Режущий инструмент для работы с печатными платами, обработка меди, текстолита на фрезерном станке

Благодаря высокой точности и отсутствию брака фрезерные станки с ЧПУ отлично подходят для такого ответственного процесса, как работа с печатными платами. Для изготовления печатных плат обычно требуется фрезеровать дорожки и резать/сверлить вязкий, упругий материал основы — текстолит. Наличие системы ЧПУ позволяет добиться 100% соответствия результатов обработки печатных плат желаемой электронной схеме.

В качестве основы печатных плат используется «подложка» из текстолита. Текстолит представляет собой специальный вид слоистого пластика — в виде прутковой или тканевой основы с пропиткой эпоксидным или полиамидным компаундом. В случае когда в основе применяется стеклоткань, такой вид называется «стеклотекстолит». Основными свойствами текстолита является его стойкость к условиям окружающей среды (температуре, влажности) и химическому воздействию.

Текстолит обладает очень высоким электрическим сопротивлением, что позволяет использовать его как основу (и одновременно, изолятор) для печатных электротехнических плат. При этом элементы микросхемы (в виде проводников из фольги) располагаются в толще текстолитовой основы — заливкой в специальные дорожки.

Соответственно, при изготовлении печатных плат к станку и инструменту предъявляются те же требования, что и при работе с пластиком (или оргстеклом). Плюс, необходим дополнительный набор фрез для обработки меди и фольги.

Типы рекомендуемого режущего инструмента

Поскольку в печатных платах используются детали из очень тонкого металла, для работы с медными и алюминиевыми элементами следует использовать концевые конусные фрезы (для 3D-обработки или сферические — с шариком на режущем кончике).

Иное дело текстолит — как твёрдый и вязкий материал при обработке резанием он склонен давать обильную стружку. Которая, в свою очередь, может спекаться под действием высокой температуры в зоне обработки и «намертво» забивать стружкоотводящие канавки фрезы.

Поэтому для работы по текстолиту выпускаются специальные виды цилиндрических фрез, отводящие канавки которых снабжены буртиками для слома стружки. Однако использовать их по стеклотекстолиту можно лишь ограниченно — из-за быстрого износа и потери качества обработки (для получения качественного результата текстолит «требует» высокой остроты режущего инструмента).

А вот для сверления отверстий в текстолитовых плитах рекомендуется использовать не фрезы, а свёрла. При этом свёрла лучше броть твёрдосплавные — из сплава ВК или с карбидным напылением (отличаются «золотистым» покрытием — такой оттенок дают карбиды титана). Для крепления свёрл в цанговый зажим шпинделя фрезерного станка с ЧПУ могут потребоваться специальные цанги.

Преимущества использования фрезерного станка с ЧПУ

Очень распространённым способом производства текстолитовых печатных плат является химическое травление. По сравнению с фрезерованием данный метод избавлен от образования большого количества мелкой пыли (стружки от обработки резанием) и более выгоден для производства плат большой площади (и массовыми партиями).

Однако существенным достоинством фрезерного станка с ЧПУ является его высокая точность. Особенно выигрышно данное свойство при производстве маленьких печатных плат. Даже сравнительно «простенький» настольный гравер способен фрезеровать электрическую схему любой сложности, со 100%-ой стыковкой узлов и отверстий — даже когда их количество переваливает за сотню.

Параметры изготовления плат

В качестве примера рассмотрено фрезерование печатной платы на стеклотекстолите. Минимальный размер дорожек — 0,254 мм. Расстояние между дорожками — 0,4 мм (этот параметр в принципе лимитирован лишь минимальным диаметром имеющегося режущего инструмента). Фрезы для обработки — твёрдосплавные. За счёт высокой точности фрезерного станка процент брака получается нулевым, а выход готовых плат — 100%.

В качестве программы на обработку используется файл, подготовленный в среде «Altium Designer». Для разметки отверстий используется программа «NC Drill». Её же встроенные инструменты позволяют экспортировать «виртуальные отверстия» в формат *.DFX. А топологическую схему самой платы лучше переводить в «Gerber».

Затем, схему дорожек виртуальной платы из «Gerber» нужно экспортировать в среду «САМ350» (при помощи специального макроса «Gerber2dxf»). По сути, эта операция переводит контур дорожек виртуальной модели платы в формат *.DFX, который затем может быть открыт в среде «ArtCAM».

В программе «ArtCAM» создаются вектора маршрута обработки фрезой, указываются режимы обработки и тип режущего инструмента. Далее можно загружать файл в память ЧПУ и производить фрезерование.

Дорожки на стеклотекстолитовой основе режутся на глубину 0,05 мм. Заготовку можно крепить на двусторонний скотч (поверхность текстолита перед наклеиванием скотча лучше предварительно выровнять). Если расстояние между дорожками платы менее 0,1 мм, в качестве режущего инструмента рекомендуется использовать конический гравер.

Режимы фрезеровки

Для фрезерования текстолита (фрезой типа «кукуруза») можно ориентироваться на следующие режимы:

  • подача инструмента — 1 м/мин;
  • частота вращения шпинделя — 24 000 об/мин;
  • глубина врезания — 0,2 от величины подачи;
  • максимальная толщина «пачки» текстолитовых листов на обработку за один проход — 4,5 мм (т. е. три платы).

Для повышения точности сверления отверстий лучше разбить обработку на несколько подходов (или снизить подачу инструмента).

Для точной калибровки режущего инструмента вдоль вертикальной оси Z следует в качестве базовой плоскости использовать поверхность текстолитовой подложки. Заглубление в подложку — не более 0,15-0,2 мм.

Разумеется, при таких маленьких значениях глубины следует позаботиться о прочном креплении текстолитовой заготовки на столе фрезерного станка с ЧПУ. Иначе даже малейшие сдвиги внесут погрешность, соизмеримую с максимальной глубиной дорожки!

В качестве эффективного устройства крепления рекомендуется использовать систему «вакуумный стол». За счёт разницы давлений (система образует вакуум под соответствующим образом изолированной с краёв заготовкой) текстолитовая пластина прочно и равномерно прижимается к рабочей плоскости стола и не «играет», не сдвигается во время фрезерования.


Оцените информацию на странице

Средняя оценка: 3
Голосов: 1
Яндекс.Метрика