Tutorial per l'uso di target con pcamw

Tutorial per l’uso di target nella realizzazione di prototipi PCB:

Perché farsi i prototipi pcb con la cnc invece che con l’acido? A questa risposta sipotrebbe dire che è + facile ma in realtà non è così, è vero ci si sporca meno, inoltre farecentinaia di fori con il trapanino è noioso ma il vero motivo è che con la cnc se devi fare unprototipo usi i files originali e non avrai brutte sorprese quando vai in produzione perchèdiametro fori(rognosi) e contorni pcb (rognosissimi) e tutto il resto è ok per forza, il pcbviene fatto con macchine simili alle macchine usate dalla ditta produttrice di pcb.

Perché target? La scelta di target è che rispetto ad esempio eagle, importa + facilmentequalsiasi fileset gerber proveniente da qualsiasi cad per pcb, i progettisti di pcb ADORANO illoro cad-cam e nessuno deve potergli dire:cambia cad! Ciò non toglie che si possa fare iltutto con eagle. Anche se target demo è limitato a 100 pads , per quanto riguarda l'import difile gerber è illimitato.

La soluzione proposta qui è esportare in hpgl..perché? Lo potremmo vedere + avantiperché.

Strumenti occorrenti e prerequisiti del cad pcb:-Copia di target 3001 versione 11 oppure 12. evaluation www.ibfriedrich.com-Pcamw 1.7.0 freeware www.procomme.netfirms.com oppure Mach3 evaluation oppure un altro interprete gcode. -Controllo numerico pcam05 funzionante con pcamw oppure cnc compatibile.

Il seguente tutor farà riferimento alle versioni di target R12.5 discover (12.5.0.39) e

pcamw 1.7.0, successive release sono da considerarsi migliorative.

Dopo aver creato il nostro pcb con un cad qualsiasi per pcb esportiamo le varie layers informato gerber e la layer drill con i seguenti parametri:

Gerbers:inch 2:4 ….cioè pollici 2 cifre intere e 4 decimali.suppress leading zeroes ….cioè soppressione degli zeri.Refence all’origine relativo e non assoluto.

Drill:inch 2:4 ….cioè pollici 2 cifre intere e 4 decimali.suppress trailing zeroes ….cioè soppressione degli zeri.Refence all’origine relativo e non assoluto.

Le layer da esportare sono:-bottom layer=piste lato saldature-top overlay=serigrafia …comunque questa serve solo per bellezza.-keepout layer=contorni della scheda-una layer meccanica= per lo scontornamento con fresa da 2mm (80mils), questa layer

viene aggiunta nel cad con una linea da 80mils che simula il percorso della fresa da 2mm perlo scontornamento, in questa layer si possono mettere anche le eventuali fresature interne diisolamento.

-Top layer=piste lato componenti se il pcb è doppia faccia.

Nel cad bisogna usare piste da almeno 12mils e usando il DRC (Design Rule Check)cioè ilcontrollore delle regole del disegno …controllare che lo spazio track-track e track-pads siauguale o maggiore di 12mils(0,3mm) perché se non lo è il bulino non riesce a passare elascia un cortocircuito.

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Tutorial per l'uso di target con pcamw

Caricamento del Fileset gerber e Excellon:-avviare target e andare su: “create pcb without schematic”.-poi andare su: “file/input output format/file tranfer/read x gerber and excellon file”.-clikkare su “new line 4 volte”, selezionare i files clikkando sulla freccia “browse file” a

destra della casella “read file”, i file da selezionare sono:

-bottom layer=assegnato al layer 2 copper bottom-Top layer=assegnato al layer 16 copper top-keepout layer=assegnato al layer 23 outline-layer meccanica=assegnata al layer 25 milling per lo scontornamento.-drill =assegnata al layer 24 drill holes , settare come file format EXCELLON

questi 5 layer sono sufficienti per il doppia faccia.

Quando si clikka su “start” l pcb appare e si possono controllare le dimensioni e se ci sonotutte le layer, se si è sbagliato qualcosa si torna indietro con la freccia UNDO e si corregge.

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Ricaviamo il percorso utensile per la CNC:-andare su “file/input output format /production/engraving insulation channel”.-selezionare se è un doppia faccia o mono e lasciare spuntate tutte le caselle con “drill at

the beginning” cioè fora all’inizio. Selezionare come output format HPGL, -andare sul tabfiducial drills, questi sono 2 o 3 fori che servono come riferimento quando si girerà il pcb perfresare il lato saldature. Questi fori è bene farli da 2,95mm oppure 3,95mm per spine da3mm o 4mm. Io uso 2 spine da 3mm quindi inserisco come distance of fiducial drill =5mm ,gli altri valori non importa per l’hpgl, mentre metto 2 fiducial right e left. Le spine devonoessere ben strette.

-sulla tab drill non importa i valori.-sulla tab copper top mettere come diametro of the sword(bulino) 0,3mm (12mils) gli altri

parametri non importa, se si vuole cancellare il resto del rame spuntare erase rest coppercon una fresa cilindrica consiglio da 1mm.

-tab copper bottom la stessa cosa della top.-tab pcb outline , spuntare “mill completely” e basta , il diametro della fresa da 2mm qui

non è da impostare perché viene “disegnato” a 80mils nel cad come detto precedentemente.-tab start output, a questo pun inserire i nomi dei 2 files da generare cioè il file .plt (hpgl)

del ns circuito e un file testo con l’elenco utensili che chiameremo sempre tools.txt.-clikkare su start e aspettare la fine dell’elaborazione , può durare qualche minuto a

seconda della grandezza.

Controllo dei files generati:Il file .plt generato comprende la seguente sequenza delle operazioni, ad ogni operazione

pcamw si ferma mostrando una finestra per il cambio dell’utensile:

-I 2 fori fiducials-I fori di tutti i diametri, possono essere anche 10 o 20 utensili.-La bulinatura dei contorni lato comp-Il reset copper (rubout) lato comp preceduto dal blow-up , l’allargamento dell’isolamento.-Adesso è ora di girare la scheda sui fiducials sull’asse X.-la bulinatura lato sald-il rubout lato sald

Adesso iniziamo a controllare il file plt, avviamo pcamw e carichiamo il file plt con apri-file,carichiamo il file utensili tools.txt con apri-file-ausiliario.

Come si vede il T1 è sempre il fiducials. T2-3-4-5-6-7-8-9-10 sono tutti fori, T12 è il bulinoche in questo file ho settato a 0,25mm invece che 0,30mm, T13 è l’erase del copper (rubout)con fresa cilindrica da 1mm, T14 è il giramento del circuito stampato, noi lo faremmomanuale, T11 è la fresatura dei contorni che farà alla fine.

Clikkiamo su converti e salva su file.

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Se compare la finestra REQUEST TOOL significa che ci sono + di 8 utensili , è molto facile,clikkiamo su un numero a caso fino alla fine della conversione, se appare nella barra dellecomunicazioni in basso un errore con un punto esclamativo rosso allora è possibile chequalche coordinata sia negativa.

..portiamo a zero il circuito..andare su setup hpgl e clikkare su XY-zero, dallo screenshot sipuò vedere più o meno come vanno impostati i parametri.

Lo zero della scheda lo metto sempre in basso a sx proprio sull’angolo della scheda ,facciamo tutti così,

Ora riclikkiamo su converti e salva su file , non deve esserci + errori, controllare delvisualizzatore che le dimx e dimy siano esatte come in target.

Ovviamente la layer saldatura appare girata sull’asse X e ci sono le 2 layer di erase copper,abbiamo visto che è tutto a posto possiamo iniziare il lavoro.

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Lavorazione del prototipo:

Assicurarsi che ci sia un contropannello da almeno 3-5mm di spessore, io uso uncontropannello da 3mm in faesite ricoperta da laminato per mobilieri, quella che usano per ifondi degli armadi economici, è poco però con delle spine da 3mm come fiducials che vannodentro le cave in X della cnc riesco a fare i fori dei fiducials senza forare il tavolo della CNC!!!Se uno non vuole rischiare di forare la cnc mettere un pannello da 5mm RETTIFICATO oppurefare come me oppure inventarsi un sistema migliore e non fare come i pidocchiosi e tenerseloper sé ma farmi un e_mail per dirmelo.

Inizia il lavoro: io uso un contropannello da 3mm per economizzare lo spreco di materiale,normalmente i due fiducials sono alla metà dell’ingombro Y quindi io mi porto con la fresa suuna cava asse X e mi sposto per metà dell’ingombro Y verso lo zero della tavola: HOTROVATO IL MIO ZERO Y, i fiducials così andranno dentro la cava,..lo zero X lo metto dovevoglio, adesso clikkare su sposta origine asse x e asse y, i display x-y di pcamw vanno azero. Se si usa un contropannello da 5mm si mette il pcb dove si vuole basta che si impostila profondità dei fiducials a 4,50mm.

Dopo aver fatto la taratura con un’utensile qualsiasi devo trovare il mio livello Z delmateriale ..allora andare con l’asse Z con il tastierino fino a sfiorare la superficie del pcb ,mettiamo che venga 27.80mm mettiamo Z02780 nella casella Z. questa cosa si fa solo unavolta , resta memorizzata del setup di pcamw, si varierà solo se si varia lo spessore delcontropannello, il sensore di taratura o lo spessore del pcb.

come si vede i fiducials sono impostati a 5mm di profondità dalla superficie del pcb (3mmdel contropannello + 1,6mm del pcb), io mi trovo la cava sotto il contropannello..vedi sopra.Nelle caselle descrizione posso descrivere la mia CLASSE di utensili, ad esempio per i foripiccoli minori di 1mm vado sotto 2mm a 4mm/sec per quelli grandi 2,50mm a 2mm/sec mapotrebbe esserci anche grandissimi e vado 3mm. L’entrata verticale nel pezzo (plunge)espressa in percentuale rispetto l’avanzamento è impostata nel setup/common.

Per questo prima in target non abbiamo impostato le velocità di avanzamento e leprofondità degli utensili perché si mettono qui, il vantaggio è che si possono correggere “incorsa” durante la lavorazione, una alla volta o tutte, nel caso che invece di esportare datarget un hpgl si esporti un gode questo non è possibile perché il gcode contiene tutte leprofondità e avanzamenti.

Appare comunque un piccolo inconveniente: come si vede l’offset Z iniziale cioè la posizionedell’utensile in rapido è settata a 2mm sopra il pcb , questo è un problema dopo aver foratocon il primo utensile ..i fiducials, perché dopo aver tarato il secondo utensile la macchinaandrebbe alla posizione x-y della spina di acciaio che ora abbiamo inserito ( durante laforatura dei 2 fiducials io tengo fermo il pcb semplicemente con le mani.. è pericoloso?)..mase la spine sporge per oltre 2mm appena la testa va là la punta si rompe, quindi io imposto a

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6-7mm l’offset Ziniziale ma dal secondo utensile in poi lo calo a 2mm perché mi annoio avedersi allungare i tempi della foratura etc.. ci possono essere su un pcb anche + di 1000fori.

Mandiamo in esecuzione la fresa senza utensili e vediamo che pcam05 si ferma nellaposizione di cambio utensile manuale e pcamw chiede l’utensile1 , mettiamo l’utensile1 nelmandrino e lo deviamo sull’utensile5 (classe5) che è quello dei fiducials, pcam05 lo tara e vaa fare i 2 fiducials, poi chiede l’utensile2, noi mettiamo le 2 spine da 3mm con il martello emettiamo la punta da 0,8mm e lo deviamo sulla classe1 di utensili.. e così via, leggendo il filetools.txt sapremo sempre quale utensile mettere e su dove deviarlo. La deviazione èimportante perché ad ogni classe di utensili corrisponde una profondità differente e ancheun’avanzamento e un spindle diverso.

Uso di un programma differente da pcamw:

Nel caso si usi un altro programma , mach3 ad esempio, bisogna necessariamenteesportare il file da target in gcode, ISO 6983, in quanto l’hpgl non può contenere leinformazioni di avanzamento e profondità Z.

Ovviamente questo sistema è meno flessibile e non consente di variare in corsa i parametridi lavorazione ma viene lo stesso fuori un buon lavoro, i dettagli dei settaggi dipendono dalprogramma usato però le linee guida sono le stesse.

Uso di eagle al posto di target:

Eagle è un altro cad-cam economico per pcb, in internet è molto diffuso grazie al suo bassocosto, dopo aver caricato un file board .brd di eagle per esportare il file per la cnc si và su“RUN/ULP e si carica il file mill-oulines.ulp

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Nello screen shot ci sono le impostazioni per un monofaccia , si vede che viene specchiatospuntando mirror , non viene fatto il rubout ma solo il blow-up (allargamentodell’isolamento), purtroppo i fori non risultano forati tutti con il loro valore effettivo ma solocon un foro pilota secondo la loro classe pad via e hole, le altre cose sono semplici da settaree chiare, il risultato è lo stesso molto buono e il pcb è testabile, ancor di + se i fori verrannopoi allargati a mano con il trapano a colonna al diametro inserito nel file brd.

Questo documento è stato scritto e divulgato per condividere le mie esperienze con levostre, e per learning e tutorial per coloro che si avvicinano al made-home prototype pcb.

E’ cosa gradita se coloro tra i più esperti desidereranno condividere con me le vs.esperienze.

Callegari Maurizio

www.procommel.altervista.org

mailto:procommel@aol.com

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