基于Masercam的PCB板雕刻加工在数控铣床上的实现
2017-04-08曹军
PCB板的制作加工和DIY有多种方法,常见的有热转印、感光膜显影、雕刻机雕刻等多种。热转印、感光膜显影都是先通过某种方式将绘制好的PCB“转印”到覆铜板上,通过油墨等将电路走线部分的铜箔保护起来,然后通过蚀刻方式腐蚀掉不需要的部分从而保留电路走线。热转印以及感光膜显影因为价格低廉、制作周期短而且制作精度相对较高,已经广泛的被广大的电子爱好者们使用。雕刻机雕刻PCB板是雕刻方法实现自动加工。
PCB板的制作mastercam数控编程ProtelDXPAtrium DesignerGerber光刻文件文件转换在研发的工作中,我们经常会遇见需要制作测试用电路板的情况。测试用电路板用量小,制作周期段,经常需要更改设计,不适合委托制作商制作印刷电路板。当然,多个短周期的印刷电路板制作费用成本也不低。一般科研院所和学校等研发机构都有数控铣床,PCB电路板雕刻可用轮廓铣削或区域铣削(挖槽)功能完成。基于上述因素,可以考虑用CNC数控铣床做雕刻电路板。
数控铣床加工要求用G代码来实现。G代码由通过图纸自动编程来生成。所以,只需解决图纸或者获得G代码就可以实现PCB板的数控加工。
CAM350、Copper Cam等电路板专业加工软件可以通过转换由ProtelDXP、Atrium Designer等PCB设计软件生成的Gerber文件(光刻文件)生成G代码。数控机床从业者不一定会掌握这些专用软件。这里不做详细探讨。
本文探讨基于Master cam数控编程方法和数控铣床的加工实现。
一、编程图纸的获得
PCB板用于数控编程的图纸可以由打印好的PDF文件(由Protel、DXP、Altium Designer等PCB设计软件生成)、BMP文件(网络图片)甚至手绘的PCB板照片通过第三方矢量转化软件*Algolab Photo Vector获得DXF文件。当然也可以是CAXA,CAD等软件直接设计绘图获得或转档生成。
ProtelDXP、Altium Designer等PCB设计软件在PCB编辑状态下另存文件為DXF档(AUTOCAD文件)就是可行方法。
Master cam软件通过file(文件)——converters(转换)——Autodesk(AUTOCAD文件)——read files(读取)来读取上述转换的DXF文件。转换后保存为*.mc9等Master cam格式文件。
二、Master cam刀具路径的生成
Master cam软件中,通过Tool paths(刀具路径)设定——Contour(轮廓铣削)来生成刀具路径,通过后置处理生成G代码。铣削后获得走线路径和敷铜隔离的电路板(效果图见图1)。
如果刀具路径不复杂,电路板面积较小可以生成pocket(挖槽)来生成G代码。铣削后获得去除敷铜的走线路径电路板(效果图见图2)。
三、刀具的选用与加工参数设定
刀具选用刀尖半径0.2的圆锥雕铣刀如图3所示。具工艺参数(tool parameters)设定如下:
【Feed rate】100,走刀进给率100mm//min【plunge arte】80,垂直下刀进给率80mm//min;
【Retractrate】300,快速抬刀300mm//min【tool dia】0.2,刀具直径0.2mm;
【spindle】1000,主轴转速1000r/min。
轮廓铣削参数(contour parameters)设定如下:
【Compensation type:】computer;刀具半径补偿类型:电脑
【Retrac…】10;快速下刀距离10mm,【Feed plane…】3;安全高度3mm;
【top of stock…】0;工件表面高度0,【Depth…】-0.2铣削深度-0.2mm;
【Compensation direction:】left;刀具半径补偿方向:左刀补
工艺参数仅供参考,可以根据自己的机床设定。图四是数控铣床加工过程图。
这种采用数控铣床雕刻加工PCB板的方法适合电子DIY爱好者,院校、科研单位单件小批生产,设计加工周期短,制作成本底,可以就近生产,无需操作者掌握专用软件和专用设备在数控设备普及的现有条件下不失为一种PCB板的“便捷”制造方式。
【】内容为Mastercam V9软件设定参数;
*矢量转化软件Algolab Photo Vector用法见拙作《基于Mastercam和CAXA版线切割的快走丝线切割自动编程》。
参考文献:
\[1\]王正勇.Protel实用教程DXP.高等教育出版社.
\[2\]曹军.基于Mastercam和CAXA版线切割的快走丝线切割自动编程.数字通讯世界,2016,(05).