科普：浅谈PCB业余制作，兼答雕刻机制作PCB

xuyiyi

科普：浅谈PCB业余制作，兼答雕刻机制作PCB [复制链接]

一般来说，业余制作PCB板，不外乎三种原理。
1. 机械的：
    手工刀刻，小时候俺常用的方法。
    自动化的用雕刻机雕刻。


2. 物理的：
    用激光，众所周知，激光定位对横纵向（X,Y轴，左右前后）定位准确，但对垂直向（Z轴）的定位就很粗糙，乃至想将PCB板上的铜薄定向烧掉清除，又不损伤PCB基板，那是难于上青天的，所以，直至现在，市场上都没成熟的激光雕PCB产品。


3. 化学的：   
    常用三氯化铁或盐酸双氧水腐蚀，小时候，复杂点的PCB板俺用这方法。
    现在业余做PCB板，此法是投资成本最低的了，只要弄个打印机搞个热转印，就能玩。






如果坛友想业余DIY个雕刻机，用它来雕刻PCB板，那么对雕刻机有啥要求呢？


众多周知，要想雕出合格的PCB板来，雕刻机的精度是关键，没有精度的或精席差的雕刻机，是雕不出好产品的。


雕刻机的精度取决于什么呢？


1. 电气的实时控制精度
    这里的都是电工，在这方面都内行，俺不多言了。


2. 机械，分 机械强度 和 加工（装配）精度
    机械强度：
    雕刻铜薄，顾名思义就是机械切削金属铜，所需动力远远不是一般雕刻个滑石那样，对动力几乎没要求，当主轴提供足够的功率足够的动力之后，在雕刻过程中，由于受到被雕金属铜的反作用力，所产生的机械振动，传递到机架，机架的强度必须要有足够的，才能消弱抵消其振动。防止机架过份振动引起的形变，进而影响雕刻精度。
   市场上常有的简易雕刻机，按机架材料分，有：
   PVC机：机架变型量大，很难雕出合格的PCB。
   合金铝机：机架强度不大，雕小面积的PCB还能凑合，面积一大，几乎难出合格品。
   钢机：机架强度大，稳定性比铝机好，雕PCB板还能凑合着用。
   铸铁机：机架强度大，稳定性好，雕PCB是最理想的了。


   加工（装配）精度
   这个影响最终的机器质量和精度，一般来说：
   PVC机：精度最差，机械形变厉害，很难雕出合格的PCB。
   合金铝机：精度比PVC机好一些，机架强度不大，雕小面积的PCB还能凑合，面积一大，几乎难出合格品。
   钢机：机架强度大，稳定性比铝机好，做的好，雕PCB板，性能还是不错的。
   铸铁机：机架强度大，稳定性好，做的好，是雕PCB板机的上上品顶级雕刻机。

IC爬虫

讲得很好，机械部分的丝杆也非常的重要。
滚珠丝杆最佳，T形丝杆次之

xuyiyi

丝杆是属于加工（装配）精度。
滚珠丝杆精度高，T形丝杆精度次之，螺杆传动精度最差。

dontium

说得好！

xuyiyi

春哥早就断言，

什么花几百块人民币，想弄一台刻PCB的雕刻机，几乎是不可能的，那些材料称份量按市价买，都不止这个钱。

xuyiyi

如做个没啥精度要求的，花几百块人民币，弄个雕雕滑石之类的小雕刻机玩玩，倒是一个不错的选择。

[ 本帖最后由 xuyiyi 于 2013-11-21 13:44 编辑 ]

chunyang

楼主文不错，对初学者很有帮助，不过挑个小错先：所谓“物理法”是区分于化学法的加工方法，机械加工就是物理法，不能仅将激光热蚀刻法归类于“物理法”。不过，对于PCB线条蚀刻而言，激光法不是很难而是根本做不到，这是基材耐热性决定的，所以该法根本就不是PCB的加工法，不能将其列入，除非是使用特种基材的PCB，但这样的PCB加工工艺显然不在楼主文的论述范围之内。激光加工对PCB领域的意义在于打孔、切割特殊形状等。
另外建议楼主补充一点机械传动常识，讲讲为什么其它传动方式无法满足PCB雕刻工艺的要求。关于“振动”其实已经算是提到了，能展开一下最好。

chenzhufly

雄起啊，搞吧搞吧

xuyiyi

谢谢春哥捧场~~~

此文只是即兴发挥，未像老爷子那样仔细，上网先核对关键技术术语及概念，小错难免，谢谢春哥指正。

xuyiyi

应春哥要求，下面补充一点机械传动常识，讲讲为什么其它传动方式无法满足PCB雕刻工艺的要求。

强化一下“振动”产生的根源。

一、机械传动
常用的机械传动有
滚珠丝杆：机械钢性好，精度高。
T形丝杆：机械钢性好，精度次之。
螺杆传动：机械强度好，精度最差。
            以上三种结构雕刻机常用。
带传动：精度一般，但带传动钢性差，即在大动力切削下，易变型让刀，所以在雕刻机这类有动力需求的领域，几乎没有应用。
            但在对动力头功率要求低的精度尚可的领域，大量使用，如针式打印机，3D打印机，简易贴片机
精密螺杆传动：精度最高，优于滚珠丝杆，采用细牙距螺杆经精密磨床磨制而成，但带动负载性差，价格高，一般用于精密测量机构或线切割切削机床。

有了机械传动，还必须要有机械支撑件，即导轨，协助面台稳定移动
常用的导轨有
燕尾槽导轨：顾名思义，外型截面像燕尾，是导轨中机械强度最高的，但摩擦阻力大，所需驱动扭力大，一般用于重型机床。
L型导轨：由燕尾槽导轨简化而成，降低加工难度，性能和特点略次于燕尾槽导轨，一般用于普通机床。
方型滑动导轨：近些年流行的，由于加入了滚珠，减小了摩擦阻力，可以用较小的功率驱动，精度高，一般用于高精度设备，如加工中心。
圆型滑动导轨：生产成本低，精度差，是导轨中承重最差的，一般用于对精度要求不高，受力不大的场合。
            简易雕刻机一般用圆型滑动导轨，要求精度高一点的机机，采用方型滑动导轨。

xuyiyi

关于“振动”

机械振动的来源
每一个机械传动部件都会产生振动
电机：转子的质量分布不平衡，旋转产生的振动，且转速越高振动越大。驱动电流产生的电磁力不平衡，产生的振动。
丝杆：丝杆转动时，由于偏心或其他尺寸误差，产生的振动。
导轨：导轨移动时，公母运动件配合配合精度不足，有间隙，产生的上下跳动。

复合振动的来源
在切削过程中，往往会产生复合振动，比如，电机带动刀具，在刀刃切削工件时，由于单边受力，将工件推向外侧（让刀），而当刀刃切入工件大半时，会将工件向内拉（带刀），由此产生对工件的作用力不断变化，而产生的振动，其振动频率为每秒刀刃和工件的接触次数。
在切削工件的同时，由于对工件的作用力不断变化，引起机械连接部件的不数形变，因此，机架的刚性强度很重要，可减少形变。
还有个振动，来自于机械传动部件的间隙，如丝杆、导轨的间隙，其振动频率和切削振动频率同步，当机器强度太低或设计不合理时，可能在某些振动频率上，会引起共振，其结果是断刀干坏活，产生杯具。

白丁

不错不错

youluo

MARK

wdqiji

学到了不少东西，谢谢楼主