CAM: FlatCAM piirilevyjyrsintä - HacklabJKL/sergei_cnc2 GitHub Wiki

FlatCAM on tarkoitettu erityisesti piirilevyjen jyrsintää varten. Se lukee esimerkiksi KiCad:lla tehdyt Gerber-muotoiset piirilevykuvat ja luo niistä G-koodin jyrsintä varten. FlatCAM:n oma ohje on kattava, mutta ohjelma on hyvin monipuolinen ja valittavia asetuksia on paljon. Siksi tällä wikisivulla on esitetty yksinkertaistettu versio yleisimpiin tapauksiin.

Materiaaliksi tarvitaan kuparipinnoitettu piirilevy, joko 1- tai 2-puoleinen. Siitä jyrsitään kapealla kaiverrusterällä pois kupari haluttujen alueiden ympäriltä, jolloin ne erottuvat omiksi johtimikseen. Mahdolliset tyhjät alueet kannattaa jo piirilevyeditorissa täyttää esimerkiksi maatasolla, muutoin ne jäävät vain ylimääräisiksi kuparialueiksi jotka eivät ole yhteydessä mihinkään. Jyrsin tekee johtimien ympärille vain kapeat eristysvälit, eikä johtimien ulkopuolelle jäävää kuparia ole tarpeen jyrsiä kokonaan pois kaikkialta.

Suunnitteluparametrit

Kerhon jyrsimelle sopivat minimikoot piirilevynsuunnitteluun. Isompia kannattaa käyttää kun se on mahdollista.

• Trace width: >= 0.3 mm
• Trace space: >= 0.2 mm
• Hole size: >= 0.8 mm

Pienempiä reikiä varten ei ole toistaiseksi hankittu teriä, mutta teknisesti n. 0.3 mm on vielä mahdollista porata.

Tiedostojen lataus FlatCAMiin

FlatCAM:n viimeisin julkaisu on muutaman vuoden takaa, joten kannattaa käyttää uusinta Beta-versiota. CNC:n ohjauskoneelle se on asennettu valmiiksi. Omalle koneelle voi ladata kerhon jyrsimelle sopivat oletusasetukset täältä.

Yksikerroksiseen piirilevyyn tarvitaan yleensä kolme tiedostoa: Front Copper, Edge Cuts ja Drills. Näistä ensimmäinen sisältää piirilevykuviot, toinen piirilevyn ulkorajat ja viimeinen porattavien reikien tiedot. FlatCAM:ssa kuviot ja rajat avataan valikosta File -> Open Gerber ja poraustiedot File -> Open Excellon.

Tiedostojen avauksen jälkeen näkymän pitäisi näyttää suunnilleen tältä:

Kuvioiden jyrsintäpolut

Kuvioiden jyrsintään sopii erityisen hyvin terä numero #91. Se on 45° kulmassa oleva kaiverrusterä, joka tekee n. 0.2 mm leveän uran.

FlatCAM:ssa tuplaklikataan tiedostolistasta kuviot sisältävää F_Cu tiedostoa, jolloin avautuu Properties-välilehti. Siinä valitaan Isolation routing. Oletusasetukset 0.25 mm ja 5 passes sopivat useimmille piirilevyille.

Mikäli piirilevykuvassa on käytetty 0.2 mm eristevälejä, pitää Tools-taulukossa halkaisijaksi Dia vaihtaa 0.19 mm. Tällöin terä jyrsii hieman matalammalta ja ura on kapeampi.

Lopuksi painetaan Generate Geometry.

Tämän jälkeen aukeaa Geometry Object näkymä, jossa asetetaan terän koko ja jyrsintäparametrit. Terän asetukset ovat V-Tip Dia = 0.10 mm ja V-Tip Angle = 45°. Jyrsintänopeuksiksi sopivat Feedrate X-Y = 500 mm/min, Feedrate Z = 250 mm/min ja Spindle speed = 24000. Näiden pitäisi olla oletuksina, mutta kannattaa tarkistaa. Sitten painetaan Generate CNCJob.

Nyt lopputuloksena olevat eristevälit näkyvät esikatselussa sinisenä. Vasemmasta reunasta näkyy arvioitu jyrsintäaika. Jyrsintäpolku tallennetaan G-koodiksi valitsemalla Save CNC Code.

Reikien jyrsintäpolut

Seuraavaksi tuplaklikataan Project-välilehdellä poraustiedostoa. Listassa näkyvät kaikki piirilevyllä käytetyt reikien koot. Käytännössä helpointa on käyttää reiän koosta riippumatta 0.8 mm leveää jyrsinterää #11. Sillä voi tehdä myös isommat reiät jyrsimällä ympyrän.

Valitse listasta shift-näppäimen kanssa klikkaamalla kaikki koot, ja avaa sitten UTILITIES-valikko. Milling Diameter on oletuksena oikein eli 0.8 mm, joten klikataan Mill Drills.

Useimpiin piirilevyihin riittää 0.8 mm reikien koko. Mikäli on tarpeen tehdä pienempiä reikiä, täytyy niistä kullekin olla oikean kokoinen poranterä ja käyttää Drilling Tool valintaa.

Seuraavaksi avautuu jälleen Geometry Object näkymä jyrsintäasetuksia varten. Oletuksista kannattaa muuttaa Multi-Depth päälle, 0.8 mm on sopiva kerrossyvyys, ja Spindle speed = 24000. Koska terä on niin ohut, pitää nopeuksia säätää alaspäin: Feedrate X-Y = 200 mm/min ja Feedrate Z = 100 mm/min. Tavallisesti piirilevymateriaali on 1.6 mm paksua, mutta oletuksena oleva 2.4 mm syvyys on ihan sopiva jotta reiät menevät hyvin läpi.

Lopuksi jälleen valitaan Generate CNCJob ja avautuvasta näkymästä Save CNC Code. Tämä tiedosto tallennetaan eri nimelle kuin aiempi.

Ulkoreunan jyrsintäpolku

Viimeisenä tuplaklikataan Edge Cuts-tiedostoa, jossa ovat piirilevyn ulkoreunat, ja käyttöön valitaan Cutout Tool. Ulkoreunan jyrsintään voi käyttää samaa 0.8 mm terää kuin reikiinkin. Oletuksista vaihdetaan siis Tool Dia = 0.8 mm.

Jos piirilevymateriaali on kiinnitetty kaksipuoleisella teipillä alustalevyyn (kuten alempana suositellaan), voi jyrsiä koko reunan ympäri eli antaa olla Gaps = None. Jos taas piirilevy lähtisi muuten kokonaan irti, valitaan 4, jolloin reunoille jää pienet kiinnikkeet.

Lopuksi valitaan ylempi Generate Geometry painike, jonka kuvake kuvastaa sitä että kyseessä on vapaamuotoinen reuna. Alempi jyrsii aina teräväkulmaisen neliön, mutta monesti piirilevyeditorissa tehdyt pyöristetyt kulmat ovat mukavammat.

Geometry Object näkymässä asetetaan jyrsintäasetukset. Oletuksista muutetaan Feedrate X-Y = 200 mm/min ja Feedrate Z = 100 mm/min. Painetaan Generate CNCJob ja tallennetaan tulos uuteen tiedostoon.

Piirilevymateriaalin kiinnitys

Piirilevyn alle tarvitaan tasainen hukkapala, esimerkiksi lastulevyn kappale sopii hyvin. Piirilevyn saa hyvin kiinni alustaan joko ohuella kaksipuoleisella teipillä, tai sitten kiinnittämällä molempiin maalarinteippiä jotka sitten pikaliimataan yhteen. Muitakin tapoja voi käyttää, jyrsintävoimat ovat hyvin pienet joten kiinnitykseltä ei vaadita paljoa.

Alustapala kannattaa sijoittaa symmetrisesti jyrsinpöydän keskelle. Jyrsimessä pöytänä käytetyt alumiiniprofiilit eivät ole täydellisen tasaisia, joten näin saadaan alusta mahdollisimman suoraan. Kiinnityspaloja ei kannata kiristää ylettömästi, koska sekin vääntää piirilevyä mutkalle.

Jyrsinterän kiinnitys

Ensimmäiseksi käytetään kaiverrusterää. Sekä sen että ohuiden jyrsinterien kiinnityksessä kannattaa olla erityisen huolellinen puhtauden suhteen. Pienikin roska terän, holkin ja karan välissä aiheuttaa sen, että terä ei pyöri suorassa eikä tee niin tarkkaa jälkeä. Jos heitto on erityisen iso, se voi johtaa terän katkeamiseen.

Jos holkki on pölyisen näköinen, kannattaa se puhdistaa paineilmalla. Karan kiinnityskartion sisäpinnan voi pyyhkäistä räsyllä, joskin se on yleensä aika hyvin suojassa pölyltä. Kun terä on kiinnitetty paikalleen, sitä voi käsin pyörittää - silmällä ei pitäisi olla havaittavissa minkäänlaista vaappumista. Laatikossa on myös mittakello jolla asian voi varmistaa tarkemmin, mutta se ei yleensä ole tarpeen.

Nollakohdan asetus

Piirilevyeditorista riippuen nollakohta voi olla joko levyn nurkassa, tai jossain ihan hassussa paikassa. FlatCAM:ssa näkee koordinaattiarvot.

X- ja Y-koordinaattien asettamista varten jyrsin ajetaan haluttuun kohtaan. Nollausnapit löytyvät suoraan ohjaimesta. Mikäli piirilevyn koordinaatit eivät ala nollasta, voi hyödyntää Camera-välilehden asetusnappia jossa koordinaatit voi syöttää numeroina.

Z-koordinaatin nollaukseen käytetään mittalevyä, sillä korkeuden täytyy olla tarkasti oikein. Se kytketään Probe-porttiin ja asetetaan jyrsinterän alapuolelle. Sitten painetaan Probe Z with pad ja pidetään vihreää Run-nappia pohjassa niin että jyrsin mittaa korkeuden. Mittaus kannattaa tehdä piirilevyn alueen keskivaiheilta.

Piirilevykuvioiden jyrsintä

Avataan aiemmin tallennettu piirilevykuvioiden G-koodi. Varmista näkymästä että jyrsinterän paikka suhteessa jyrsintäkuvioihin on odotettu, eli että nollakohta on oikein.

Aseta sivupalkista Air blast-valinta Auto-asentoon. Tällöin paineilma puhaltaa jyrsintäpölyt pois terän tieltä ja lopputulos on siistimpi.

Jyrsinnän voi aloittaa vihreästä Run-napista. FlatCAM:n tiedostoissa on teränvaihtokäsky M6, joten LinuxCNC ilmoittaa heti alkuun Insert tool 1 ja pysähtyy. Tästä jatketaan painamalla Run uudelleen.

Mikäli jyrsintäsyvyys ei näytä täsmälleen oikealta, voi sitä hienosäätää ohjaimesta valitsemalla Enable Offsets valinnalla.

Reikien ja ulkoreunojen jyrsintä

Kaiverruksen jälkeen vaihdetaan 0.8 mm leveä jyrsinterä, ja nollataan Z-korkeus uudelleen. Tämän voi tehdä joko mittalevyllä tai silmämääräisesti, koska läpijyrsinnässä on hieman virhemarginaalia.

Ajetaan vuorollaan ensin reikien jyrsintätiedosto ja sitten ulkoreunojen tiedosto.

Vinkkejä kaksipuoleisen levyn jyrsintään

Ylläolevalla tavalla voi jyrsiä kuviot yhdelle puolelle levyä. Toinen puoli voi olla joko tyhjä tai siellä voi olla yhtenäinen kupari, käytetystä piirilevymateriaalista riippuen.

Kaksipuoleisen levyn jyrsintätiedostot tehdään muuten samoin, mutta toisen puolen kuviot sekä ulkoreuna tehdään peilikuvina verrattuna Gerber-tiedostoihin.

Jotta piirilevymateriaalin saa käännettyä täsmällisesti, siihen jyrsitään piirilevyn alueen ulkopuolelle hukkapalaan asti ulottuvat kohdistusreiät. Reikiin työnnetään pienet kohdistustapit ja näin toisen puolen kuviot osuvat täsmälleen kohdalleen.

Kaksipuoleisen piirilevyn jyrsinnästä on tarkemmin FlatCAM:n omassa ohjeessa.