Piirilevyjyrsintä

Piirilevyjyrsinnän työvaiheet

Piirilevylayoutin suunnittelu

• Piirilevylayoutin suositusspeksit:
  • track: 0.5mm, trackien isolaatiot 0.4mm, pad 0805 (=2mmx1.2 mm padit. 1)
  • Hacklab piirilevyjyrsinnän peruskonfiguraatiossa oletuksena, että kaikki PTH (=kupari) reijät ovat saman kokoisia. Samoin kaikki NPTH (=kiinnitys= ei-kupari) reijät saman kokoisia. 2)
• Piirilevyn sijoittaminen koordinaatistoon 3)
  • Yksipuoleisen piirilevyllä origo sijoitetaan piirilevyn vasempaan alanurkkaan
  • Kaksipuoleisella origo sijoitetaan piirilevyn alareunan keskikohtaan. Kaksipuoleisen piirilevyn kohdistamista varten Y-akselille kaksi via:aa: 4)
    • Toinen y-akselille kohtaan X=0, Y=-3 mm
    • ja toinen Y-akselille 3 mm piirilevyn yläreunan yläpuolelle.
• Piirilevyn layoutin suunnittelun lopputuloksena projektin PROJ Gerber -tiedostot 5)
  • PROJ_F_Cu.gbr: etupuolen kuparikerros
  • PROJ_B_Cu.gbr: takapuolen kuparikerros
  • PROJ_Edge_Cuts.gbr: piirilevyn reunat
  • PROJ_PTH.drl: kuparireikien (Plated Through Hole) porausohjeet
  • PROJ_NPTH.drl: ei kuparireikien (Non Plated Through Hole) porausohjeet

---

1) Käytännössä näillä spekseillä pädien välistä olevat vedot eivät onnistu.
2) Erikokoisten reikien käyttö piirilevyssä ks. #reijitys
3) CAM - työkalun konfiguraatiossa mahdollista, että CAM -työkalu siirtää piirilevyn origon automaagisesti jyrsinnän kannalta oikeaan kohtaa. Lab jyrsintäputkessa tätä toimintoa ei ole käytetty.
4) 3mm tulee siitä, että Lab:in jyrsintäputkessa vakioitu reunan jyrsintätuokalu 2mm. Kohdistus viat 1mm tämän työkalun ulkopuolelle.
5) Tiedostot =ei zip paketti. Lab:in jyrsintäputkeen ei tuettuna zip -paketin purkua.

Gerber tiedostojen muokkaaminen jyrsinnän gcode:ksi

Työvaiheet Gerber muuntamiseksi gcodeksi:

• Projektin PROJ Gerber -tiedostot ( PROJ_F_Cu.gbr, PROJ_B_Cu.gbr, PROJ_Edge_ts.gbr, PROJ_PTH.drl, PROJ_NPTH.drl) kopioidaan etool -työkalun 01-gerber -hakemistoon 1)
• etool -työkalun avulla muunnetaan projektin PROJ 01-gerber -hakemistossa olevat Gerber tiedostot gcode -tiedostoiksi 02-ngc -hakemistoon. Tuloksena: 2)
  • PROJ_F_Cu.ngc: etupuolen kuparikerroksen jyrsintä
  • PROJ_B_Cu.ngc: takapuolen kuparikerroksen jyrsintä
  • PROJ_Edge_Cuts.ngc: piirilevyn reunojen jyrsintä
  • PROJ_PTH.ngc: kuparireikien (Plated Through Hole) porausohjeet
  • PROJ_NPTH.ngc: ei kuparireikien (Non Plated Through Hole) porausohjeet
• Kaksipuoleisella piirilevylle tuotetaan lisäksi erillinen poraustiedosto PROJ_PTH-ALIGN.ngc, jolla X=0 akselilla olevat kohdistus -viat porataan syvemmiksi kuin piirilevyllä olevat normaalit viat. 3)
• Simulaattorin avulla varmistetaan hakemistossa 02-ngc olevien gcode -tiedostojen oikeellisuus. Erityisesti varmistettava kohdistus -viojen porauskoodin PROJ_PTH-ALIGN.ngc oikeellisuus. 4)
• Simulaattorivarmennuksen jälkeen gcode -tiedostot (PROJ_F_Cu.ngc, PROJ_Edge_Cuts.ngc, PROJ_PTH.ngc, PROJ_NPTH.ngc, kaksipuoleisella piirilevyillä lisäksi PROJ_B_Cu.ngc ja PROJ_PTH-ALIGN.ngc) kopioidaan tikulle siirrettäväksi jyrsintäkoneelle.

---

1) Jos piirilevyn suunnittelutyökalu ja etool -työkalu asennettu samaan koneeseen niin Gerber -tiedostot voidaan ohjata tulemaan automaagisesti 01-gerber -hakemistoon
2) etool.cmd gerber PROJ -komento
3) etool.cmd adrill PROJ -komento. Käynnistää skriptin, jonka oikeellisuudesta ei ole varmuutta: Tarkista simulaattorilla ja korjaa tarvittaessa käsin!!!
4) etool.cmd simulator komento käynnistää linuxcnc -simulaattorin.

Jyrsintä

Jyrsinnän työvaiheet:

• Siirrä gcode -tiedostot (PROJ_F_Cu.ngc, PROJ_Edge_Cuts.ngc, PROJ_PTH.ngc, PROJ_NPTH.ngc, kaksipuoleisella piirilevyillä lisäksi PROJ_B_Cu.ngc ja PROJ_PTH-ALIGN.ngc) tikulla jyrsintäkoneelle.
• Kiinnitä riittävän suuri piirilevyaihio kaksipuoleisella teipillä puualustaan, joka on tukavasti kiinni jyrsijän pöydässä.
• Aseta jyrsijän origo (Touch off X=0,Y=0) piirilevyaihiolle kohtaan, johon haluat piirilevyn origon sijoittuvan
• Piirilevyn gcode jyrsintä:

1. Etupuolen kuparin jyrsintä (PROJ_F_Cu.ngc). 1)
2. Jos kaksipuoleinen piirilevy:
   1. poraa kohdisusreijät PROJ_PTH-ALIGN.ngc) 2)
   2. käännä piirilevy. Ennen kääntämistä huomioi missä kohdistusreijät sijaitsevat, jotta osaat kohdistaa piirilevyn puualustalla oikeaan kohtaan kääntämämisen jälkeen.
   3. Takapuolen kuparin jyrsintä (PROJ_B_Cu.ngc) 1)
   4. Käännä piirilevy takaisin etupuolelle (jälleen kohdistus kohdistusreikien avulla puualustalle)
3. Poraa kuparireijät: PROJ_PTH.ngc 2)
4. Poraa kiinnitysrejät:PROJ_NPTH.ngc 2)
5. Leikkaa piirilevyn reunat PROJ_Edge_Cuts.ngc. 2)

---

1) Ennen jyrsinnän käynnistystä terän vaihto ja z-koordinaatin asetus ja proben tarkistus. Proben tarkistus: proben kytkentäliuska ottaa kiinni piirilevyaihioon, proben kytkentäliuskasta lähtee johto joka menee hiillen koteloon. Jos vielä lisävarmistusta halua niin proben tilan saa käyttöliittymään näkyviin ja hiilen kyljessä olevassa rasiassa on maadoitusnappi probesignaalin testaamista varten.
2) Ennen jyrsinnän käynnistystä terän vaihto ja z-koordinaatin asetus.

Piirilevyn jälkikäsittely

• Reunojen siivous ja mahdollinen hionta

• Tarkista mikroskoopille jyysteet ja oikosulut, tasaa mahdolliset purskeet

Piirilevyjyrsinnän työkaluohjeet

Piirilevysuunnitteluohjelmat

• KiCad 1)
  • File -> Plot -toiminnon dialogissa "Use extended X2 format" ruksi poistetaan
  • Jos käytät Lab:in hiljaisen huoneen PC:tä niin Output directory: C:\Users\hacklab\Documents\etool\01-gerber. Kopioi Ggerber -tiedostot tähän hakemistoon, jos teet piirilevysuunnittelun muussa ympäristössä ja haluat käyttää hiljaisen huoneen PC työasemaa gerber->gcode muunnoksen tekemiseen.

• Muiden piirilevysuunnitteluohjelmien tekeminen Gerber -tiedostojen käyttö saattaa onnistua, mutta ei ole testattu.

---

1) TODO Suunnittelukriteerien toteutus KiCad työkaluun.

Etool työkalu

etool -työkalu https://github.com/jarjuk/etool

etool työkalun käyttö hiljaisen huoneen PC -työasemalla

etool -työkalu on asennettu hiljaisen huoneen Windows 10 PC -työasemaan. Työkalun käynnistysskripti sijaitsee hakemistossa C:\Users\hacklab\hacklab\bin\etool.cmd ja sen datahakemisto on C:\Users\hacklab\Documents\etool. Hakemistosta C:\Users\hacklab\Documents\etool löytyvät

• konfiguraatiotiedosto pcb2gcode.ini: gerber -> gcode -muunnoksen CAM -parametrit
• konfiguraatiotiedosto pcb2gcode-control.template: gerber tiedostojen nimeämissännöt
• datahakemisto 01-gerber: gerber -> gcode -muunnoksen input hakemisto
• datahakemisto 02-ngc: gerber -> gcode -muunnoksen output hakemisto

etool.cmd skripti käynnistäminen, esimerkiksi tuplaklikkamalla työpöydällä olevaa ShortCut -linkkiä

• tulostaa käyttöohjeen ja
• avaa komentotulkin, jolla voit suoritaa mm. komennot
  • etool.cmd --help : käyttöohjeen (uudelleen) tulostaminen
  • etool.cmd cleanup : datahakemistojen 01-gerber, 02-ngc siivous. Mitään datoja EI kannata säilyttää tuolla ne putsautuu jatkuvasti
  • etool.cmd ls: datahakemistojen 01-gerber, 02-ngc hakemistolistaus
  • etool.cmd gerber PROJ: Projektin PROJ gerbereiden muunnos gcodeksi. Hakemisto 01-gerber --> 02-ngc
  • etool.cmd ardill PROJ: Projektin PROJ kohdistusreikien gcoden tuottaminen hakemistoon 02-ngc
  • etool.cmd simulator: linuxcnc simulaattorin käynnistys

etool työkalun konfiguraatiohallinta

Gerber->gcode muunnoksen parametrejä voidaan muuttaa editoimalla C:\Users\hacklab\Documents\etool hakemistossa olevaa tiedosto pcb2gcode.ini tai käyttäjä voi tehdä hakemistoon omat konfiguraatiosettinsä linkissä https://github.com/jarjuk/etool#user-specific-cam-configuration esitetyllä tavalla.

etool -työkalun konfiguraatiot voidaan palauttaa "tehdasasetuksiin" poistamalla datahakemisto C:\Users\hacklab\Documents\etool ja käynnistämällä etool.cmd -skripti uudelleen.

Konfiguraatiohallinnan periaatteet:

• Hakemisto C:\Users\hacklab\Documents\etool kannattaa poistaa työn aluksi, jos haluat käyttää 'etool' -työkalun oletusparametrejä.
• Omat muunnosparametrit kannataa kopioda hakemistoon C:\Users\hacklab\Documents\etool työn aluksi, jos haluat käyttää omia paremetrejä. Sinne ei kannata jättää mitää, minkä haluat pysyvän tallella.

etool työkalun version päivitys hiljaisen huoneen Window 10 työasemaan

• Hae uusi versio docker hub:sta docker pull marcus2002/etool:TAG
• Päiviä versionnumero skriptiin C:\Users\hacklab\hacklab\bin\etool.cmd
• Tarkista etool.cmd releases tarkista muutoslogi

etool työkalun asennus omaan tietokoneeseen

etool -työkalun voi asentaa omaan tietokoneeseen. Ohjeet löytyät https://github.com/jarjuk/etool.

Jyrsintä (hiili)

Hiilen piirilevyjyrsinnän tarvikkeet löytyvät smartstore laatikosta, jossa on

• Piirilevyjyrsintään vakioidut jyrsintäterät:
  • PCB jyrsinterä: TODO terän parametrien selvitys (arvaus 0.1 mm/60deg)
  • PTH porateräsetti: 0.3 -1.mm, PTH reijät esim 0.9mm, kohdistus via reijät esim 0.8mm
  • NPTH porateriä löytyy metallihuoneesta 2.5mm tai 3mm
  • Reunojen jyrsintä 2 mm leikkausterä
• kaksipuoleista teippiä
• jyrsinterien kiinnitysholkit

Proben tarkistusohjeet:

• proben kytkentäliuska ottaa kiinni piirilevyaihioon
• proben kytkentäliuskasta lähtee johto joka menee hiillen koteloon
• signaalin testaus linuxcnc työkalun käyttöliittymässä
  • avaa valikko Machine->Hal Meter
  • tab Pins
  • etsi listata signaali motion.probe-input
  • avautuu dialogi, jossa näkyvissä signaalin tila.
  • Paina hiilen kyljessä olevassa rasiassa on maadoitusnappi probesignaalin testaamista varten

Jyrsintä z-touch off

• Continuous moodissa lähelle pintaa
• paperi aihion ja terän väliin
• 0.1 mm askelein alaspäin kunnes paperi ei enää liiku
• Touch off
• Continuous moodi
• terä ylös

Kaksipuoleinen piirilevyn kohdistaminen

• kun kohdistusporaus on tehty (PROJ_PTH-ALIGN.ngc ajettu) 0.8 mm poranterällä
• huomioi missä kohdistusreijät sijaitsevat, jotta osaat kohdistaa piirilevyn oikeaan kohtaan kääntämämisen jälkeen
• käännä piirilevy ja paina kaksi 0.8 mm vastuslankaa aihion kohdisutreikien läpi puualustaan, jonne kohdistusporaus on yltänyt