Archive for august 2011

Fresing av PCB – 2

I dag gjorde jeg et nytt forsøk på å frese PCB, og det ble mye mer vellykket enn det første. Her er hva jeg gjorde.

  • Jeg lot vær å filme. Det er utrolig hvor mye mer som går galt når man ikke konsentrerer seg fullt og helt om oppgaven.
  • Jeg laget en teststripe med forskjellige fresedybder. Denne tok jeg så med til jobben og målte fresebredden under mikroskopet der. Dette ble brukt som input til g-kode genereringen.
  • Jeg laget et nytt utlegg med litt slakkere DRC regler. 0.3mm linjebredde og 0.2mm avstand.
  • For å gjøre ting litt enklere for meg selv, så boret jeg alle hull med 0.5mm bor. Skulle uansett ikke bruke kortet til noe.

Bildet over viser footprint til en QFP pakke med 0.8mm pitch. Dette var ikke noe problem. 0.5mm pitch ble for lite i denne omgang, men med litt mer trening og fin-tuning så skulle det gå.

Dette er oversiden av kortet. Her freste jeg først ut de store hullene og kuttet ut hele firkanten. Deretter freste jeg selve banene med en 60graders V-fres, og til slutt laget jeg det dype sporet som omslutter hele designet. Det siste tenkte jeg å bruke som brytekant når jeg skulle fjerne den ytterste delen med styrehullene. Noen av hullene treffer ikke helt midt på paddene, men det skyldes nok at boret har vandret litt før det har begynt å skjære. Det er ganske vanlig. Banene ble nok litt tynnere enn 0.3mm, men det skyldes nok litt unøyaktig høydesetting på fresepinnen. Fresingen ble antakelig bittelitt for dyp.

Jeg fikk et lite problem med PC-krasj under et verktøybytte, så jeg mistet posisjonen. Jeg var med andre ord nødt til å sikte opp origo på nytt, noe som var med på å gi litt dårlig alignment når jeg snudde kortet. Som du ser på bildet under.

En annen grunn til dårlig alignment er også at jeg laget hullene til styrepinnene litt for store. Jeg freste ut 5,1mm, men burde valgt 5,05mm eller kanskje 5,03mm. Det var åpenbart at det slarket litt i hullene når jeg tredde kortet ned på dem.

Fresing av PCB

Ting har ikke stått helt stille her selv om jeg ikke har skrevet så mye. Siste eksperiment i rekka er å frese PCB. Dette er en tilsynelatende enkel øvelse, men som i praksis er ganske krevende.

Første bud er å få det blivende mønsterkortet til å ligge flatt. Jeg skrudde fast en liten MDF bit og freste den flat. Dette burde sørge for at flaten er helt parallell med X-Y planet.

Deretter limte jeg fast PCB-materialet med spraylim og klemte det godt nedtil. Verktøy høyden er rimelig lett å finne med et multimeter på beep-modus. Sett en målepinne på spindelen og en på kobberflaten. Kjør så spindelen sakte nedover (mikrostep) til deet piper. Jeg prøvde litt forskjellige steder for å se at den lå flatt.

Planen var å bruke styrepinner (dowel-pins) får å holde register når jeg skulle frese baksiden. God plan, men jeg har ikke kommet helt dit ennå da fresingen av selve banene har vært litt problematisk. Må eksperimentere med linjebredder og avstander, samt parametre for å generere g-kode. Men når det er sagt, så er det ikke noe tvil om at kvaliteten har et stor potensiale. Fresekantene er helt strøkne. Ikke noe lurvete i det hele tatt. Må bare bli venn med kode-generatoren.

Minifresing

I dag fikk jeg en liten samling med fresepinner og graveringspinner i posten. Det var litt forskjellige størrelser, men de jeg syntes var mest interessante var 1mm endefres i karbidstål, spesiallaget for aluminium. Jeg har aldri prøvd så liten fresepinne før da det er vrient på en manuell fres å ikke knekke den, så her måtte det prøves.

Jeg laget en passe intetsigende figur som jeg freste ut. Total bredde på hele figuren er 11mm. Firkanten i midten er vel 3x4mm eller noe slikt. Dybden på den ytterste er 0.8mm, og den innerste er ytterligere 1.2mm dyp.

Fresen kuttet som det skulle vært smør. Det er uttrolig hvor bra ting fungerer når man koster på seg skarpe fine verktøy.

Jeg måtte prøve en graveringspinne også, så jeg skrev navnet mitt veldig smått. Hele navnet er ca7-8mm langt. Det er frest ut med en 60graders spiss (den som er på det øverste bildet), og dybden satt jeg til 0.1mm. Det siste viste seg å være litt mye, men det ble uansett ikke så ille.

Mikrodrilling

Fikk en liten samling med micro drillbits i dag. Jeg bestilte 0.3mm, 0.35mm, 0.4mm og 0.5mm for å se hva jeg kunne få til. Spente opp en alu-plate på 2mm og dro i vei med 0.5mm. Det gikk uten problemer. Beregnet kuttet med G-Wizard, og brukte pecking.

0.4mm boret knakk når den brøt gjennom på undersiden. Det kan være flere grunner til det. Først og fremst kan det være anodiseringen på aluminiumen jeg brukte. Den er jo som kjent svært hard. Dernes kan det være litt dårlig alignment mellom spindel aksen og z-aksen, noe som gjør at boret blir ført gjennom litt skjevt. Og til slutt kan det være kast i spindelen. Nå har jeg ikke målt med den aktuelle spennhylsen, men med 6mm og 10mm hylsa var det ca 0.03mm kast ca 2cm ned fra åpningen på spennhylsa. Litt i overkant, ville helst hatt mindre enn 0.005mm, men det skulle gått greit med 0.4mm bor.

Blir nok til at jeg retter opp fresen skikkelig først, og så kan jeg prøve igjen med tynn messingplate, eller aluminium uten anodisering.

Turners kube

Er den ikke fin?

Dette er, såvidt jeg har skjønt, en tradisjonell svenneprøve for unge lovende maskinoperatører. Den er relativt krevende, men med CNC maskin er det ikke veldig vrient. Jeg kan tenke meg at det er en ganske vanskelig ting å lage på manuelle maskiner.

Denne kuben er 36x36x36mm, noe jeg klarte med en presisjon på rundt 0.02mm, noe som er veldig bra. Deretter var det bare å ta for seg hver av de seks sidene med samme programmet. Alt ble frest ut med en 4mm endefres. Det tok litt tid å lage en rett kube først, mest fordi jeg ikke hadde laget et skikkelig program for å planfrese. Tenker jeg lager et lite skript som genererer g-kode for denslags. Men når jeg først hadde en kube med 36mm sider, så tok det ca 13 minutter for hver av de seks sidene. Kunne nok gått litt raskere, men jeg er fremdeles litt tilbakeholden med hvor dype kutt jeg gjør. Hullene ble helt runde, og det er ingen synlige tegn til dødgang der aksene har snudd retning. Ser veldig bra ut.

Jeg tok ikke noe video av prosessen. Grunnen var rett og slett at jeg ville konsentrere meg fullt og helt om å få det riktig. På en manuell fres er det utrolig lett å sveive i feil retning, og dermed ødelegge en del. På en CNC fres er det lett å glemme hvor man har referansepunktet sitt, og dermeg kjøre fresen i høy hastighet inn i en skrustikke eller noe slikt. Det finnes ikke noe som heter idiotsikkert.