Leiterplatte in CNC-System selbst erstellen

Hardware

Die folgende Anleitung basiert auf einer 3018Pro CNC Maschine. Die Geräte können als güsntige Bausätze im Internet bestellt werden.

Kalibrierung der Hardware

Im Mikroconrtoller der CNC-Maschine sind verschiedene Konstanten gespeichert, mit denen die Maschine kalibriert wird.
Unter Window.Console kann die Bedienkonsole geöffnet werden.
Mit dem Befehl $$ werden die Konstanten angezeigt.
Zur Sicherheit kopieren wir diese Angaben und speichern sie in einer Textdatei.

x-Achse kalibrieren

Wir ermitteln, wie viele Rotationsschritte der Schrittmotor machen muss, um die Spindel 1 mm nach rechts oder links zu bewegen.

1. Lege ein Brett auf die Fläche.
2. Klebe einen 22 cm langen Streifen Malerkrepp auf das Holz.
3. Steche die Spindel an der linken Seite des Krepps ein.
4. Hebe die Spindel an.
5. Lasse sie 200 mm nach rechts fahren
6. Steche sie wieder in den Krepp.
7. Messe den Abstand zwischen den beiden Punkten auf dem Krepp. (Bsp.: 203 mm)
8. Ermittle den Umrechnungsfaktor nach folgender Formel:
   U(neu)=U(alt) * 200/203
9. Trage den neuen Wert mit $100 = U(neu) ein.
10. Überprüfe den Eintrag mit $$

y-Achse kalibrieren

Analog kalibrieren wir die y-Achse und tragen den Wert mit $101 ein.

Software

Neben Fritzing sind noch zwei Programme nötig:

1. Flatcam: Wandelt die Gerber-Dateien aus Fritzing in GCode-Dateien um, mit denen die Fräse gesteuert werden kann.
   Die Software ist leider schon sehr alt und die Installation scheitert an veralteten Python-Bibliotheken, die nicht mehr geladen werden können.
   Unter https://drive.google.com/drive/folders/1sCBYOjP_K2XKYgDagDPQqvY4xDjRxZQf kann eine Installationsdatei für Windows heruntergeladen werden.

2. Universal Gode Sender: Schickt die GCOde-Dateien an die Fräse und steuert sie.
   (https://github.com/winder/Universal-G-Code-Sender?tab=readme-ov-file)

Entwurf und Erstellen der PCBs

Fritzing

Beim Entwurf der Platine sind folgende Punkte zu beachten:

1. Die Leiterbahnen dürfen sich nicht kreuzen. Wenn es nicht anders geht, müssen zwei Endpins gesetzt werden, zwischen die später ein isoliertes Kabel gelötet wird.
2. Alle Leiterbahnen müssen auf der Oberseite liegen
3. Alle Leiterbahnen müssen extradick sein:
   1. Routing.AlleLeiterbahnenAuswählen
   2. Im Inspektorfenster Extradick (48 mil) einstellen.
4. Die Abstände zwischen den Leiterbahnen sollten möglichst genauso groß sein, wie ihre Dicke
5. Die Löcher von Schraubsockeln müssen groß sein. Im Inspektorfenster unter Lochgröße:
   1. Lochdurchmesser: 2 mm
   2. Ringdicke: 1 mm

Datei.Export für Produktion: Gerber files

FlatCam

Dateien laden

1. File.Open.Gerber Files
   1. ...copperTop.gtl
2. File.Open.Excellon
   1. ...drill.txt

Inhalte spiegeln

1. ... copperTop und ...drill markieren.
2. Y drücken zum Spiegeln

GCode erzeugen

1. Doppelklick auf ...copperTop.gtl

   1. Durchmesser des Fräswerkzeuges einstellen:

      1. Tool dia: 0,1
      2. Passes: 2
      3. Pass overlay: 10%
         Bei einem zu großen Durchmesser fährt die Fräse nicht mehr alle Kreisbögen aus. Durch die vier Durchgänge wird das gesamte Kupfer zwischen benachbarten Kontakten entfernt.

   2. Isolierungsgeometrie erzeugen:
      Klick auf "Generate Isolationgeometrie"

   3. Einstellungen prüfen:

      1. CutZ: -0,2
         Frästiefe: 0,2 mm
      2. Spindle Speed: 2000
         Drehzahl der Spindel

   4. GCode erzeugen

      1. Generate CNCJob Object
      2. Save CNCCode
         Dateityp: GCode

2. Doppelklick auf ...drill.txt

   1. Einstellungen überprüfen
      1. CutZ: -2
         Frästiefe: 2 mm
      2. Spindle Speed: 2000
         Drehzahl der Spindel
      3. Drill tool dia: 0,8
         Durchmesser des Bohrers
      4. Z-Feed: 50
         Geschwindigkeit in der Z-Achse
   2. GCode erzeugen
      1. Klicke auf Create Drills GCode
      2. Save CNCCode
         Dateityp: GCode

3. Drilldateien anpassen
   Mit dem Drilleditor kann die GCODE-Datei mit den Bohrungen in mehrere Dateien aufgeteilt werden.
   Damit können Bohrungen mit verschieden dicken Bohrern erzeugt werden:

   • 0,8 mm für weibliche Buchsenleisten
   • 1,0 mm für männliche Steckerleisten
   • 1,4 mm für Schraubsockel

4. Ausschneidepfad erzeugen

   1. Doppelklick auf ...copperTop.gtl
   2. Klick auf Cutout tool
      1. Fräsetiefe überprüfen
      2. Generate Rectangular Geometrie
   3. Doppelklick auf Geometrie...cutout
      1. CutZ -2
      2. Spindelgeschwindigkeit 2000
      3. Tool Diameter 1,4
      4. Margin 1,0
      5. Gap Size: 1,0
      6. Create Rectangular Geometry
   4. Generate CNCJob object
      1. Doppelklick auf ..._cutout
      2. Generate CNC-Object
      3. Save CNC Code

Universal GCode Sender

Z-Achse nivellieren

• Spindel mit Krokoklemme mit A5 verbinden.
• Cu-Platte mit Krokoklemme mit GND verbiden
• Unter Tools.Plugins.Installed prüfen, ob Probe Manager aktiviert ist.
• Machine.Probe.Probe and Zero Z
  • Prüfen, ob Touch plate Thickness auf 0 eingestellt ist.
  • Probe durchführen lassen

X- und Y-Achse nivellieren

• Spindel in die linke vordere Ecke der Platine fahren (-X, -Y)
• Zero X und Zero Y anklicken

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