Moja konstrukcja jest niewielką obrabiarką numeryczną wykonaną w warunkach
amatorskich, domowych. Wszystko zaczęło się od potrzeby wykonywania płytek
elektronicznych łatwym i tanim sposobem, jak również, same obrabiarki CNC mocno mnie
fascynują i są powiązane z kierunkiem moich studiów - Automatyka i Robotyka.
Idea projektu została zaczerpnięta z urządzenia o nazwie Othermill (zdj.1).
Następnie wykonałem projekt urządzenia dostosowanego do moich potrzeb o nazwie CNC_CUDAK (zdj.2).
zdj.1 Othermill
zdj.2 CNC_CUDAK
Urządzenie nie jest skomplikowane, zostało wykonane z MDF'u o grubości 18mm.
Jest to materiał drewnopochodny, łatwy do obróbki. Również możliwość jego łączenia,
klejenia jest bardzo prosta, nie wymaga to drogich klejów. Prowadnice to wałki o średnicy
8mm wraz z kulkowymi łożyskami liniowymi. Posuw został zrealizowany przy użyciu śrub
trapezowych o średnicy 12mm i skoku 3mm, które są obracane silnikami krokowymi o
momencie 0.7Nm. Jako łącznik wału silnika i śruby posuwowej zostały zastosowane
aluminiowe sprzęgła bezluzowe, a śruby są jednostronnie osadzone na łożyskach kulowych.
Rolę wrzeciona pełni 60 watowa mała wiertarka modelarsko-grawerska. Maksymalna ilość
obrotów wynosi 15000 na minutę.
Elektronika obrabiarki sterowana jest przez komputer przy użyciu LPT, układy które
pełną rolę driverów silników krokowych to TA8435 produkcji TOSHIBA. Wszystko jest
zasilane ze starego zasilacza komputerowego ATX, który również często pełni rolę zasilacza
warsztatowego.
Dostępne pole robocze to 130mm x 180mm x 40mm (długość x szerokość x
wysokość).
Wymiary zewnętrzne korpusu 355mm x 315mm x 380mm (długość x szerokość x wysokość).
Poniżej na zdjęciach przedstawione jest całe urządzenie.
zdj. 3,4 Rzeczywiste zdjęcia urządzenia.
Wykonywanie płytki elektronicznej PCB
Frezowanie płytek to bardzo często spotykana metoda w domowych warsztatach
młodych elektroników. Zapewnia ona dokładność, szybkość wykonania elementu, nie
wymaga dalszej obróbki i jest gotowa do montażu. Metoda ta posiada jednak pewną wadę,
wyfrezowane miejsca między ścieżkami obwodu są bardzo podatne na przywieranie cyny, w
efekcie czego często dochodzi do tworzenia się mostków (zwartych ze sobą ścieżek),
zjawisko to jest mocno niepożądane. Utrudnia montaż naszego układu jak również może
przyczynić się to uszkodzenia komponentów w wyniku zwarcia ścieżek np. w przypadku
elementów montowanych powierzchniowo SMD, gdzie odstęp między poszczególnymi
nóżkami układu jest bardzo mały.
Moja metoda wykonywania płytek jest nieco inna, również zapewnia ona dokładność i
wymaga użycia obrabiarki CNC.
Na początku należy stworzyć projekt naszego obwodu (zdj.7), a następnie przekonwertować
na plik, dzięki któremu obrabiarka będzie mogła wykonać mozaikę ścieżek, jest to G-CODE.
Sposób ten polega na dokładnym pomalowaniu markerem wodoodpornym płytki pokrytej
miedzią, która domyślnie ma być obwodem drukowanym (zdj.9).
Tak przygotowana płytka jest umieszczana w mojej obrabiarce i przy pomocy odpowiedniego
frezu warstwa markera jest zbierana (zdj.10), w efekcie czego ścieżki pozostają pokryte
markerem, a miejsca przerw między ścieżkami nie są zamalowane.
Następnie płytka jest umieszczana w niewielkiej kuwecie fotograficznej i jest zalewana
wytrawiaczem, jest nim nadsiarczan sodowy B327 (zdj. 11).
Po kilku minutach płytka jest wytrawiona.
Następnie należy zmyć pozostałą warstwę markera z płytki przy użyciu acetonu lub innego
rozpuszczalnika oraz wykonać otwory do umieszczenia elementów przewlekanych (zdj.12).
Ostatnią czynnością jest zmontowanie naszego układu (zdj.13).
zdj.7 Schemat ideowy i projekt płytki wykonany w programie Eagle.
zdj.1 Laminat przed pomalowaniem.
zdj.9 Laminat pokryty markerem.
zdj.10 Frezowanie mozaiki ścieżek.
zdj.11 Trawinie płytki.
zdj.12 Płytka z otworami montażowymi.
zdj.13 Gotowy zmontowany układ.
Dlaczego taka metoda wykonywania obwodów drukowanych?
Ponieważ:
- zapewnia ona dokładność,
- nie jest pracochłonna, prawie wszystko odbywa się automatycznie,
- umożliwia szybkie prototypowanie własnych projektów,
- również ta metoda umożliwia wykonywanie płytek elektronicznych na obrabiarkach, które
mogą sobie nie poradzić z frezowaniem laminatu szklanego, który jest twardym materiałem
(wymaga to wysokich momentów obrotowych silników odpowiadających za posuw, jak
również wymagana jest duża moc i wysoka prędkość obrotowa wrzeciona do frezowania),
- przy odpowiednim przystosowaniu urządzenia takie projekty również można by wykonywać
na drukarkach 3D;
Możliwości mojej obrabiarki nie kończą sie wyłącznie na wykonywaniu obwodów
drukowanych.
Kolejnym trafnym wykorzystaniem urządzenia jest grawerowanie na plexiglasie i na szkle
typu lacobel, jest to szkło kolorowe, jednostronnie malowane. Grawerowanie na tym szkle
odbywa sie na podobnej zasadzie, jak w przypadku płytek. Niepotrzebny lakier jest
zfrezowywany ze szkła, w efekcie czego pozostaje w danym miejscu samo szkło.
zdj.14. Grawerowanie na szkle typu lacobel.
amatorskich, domowych. Wszystko zaczęło się od potrzeby wykonywania płytek
elektronicznych łatwym i tanim sposobem, jak również, same obrabiarki CNC mocno mnie
fascynują i są powiązane z kierunkiem moich studiów - Automatyka i Robotyka.
Idea projektu została zaczerpnięta z urządzenia o nazwie Othermill (zdj.1).
Następnie wykonałem projekt urządzenia dostosowanego do moich potrzeb o nazwie CNC_CUDAK (zdj.2).
zdj.1 Othermill
zdj.2 CNC_CUDAK
Urządzenie nie jest skomplikowane, zostało wykonane z MDF'u o grubości 18mm.
Jest to materiał drewnopochodny, łatwy do obróbki. Również możliwość jego łączenia,
klejenia jest bardzo prosta, nie wymaga to drogich klejów. Prowadnice to wałki o średnicy
8mm wraz z kulkowymi łożyskami liniowymi. Posuw został zrealizowany przy użyciu śrub
trapezowych o średnicy 12mm i skoku 3mm, które są obracane silnikami krokowymi o
momencie 0.7Nm. Jako łącznik wału silnika i śruby posuwowej zostały zastosowane
aluminiowe sprzęgła bezluzowe, a śruby są jednostronnie osadzone na łożyskach kulowych.
Rolę wrzeciona pełni 60 watowa mała wiertarka modelarsko-grawerska. Maksymalna ilość
obrotów wynosi 15000 na minutę.
Elektronika obrabiarki sterowana jest przez komputer przy użyciu LPT, układy które
pełną rolę driverów silników krokowych to TA8435 produkcji TOSHIBA. Wszystko jest
zasilane ze starego zasilacza komputerowego ATX, który również często pełni rolę zasilacza
warsztatowego.
Dostępne pole robocze to 130mm x 180mm x 40mm (długość x szerokość x
wysokość).
Wymiary zewnętrzne korpusu 355mm x 315mm x 380mm (długość x szerokość x wysokość).
Poniżej na zdjęciach przedstawione jest całe urządzenie.
zdj. 3,4 Rzeczywiste zdjęcia urządzenia.
Wykonywanie płytki elektronicznej PCB
Frezowanie płytek to bardzo często spotykana metoda w domowych warsztatach
młodych elektroników. Zapewnia ona dokładność, szybkość wykonania elementu, nie
wymaga dalszej obróbki i jest gotowa do montażu. Metoda ta posiada jednak pewną wadę,
wyfrezowane miejsca między ścieżkami obwodu są bardzo podatne na przywieranie cyny, w
efekcie czego często dochodzi do tworzenia się mostków (zwartych ze sobą ścieżek),
zjawisko to jest mocno niepożądane. Utrudnia montaż naszego układu jak również może
przyczynić się to uszkodzenia komponentów w wyniku zwarcia ścieżek np. w przypadku
elementów montowanych powierzchniowo SMD, gdzie odstęp między poszczególnymi
nóżkami układu jest bardzo mały.
Moja metoda wykonywania płytek jest nieco inna, również zapewnia ona dokładność i
wymaga użycia obrabiarki CNC.
Na początku należy stworzyć projekt naszego obwodu (zdj.7), a następnie przekonwertować
na plik, dzięki któremu obrabiarka będzie mogła wykonać mozaikę ścieżek, jest to G-CODE.
Sposób ten polega na dokładnym pomalowaniu markerem wodoodpornym płytki pokrytej
miedzią, która domyślnie ma być obwodem drukowanym (zdj.9).
Tak przygotowana płytka jest umieszczana w mojej obrabiarce i przy pomocy odpowiedniego
frezu warstwa markera jest zbierana (zdj.10), w efekcie czego ścieżki pozostają pokryte
markerem, a miejsca przerw między ścieżkami nie są zamalowane.
Następnie płytka jest umieszczana w niewielkiej kuwecie fotograficznej i jest zalewana
wytrawiaczem, jest nim nadsiarczan sodowy B327 (zdj. 11).
Po kilku minutach płytka jest wytrawiona.
Następnie należy zmyć pozostałą warstwę markera z płytki przy użyciu acetonu lub innego
rozpuszczalnika oraz wykonać otwory do umieszczenia elementów przewlekanych (zdj.12).
Ostatnią czynnością jest zmontowanie naszego układu (zdj.13).
zdj.7 Schemat ideowy i projekt płytki wykonany w programie Eagle.
zdj.1 Laminat przed pomalowaniem.
zdj.9 Laminat pokryty markerem.
zdj.10 Frezowanie mozaiki ścieżek.
zdj.11 Trawinie płytki.
zdj.12 Płytka z otworami montażowymi.
zdj.13 Gotowy zmontowany układ.
Dlaczego taka metoda wykonywania obwodów drukowanych?
Ponieważ:
- zapewnia ona dokładność,
- nie jest pracochłonna, prawie wszystko odbywa się automatycznie,
- umożliwia szybkie prototypowanie własnych projektów,
- również ta metoda umożliwia wykonywanie płytek elektronicznych na obrabiarkach, które
mogą sobie nie poradzić z frezowaniem laminatu szklanego, który jest twardym materiałem
(wymaga to wysokich momentów obrotowych silników odpowiadających za posuw, jak
również wymagana jest duża moc i wysoka prędkość obrotowa wrzeciona do frezowania),
- przy odpowiednim przystosowaniu urządzenia takie projekty również można by wykonywać
na drukarkach 3D;
Możliwości mojej obrabiarki nie kończą sie wyłącznie na wykonywaniu obwodów
drukowanych.
Kolejnym trafnym wykorzystaniem urządzenia jest grawerowanie na plexiglasie i na szkle
typu lacobel, jest to szkło kolorowe, jednostronnie malowane. Grawerowanie na tym szkle
odbywa sie na podobnej zasadzie, jak w przypadku płytek. Niepotrzebny lakier jest
zfrezowywany ze szkła, w efekcie czego pozostaje w danym miejscu samo szkło.
zdj.14. Grawerowanie na szkle typu lacobel.
Fajne? Ranking DIY
