Fräsmaschinen sind für die Herstellung von Leiterplatten aus PCB sehr praktisch. Wenn Sie mit der Funktionsweise von CNC-Maschinen vertraut sind, können Sie Ihre eigenen Leiterplatten zu Hause herstellen. Die Qualität des Projekts hängt von einigen Dingen ab, die sowohl bei der Vorbereitung des Projekts am Computer als auch bei der Umsetzung auf der Maschine berücksichtigt werden müssen.
Lesen Sie diesen Leitfaden, um zu erfahren, wie man eine Leiterplatte mit einer CNC-Maschine fräst.
Was ist eine CNC-PCB-Maschine?
https://www.youtube.com/watch?v=E8hjARrjyZ0
Eine PCB-CNC-Maschine ist eine typische Oberfräse, die mit einem speziellen Arbeitstisch ausgestattet ist, auf dem ein dünnes Stück Leiterplatte fest angebracht ist. Das CNC-Fräsen von Leiterplatten unterscheidet sich nicht wesentlich von anderen Arbeiten, die auf numerisch gesteuerten Maschinen durchgeführt werden. Allerdings ist das CNC-Fräsen hochpräzise und erfordert nur einen minimalen Einsatz menschlicher Arbeit.
Die Hauptarbeit, die Sie leisten müssen, besteht darin, ein virtuelles Modell der Leiterplatte zu erstellen und das fertige Projekt zu bewerten.
Vor- und Nachteile des CNC-Fräsens
Bevor Sie eine Leiterplattenfräse kaufen, müssen Sie sich über die Art der Projekte im Klaren sein, die Sie durchführen wollen.
Wenn man die Vor- und Nachteile des Leiterplattenfräsens vergleicht, ist es offensichtlich, dass sich der Kauf einer Maschine in jedem Fall lohnt. Selbst wenn Sie eine kleine Werkstatt haben, wird eine preiswerte CNC-Fräse die Qualität der Leiterplatten im Vergleich zu handgefertigten deutlich verbessern. Außerdem verringert die Maschine den Zeit- und Arbeitsaufwand, den Sie betreiben müssen.
Vorteile von CNC-Fräsmaschinen
- Vollautomatisches Fräsen
- Im Herstellungsprozess werden keine Chemikalien verwendet
- Sie können ein oder mehrere Teile in gleichbleibender Qualität herstellen
- Schnelleres Arbeitstempo für jede Art von Projekt
Nachteile von CNC-Fräsmaschinen
- Relativ hohe Anfangsinvestition
- Erfordert eine geringe Einarbeitung
Wie Sie sehen, sind die Vorteile größer als die Nachteile. Selbst die erforderliche Ausbildung ist nicht so schwierig. Natürlich wird Ihr erstes Produkt nicht perfekt ausfallen. Aber wenn Sie erst einmal gelernt haben, wie die Maschine funktioniert, können Sie sicher sein, dass Sie 100 % perfekte Produkte erhalten.
Software für die Erstellung von PCBs auf CNC-Maschinen
Es gibt verschiedene Software für die Erstellung von Leiterplatten. Einige davon sind kostenpflichtig, für andere gibt es kostenlose Testphasen.
Im Folgenden finden Sie einen Überblick über einige beliebte Software, die Sie verwenden können:
- Estlcam ist ein Programm zur Erzeugung von G-Code. Sie können die Maschine direkt über die Schnittstelle der Software steuern.
- Free Mill ist ein kostenloses CAM-Modul zur Erzeugung von G-Code.
- DeskProto ist ein professionelles CAM-Programm für die Erstellung einfacher und komplexer Projekte mit minimalem Aufwand.
Wie man eine Leiterplatte mit CNC fräst
Der Fräsprozess von Leiterplatten gliedert sich in zwei Stufen.
Die erste ist eine umfangreiche Vorbereitungsphase. Hier müssen Sie am Computer eine Topologie und ein Bohrmuster entwickeln. Außerdem müssen Sie einen Plan der fertigen Leiterplatte erstellen.
Die zweite Phase ist die Arbeit an der Maschine. Sie müssen verschiedene Dateien auf die Maschine übertragen, um Nuten zwischen Leiterbahnen zu fräsen und Löcher zu bohren. Danach müssen Sie die Platine gegebenenfalls aus einem Stück Leiterplatte ausschneiden.
Nachdem Sie die gewünschte Breite der Leiterbahnen und der Nuten zwischen den Leiterbahnen bestimmt haben, berücksichtigen Sie diese bei der Entwicklung des Projekts. Wenn der Fräser richtig eingestellt ist, werden alle Produkte präzise hergestellt.
Entwicklung der Stromkreisläufe
Für den Entwurf elektrischer Schaltungen kann jedes geeignete Computerprogramm verwendet werden. Wenn Sie Anfänger sind, empfehlen wir Ihnen die Verwendung von Sprint Layout. Diese Software ist einfach und hat eine intuitive Benutzeroberfläche.
Es gibt viele Vorlagen für Sprint Layout im Internet. Sie können die Vorlagen verwenden, um die Entwicklungszeit zu verkürzen, indem Sie das fertige Projekt nachbearbeiten.
Basis-Krümmung
Achten Sie beim Fräsen von Leiterplatten auf der CNC darauf, dass das Werkstück richtig auf dem Maschinentisch fixiert ist. Da die Tiefe der Nuten nur den Bruchteil eines Millimeters beträgt, läuft der Fräser über die gesamte Fläche der Leiterplatte in der gleichen Tiefe.
Als Erstes muss Textolite sicher auf der Arbeitsfläche fixiert werden, damit es sich dabei nicht bewegt. Hierfür gibt es mehrere Möglichkeiten. Sie können Klammern verwenden oder das Textolite mit doppelseitigem Klebeband auf den Tisch kleben.
Als Nächstes müssen Sie die lokale Krümmung der Textolithplatte berücksichtigen. Dazu tastet die Maschine die Oberfläche ab, senkt das Werkzeug an verschiedenen Punkten ab und speichert das Ergebnis. Auf diese Weise können Sie automatisch eine Höhenkarte erstellen.
G-Code aus Gerberdateien abrufen
Nachdem Sie ein PCB-Projekt in der Software erstellt haben, wählen Sie es im Menü aus: Datei – Exportieren – Format – Gerber. Wählen Sie in dem sich öffnenden Fenster die gewünschte Dicke der Kupferschicht und klicken Sie auf die Schaltfläche “Frame for fracture”. Geben Sie dann den Dateinamen und den Speicherort im Gerberformat an.
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Gerberdatei und markieren Sie in dem sich öffnenden Kontextmenü “Raw lines” und wählen Sie dann mit dem Cursor den Rand der Leiterplatte aus. Bei großen Leiterplatten sollten beim Fräsen Brücken vermieden werden.
Schließlich können Sie die Datei speichern, indem Sie den Namen angeben. Dies wird der G-Code für das Schneiden einer Freiformplatte sein.
Auswahl der Fräsoptionen
Um Platten auf einer CNC-Maschine korrekt zu fräsen, wählen Sie die richtigen Werte für die folgenden Maschinenparameter:
- Drehzahl des Fräsers
- Vorschubgeschwindigkeit der Spindel
- Frästiefe in einem Arbeitsgang
Um diese Parameter zu bestimmen, sind folgende Überlegungen anzustellen:
- Merkmal der Spindel
- Typ des Fräsers
- Eigenschaften der Leiterplatte (Dicke der leitenden Schicht)
Da es keine allgemeingültigen Einstellungen geben kann, müssen Sie anhand dieser Merkmale die optimale Eingabe für Ihre Maschine und für eine bestimmte Textolithsorte ermitteln.
Herstellung von PCB-Platten auf einer CNC-Maschine
Schauen wir uns ein Beispiel an.
Stellen Sie sich vor, Sie erstellen ein Leiterplattenprojekt in Sprint Layout. Zeichnen Sie zunächst die Leiterbahnen auf. Die Leiterbahnen müssen genügend Abstand zueinander haben, damit der Fräser sie passieren kann. Die Nullebene im Programm ist die Kontur, entlang der die fertige Leiterplatte geschnitten wird.
Geben Sie dann die Dicke des Schneidewerkzeugs über die “Strategieeinstellungen” an. Falls erforderlich, geben Sie an, dass Sie Löcher markieren müssen, indem Sie das entsprechende Kontrollkästchen aktivieren.
Um den Fräser zu steuern, können Sie das Dienstprogramm Step Cam verwenden. Hier müssen Sie die Frästiefe unter Berücksichtigung der Dicke der Kupferschicht einstellen. Konvertieren Sie die fertige Datei in G-Code. Anschließend exportieren Sie die G-Code-Datei auf die Maschine. Schließlich geben Sie den Nullpunkt an und führen das Programm aus.
Schlussfolgerung
Die Arbeit des Fräsens von Leiterplatten auf CNC-Maschinen ist wie jede Gravurarbeit. Nach einer kurzen Schulung oder einem Selbststudium sind Sie in der Lage, eine Fräsmaschine ohne Probleme zu bedienen.
Beim Fräsen von PBC auf einer CNC-Maschine gibt es einige Dinge zu beachten. Dazu gehören die unterschiedliche Steifigkeit der oberen Leitschicht und der Trägerplatte, die davon abhängige Fräsgeschwindigkeit und Frästiefe sowie die Abhängigkeit der Qualität des Ergebnisses von der Ebenheit der Textolithplatte. Mit ein wenig Übung werden Sie jedoch hervorragende Ergebnisse erzielen.
