 0,57 per dia[metro] utensile perché è la dimensione massima dell'utensile senza troppe sovrapposizioni.

Per Excellon (informazioni sul trapano), l'ho impostato su 1,5 mm perché questo è lo spessore del rivestimento in rame che compro.

Area di disegno Ho impostato la sovrapposizione (0.01) e il margine (0.1) molto basso per creare lettere minuscole.

Border mettere 0.1 al margine, si consiglia un altro valore.

Passaggio 21: FlatCam: Importa file

Devi importare in FlatCam quindi:

File Apri Gerber

• rameBottom.gbl
• setaBottom.gbo
• contorno.gm1

File Apri Excellon

trapano.txt

Passo 22: FlatCam: Genera lavoro CNC (trapano)

L'ultimo è la perforazione ma Excellon è già geometria.

Non voglio cambiare il bit; Ho sempre usato la stessa punta e uno strumento di punzonatura per allargare la parte più piccola del foro a V. Oppure se è possibile impostare una profondità ridotta e rifinire il foro con una punta da 0,75 mm.

Uso anche lo strumento di punzonatura per rimuovere le connessioni in rame che non vengono rimosse dal CNC.

• Selezionare drill.txt nella schermata dove c'è l'elenco delle dimensioni in bit, fare clic e selezionare tutto (Ctrl+a).
• Quindi vai a generare un lavoro CNC.
• Cut Z è la profondità del foro, l'ho impostato a -1,5 mm l'altezza del rivestimento in rame.

Passaggio 23: FlatCam: Genera lavoro CNC (copperBottom)

Strumento dia a 0,57 come al solito, e impostare la velocità del mandrino se necessario (io uso dremel con velocità costante).

Passaggio 24: FlatCam: Genera lavoro CNC (silkBottom)

Ora seleziona l'elemento "Combo" (generato dalla geometria del giunto di silkBottom) quindi Crea lavoro CNC.

Passaggio 25: FlatCam: Genera lavoro CNC (contorno)

Infine, seleziona contour.gm1_cutout.

Qui preferisco generare un taglio di 0,5 mm di profondità, quindi ho tagliato alla linea con le forbici di latta, quindi ho impostato 0,5 di profondità finale e 0,05 per passaggio.

Passaggio 26: FlatCam: Genera file Gcode

Da FlatCam selezionare uno ad uno il file "*_cnc" ed "Esporta G-Code".

Passaggio 27: mittente GCode universale

Io uso per inviare comandi a CNC UGS, è molto semplice e bello.

L'ordine di taglio comune è:

• rameBottom
• etichetta
• trapano
• frontiera

Passaggio 28: Mittente GCode universale: simulazione

Qui una simulazione di Universal GCode Sender.

Passaggio 29: posizionare il rivestimento in rame sul router

Io uso biadesivi per tenere il rame rivestito in superficie.

Per questa parte utilizzo una foto di un altro progetto che ho direttamente a disposizione.

Passaggio 30: avviare l'instradamento

Dopo aver posizionato la coordinata zero, avviare il routing.

Per questa parte utilizzo una foto di un altro progetto che ho direttamente a disposizione

Passaggio 31: avviare il routing: video

Finitura percorso inferiore in rame.

Passaggio 32: risultato sporco

Al termine il risultato è piuttosto brutto.

Per questa parte utilizzo una foto di un altro progetto che ho direttamente a disposizione

Passaggio 33: levigatrice

Con la carta vetrata i PCB prendono forma.

Quindi tagliare il bordo con le forbici.

Per questa parte utilizzo una foto di un altro progetto che ho direttamente a disposizione.

Passaggio 34: fresato rivestito in rame

Ora abbiamo la nostra prima visione del PCB

Passaggio 35: componente di saldatura

In un PCB pieno lo spessore dell'anello di rame è piuttosto sottile, ma nessun problema a saldarlo.

Passaggio 36: risultato finale

Il risultato è ok.

Passaggio 37: esempi: adattatore LCD I2c

Link alla libreria qui.

Passaggio 38: Esempi: Scheda prototipo Pcf8591

Link alla libreria qui.

Passo 39: Esempi: Scheda prototipo ESP-01

Molto utile per utilizzare tutti e 4 i pin di ESP01 e per gestire l'alimentazione esterna.

Passaggio 40: Esempi: Pcf8574 Scheda prototipo Versione minima

Questa versione è la mia taglia più piccola della scheda, con filo di rame molto sottile con curve a 45°.

Link alla libreria qui.