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PCB哥教你做雕刻机(9)- 如何雕刻电路板

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发表于 2019-3-19 13:25:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在今天的雕刻机专题中,PCB哥将一步步讲述如何使用雕刻机来雕刻出一块电路板,严格地讲,今天主要是带大家用软件生成雕刻机可用的G代码,相信这对很多电子爱好者来说,是一个很有用的技能。

点击文中的步骤截图,可放大查看截图内容。

相比上期的浮雕操作,雕刻电路板需要完成的步骤较多,过程截图也较多,文末将放出PCB哥特意为大家准备的CopperCAM 2019最新汉化版本的软件资源。

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 雕刻法的优点 

很多爱好者都自己亲手做过电路板,比较常见的操作有感光法或者热转印法,然后用化学方法进行蚀刻,在经过了“覆铜板覆膜-打印菲林-曝光-显影-蚀刻-脱膜-打过孔”等一系列步骤后,才可以得到想要的PCB板,精度较高;热转印法做PCB相对会简单一些,一台激光打印机和热转印机还是需要的,没有热转印机或者热塑机,一把电熨斗总是要有的,且精度相比感光法要低一些。

而使用雕刻机直接雕刻电路板的方式,相比上面两种方法,可以很好地减少制作的中间步骤,它只需要将G代码(分为线路、过孔、切割三种)导入雕刻机,就可以得到一块精度很高的电路板了,当然,前提是你要有一台雕刻机。

想做一台雕刻机的童鞋,前几期的专题内容了解一下先。ingFang SC", "Hiragino Sans GB", "Microsoft YaHei UI", "Microsoft YaHei", Arial, sans-serif;font-size: 17px;">

雕刻法另外一个好处,体现在打过孔和异形板的切割方面,使用雕刻法做PCB板,相比手工打孔,可以更好地保证打孔的精度,还可以轻松切割出各种形状特殊的电路板,而如果用化学法手工制作特殊形状的电路板,难度和精度都会成为爱好者们不小的问题。

 绘制PCB图 

这次我们依旧使用Altium Designer 2018完成PCB图的绘制。

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这次要完成雕刻的是PCB哥的工作室中控主机的主板,通过这台中控主机,工作室的各个不同功能分区的电源供电、灯光、电脑、UPS等就都可以实现集中管理和控制了,同时主机也设计了工作室电力信息和环境温湿度的监测模块,作为各分区电源和灯光等受控设备管理之外的系统功能补充,可以实时掌握工作室的用电情况和环境温湿度数据。目前这台中控主机的DIY已经全部完成,制作过程和经验会在下期内容中分享给各位。

 了解Gerber文件 

在正式开始我们今天的讲述之前,我们很有必要首先了解一下有关Gerber的知识。

一般情况下,PCB行业比较流行的做法就是将PCB文件转换为Gerber文件和钻孔数据,然后将转换好的文件发送给PCB工厂,这么做到底是为什么呢?这是因为,将PCB文件转换成的GERBER文件发送给PCB工厂相比将自己完成的PCB源文件直接发出去的另一个重要作用,就是这样可以有效地保护自己的劳动成果甚至机密不被窃取。

Gerber其实是一种文件格式,是PCB行业软件描述线路板(线路层、阻焊层、字符层等)图像及钻、铣数据的文档格式集合,是PCB行业图像转换的标准格式。

Gerber有三种格式:Gerber X2,这是最新的Gerber格式;以及RS-274X(扩展Gerber格式)和老式的RS-274-D格式(也称标准Gerber格式)。

三种Gerber格式的区别:

RS-274D是EIA 的 RS-274D 标准码所衍生的用于控制多领域数控机床的数据格式。Gerber RS-274D用于控制矢量光绘机,该机器是二维数控机床。Gerber RS-274D是包含了控制码及X,Y坐标的ASCII格式。这种格式在20世纪60、70年代被研制出来控制矢量光绘机,只支持简单的图像操作,已经跟不上技术的发展,所以,RS-274D格式正在逐渐被废弃,并被RS-274X所代替。

RS-274X也称扩展Gerber格式,目前是应用最普遍的Gerber格式,它包含了线路板各层图像的完整描述,具有线路板图形成像需要的所有元素,是二维矢量图像描述格式,也是目前线路板行业图像描述的标准格式。 

相比上面两种Gerber文件格式,最新的Gerber X2格式还可以插入PCB板的层叠信息和属性,是现在最新的Gerber格式。

 生成Gerber文件 

了解了Gerber文件的一些知识,我们首先来生成所需的Gerber文件,这是生成雕刻刀路的关键步骤。

1、运行Altium Designer 18;

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2、打开已经绘制完成的PCB图;

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3、我们需要首先设置PCB板的原点,这是一个参考点,推荐选择左下角或者右下角作为PCB板的原点;

菜单操作:[编辑]-[原点]-[设置],然后点击PCB图上的一个角。

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4、开始输出Gerber文件;

菜单操作: [文件]-[制造输出]-[Gerber Files]

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5、设置Gerber输出参数,有兴趣的可以阅读一下对话框上的说明

(Units:inches;Format:2:3)

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6、设置层,在这个页面,我们需要选择输出的Gerber包含哪些层,根据需要设置即可;

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7、点击OK按钮后,系统便会生成CAM文件,这里还并不是我们需要的Gerber文件,你可以先核对一下显示出的图样是否正确;

5be74a815bc235ddf2239622065ba1c0.jpg

8、如果CAM显示出的图样正确无误,那么,我们就可以导出Gerber文件了;

菜单操作:[文件]-[导出]-[Gerber]

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9、导出之前,还是需要进行必要的设置,参数需要和前面的输出设置应保持一致。注意:单位不要弄错;

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10、点击OK按钮后,系统弹出保存对话框,我们可以保存线路的Gerber文件;

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11、上面的步骤,我们得到了线路的Gerber文件,我们还需要钻孔和切割的数据文件,所以,我们需要回到PCB,进行过孔文件的输出操作;

菜单操作:[文件]-[制造输出]-[NC Drill Files]

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12、输出之前,仍然是需要对过孔文件的输出格式进行设置,这里的参数,也需要和线路Gerber输出的参数保持一致;

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13、设置好参数和单位,我们还需要进行导出的设置,点击Units...

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14、钻孔文件的导出设置,同样,请保持设置参数的一致;

f9802f68d540ebbbbff1455f393e9f0d.jpg

15、点击OK按钮,系统会生成过孔的CAM文件,这和线路Gerber生成时的情况是一样的;

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16、导出钻孔文件;

菜单操作:[文件]-[导出]-[保存钻孔]

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17、下拉菜单需要要生成的层;

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18、保存钻孔文件。

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至此,雕刻所需的线缆Gerber和钻孔文件已经导出完成。

 CopperCAM 2019汉化安装 

旧版本的CopperCAM和AD18导出的Gerber可能会存在兼容性问题,所以,PCB哥找了很长时间最新的CopperCAM软件,但并没有找到可以拿来研究学习的可用版本,更没有找到汉化版本。但这似乎难不倒我们,然后,PCB哥用了一天时间,完成了最新的CopperCAM 2019的汉化工作。

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最新的汉化版本已经分享,大家可以通过“电子DIY创易联盟”公众平台的消息页面回复“CC19”获取最新的汉化版本。

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 CopperCAM生成G代码 

有了Gerber文件和钻孔文件,下面我们就可以生成雕刻刀路了:

1、运行CopperCAM 2019;

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2、打开刚刚生成的线路Gerber文件;

菜单操作:[文件]-[打开]-[新建电路图]

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3、弹出文件对话框,选择刚刚生成的Gerber文件;

(后缀:.GBL)

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4、添加过孔文件;

菜单操作:[文件]-[打开]-[钻孔文件]

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5、弹出文件对话框,选择生成的钻孔文件;

(后缀:.drl

4fb85c25553589e12cc1f89f1d2bd704.jpg

6、检查焊盘和过孔是否已经自动对齐,如果前面的Gerber文件输出过程操作无误,一般都会自动对齐,请点击[是];

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对齐的过孔和PCB

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7、在刀具库添加刀具;

菜单操作:[参数设置]-[刀具库]

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打开刀具库,添加一把尖刀,用来雕刻PCB线路;

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添加一把铣刀,用来钻孔,同样可以另外添加一把粗一些的铣刀,用来完成PCB板的切割;

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8、刀具添加完成后,开始设置项目所使用的刀具;

菜单操作:[参数设置]-[选择刀具]

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选择各场景下所使用的刀具

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9、翻转PCB,这一步请根据实际情况进行设置,不用过多解释;

菜单操作:[文件]-[水平翻转]

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10、计算刀路;

菜单操作:[机器/雕刻机]-[计算刀路]

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11、在开始计算刀路之前,还需要进行刀路参数的相关设置;

PS:连接线隔离次数,简单的理解,是指线路部分的雕刻次数,一般设置为1即可,此数值设置越大,线路部分的敷铜被铣削的程度就越大。

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12、点击确定后,就会看到PCB板的简单渲染效果了;

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13、生成NC代码;

菜单操作:[机器/雕刻机]-[生成NC代码]

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14、选择输出类型;

Engraving layer:线路

Drilling:钻孔

Cutting OUT:切割

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15、保存线路雕刻用的NC代码文件;

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16、重复第14步,选择Drilling,导出钻孔用NC代码;

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17、保存钻孔用的NC代码;

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18、输出切割数据;

菜单操作:[机器/雕刻机]-[板子轮廓]-[切割整板]

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19、生成切割用G代码;

菜单操作:[机器/雕刻机]-[生成NC代码]

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20、选择切割,如果下拉菜单中没有Cutting out,请先进行第18步操作

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21、保存文件

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至此,我们得到了雕刻用的G代码,共三个文件:线路、钻孔、切割。

 雕刻完成 

按照1线路-2钻孔-3切割的加工顺序,将上面得到的三个G代码文件依次导入MACH3控制软件完成电路板的加工。

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下面是雕刻完成的电路板。

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下期内容,我们用今天雕刻完成的电路板开始工作室中控主机的DIY,下期再见!

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再提醒一下:看到这里还没有看到CopperCAM 2019汉化版软件资源获取方法的兄弟姐妹注意了,你可以在联盟公众号消息页面回复“CC19”获取最新的汉化版本。


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