Arbetsprocess
Design
Precis som för de flesta av mina projekt så började jag med att prova olika designer för maskinen. På följande bilder kan man se CAD-modellerna för några av idéerna jag hade.
Den slutliga designen blev en kombination av dessa designer. Maskinen rör sig i XY-planet genom att låta V-hjul glida längs aluminiumprofiler, och rörelsen sker med hjälp av stegmotorer via en drivrem.
Konstruktion
Maskinen består till stor del av laserskurna träskivor. Dessa delar laserskärdes i 6 mm tjock plywood och MDF.
Delarna monterades ihop till en ram. Med ramen kunde jag kunde kontrollera att V-hjulen klämde lagom hårt mot aluminiumprofilen, samt att remdrivningen från stegmotorerna fungerade.
I det här stadiet kunde jag börja göra enkla tester på Y-axeln för att se att allting fungerade som väntat. Jag genererade maskinkod för ett simpelt kretskort och kontrollerade att motorerna utförde motsvarande rörelse.
Efter att Y-axeln fungerade så var det dags att börja designa X- och Z-axeln, och följande bild visar en CAD-modell jag gjorde.
När designen var klar så började jag laserskära delarna. Jag byggde och testade Z-axeln separat från resten av maskinen, och när jag fick den att fungera så installerade jag den.
Nästa steg var att skruva fast brytarna för nollställning av maskinens koordinater.
När Z-axeln var monterad på X-axeln så var det dags att montera allting på ramen. Bilderna nedan visar första gången som maskinen var helt ihopmonterad med alla tre axlarna.
Initiala tester
Vid det här stadiet var maskinen redo för att köra några simpla testprogram. I följande video ser man maskinen exekvera maskinkod som genererats med hjälp av ett CAM-program.
Innan en fräsmotor monterades till Z-axeln så testades maskinen med en bläckpenna. På bilderna nedan syns de teckningar som gjordes.
Montering av motor och FR4-laminat
Nästa naturliga steg var att montera fräsmotorn så att jag kunde börja fräsa riktiga kretskort. Motorn fästes med hjälp av en laserskuren klämma. Klämman designades lagom smal så att den kunde böjas, och när motorn var satt på plats så spändes klämman åt med en skruv.
Här ser man de allra första testerna jag gjorde. Det tog ganska många försök innan jag hittade vilken matningshastighet och djup som var bäst för min maskin. Efter mycket testning så lyckades jag hitta inställningar som fungerade.
Nu när jag testat att min maskin kan fräsa kretskort så var det dags att bygga ett mer permanent sätt att montera kretskorten i arbetsytan. Jag ville ha en träskiva under kretskortet som gick att snabbt byta ut eftersom borren annars fräser ner i arbetsytan vid urfräsning.
Kretskort
Här är bilder på den första fräsningen av en faktiskt krets. Det syns tydligt att jag fortfarande hade en del problem med inställningarna för maskinen, med det var definitivt framsteg.
Efter en del justering så började resultaten se helt okej ut. Jag märke dock att spårbredden varierade en hel del, trots att jag hade designat dem för att ha samma bredd. Min gissning är att remmarna från stegmotorerna orsakar backlash eftersom de är något elastiska. Lösningen för mig var att köra maskinen riktigt långsamt så att det mekaniska motståndet mot borren är så litet som möjligt under fräsning.
Det första riktiga projektet där maskinen kom till användning var när jag byggde mitt automatiska bevattningssystem. Både kretskortet för mikrokontrollern och knappsatsen frästes på den här maskinen.
