การทำ PCB ด้วย Minicnc

การทำ PCB ด้วย Minicnc 

หมายเหตุ บทความนี้ เป็นจุดเริ่มต้น ของเครื่่องCNC สำหรับงาน Electronics หลายชิ้นนะครับ เช่น Mounter Tester สำหรับงาน ตรวจสอบคุณภาพ , Pick And Place Machine หากคุณเข้าใจ File Format คุณ สร้างสรรค์ CNC มากกว่า CNC แน่นอน   ดูตัวอย่างได้จาก Clip นี้ครับ การเสนอบทความนี้ เป็นการเสนอบทความแนววิชาการ เพื่อให้คนรุ่นใหม่ได้นำไป พัฒนาต่อยอด คิดค้นผลิตภัณฑ์ใหม่ มิใช่เขียนบทความ เพื่อการค้าหรือ การอวดรู้ ผู้อ่านบางท่านอาจจะได้กรรมวิธีการ ผลิต PCB ด้วยวิธีการอื่น ๆ ลองไปพิจารณาว่า วิธีเหล่านั้น ถูกต้องตามหลักวิชาการหรือไม่ หรือ เพียงทำงายแบบ ง่าย ๆ คิดน้อย ๆ ซึ่งง่ายต่อการทำงานในเบื้องต้น แต่จะยากกับการทำงานแบบต่อเนื่อง วิชาการเหล่านี้ เราเองก็ศึกษา จากผู้รู้มาก่อน ไม่ได้คิดขึ้นมาเอง เข่นเรื่อง File Format ต่าง ๆ ในงาน PCB เราจะต่อ ยอด เป็นเครื่อง PICK and Place เครื่อง Surface Mounter Inspector Machineหรือ In circuit  PCB Tester Machine ได้ ซึ่งในปัจจุบันยังมีมูลค่าทางการตลาดที่สูงมาก 


การทำ pcb ด้วย minicnc มีด้วยกันหลายแบบ เช่น ใน โปรแกรมออกแบบ Eagle ก็มี ULP Script ที่สามารถ ออก G code ได้ เป็นต้น นอกจากนี้ ยังมี Script อื่น เช่น PCB To Gcode ให้ใช้เช่นกัน
การทำ PCB มี 2 กระบวนการ คือ
1.การเจาะ
2.การ Rout ลายเส้น
3. การตัดขอบ PCB 
ในการทำ PCB ให้มีคุณภาพ ควรมีอย่างน้อย 3 ขั้นตอนนี้

1. การเจาะ PCB

ในการเจาะ เราจะได้ ไฟล์งาน ที่อยู่ในรูปของ Excellon Format  รูปแบบสำคัญของ Excellon Format คือ มีตำแหน่งเจาะ XY และ Tool No. แต่ไม่มี ความลึก ของการเจาะ ดังนั้นจะอ่านเข้ามาแบบ G code เลยไม่ได้ จะต้องทำการแปลง Excellon Format ให้เป็น G code เสียก่อน จึงจะใช้งานได้ อ่านเพิ่มเติมได้ที่ Wiki
ตัวอย่าง Excellon Format
 METRIC,TZ
 FMAT,2
 ICI,OFF
 T02C0.8000
 T01C0.9000
 T03C1.9500
 T04C3.2000
 %
 M71
 G90
 G93X0Y0
 T02
 X125730Y16193
 Y16828
 Y17463
 ...
 M30


โปรแกรม ที่เหมาะสม คือ
1.1 Kcam CNC Controller เนื่องจากมีการหยุดให้เปลี่ยน Tool ได้ด้วย ดูการติดตั้งได้จาก Link นี้ครับ
1.2  Panmaneecnc Controller ตัวนี้พัฒนาจาก ประสพการการใช้ CNC ทำงาน จะพบว่า หากเราเจาะรูเล็ก ๆ ดอกสว่านอ่าจหักได้ง่าย เราเลยเพิ่ม คุณสมบัติในการเจาะ ให้กำหนด แบบ Pack Drill ซึ่งไม่มีใน KCAM G code ที่ได้ สามารถนำไปใช้ กับ Mach3 , GRBL ได้ด้วย หรือ ใช้  โปรแกรม Panmaneecnc Controller เจาะ ก็ได้เช่นกัน

 2.การกัดลายเส้น PCB

การกัดลายเส้น คือ การกัดลายที่ไม่ต้องการออก ปัญหาของการกัดลาย ส่วนมากในทุก โปรแกรมการออก Electronics แบบ จะมี File มาตรฐาน คือ Gerber File ( Gerber Format ) ซึ่งมีหลาย Layer เราจะนำ Layer ที่ต้องการมาทำการกัด เช่น Bottom Layer ,Keep Out Layer , Top Layer 
ตัวอย่างรูปแบบ ของ Gerber Format ( Gerber Format WIKI )

%TF.FileFunction,Copper,Bot,L4*%
%TF.Part,Single*%
%FSLAX35Y35*%
%MOMM*%
%TA.AperFunction,Conductor,NotC*%
%ADD10C,0.15000*%
%TA.AperFunction,ViaPad*%
%ADD11C,0.75000*%
%TA.AperFunction,ComponentPad*%
%ADD12C,1.60000*%
%ADD13C,1.70000*%
%SRX1Y1I0.00000J0.00000*%
G01*
G75*
%LPD*%
D10*
X7664999Y3689998D02*
X8394995D01*
X8439999Y3734999D01*
X9369999D01*
D11*
X7664999Y3689998D03*
X8359999Y1874998D03*
X9882998Y3650498D03*
D12*
ปัญหา ของ Gerber หลังนำมาใช้งาน จะมีปัญหาตามรูปข้างล่าง


จะต้องมีการ Isolate ออกตามตัวอย่างข้างล่างครับ



ทำการ Import เข้า Artcam




ทำการ Isolate ด้วย คำสั่ง Weld Vector
ได้ผลตามนี้ครับ
ตรวจสอบเส้น ด้วย Vector Doctor อีกครั้ง ครับ

จากนั้นก็นำไปทำ Tool Path ได้เลยครับ

ตัวอย่างนี้เป็นการทำ PCB จาก โปรแกรมออกแบบ PROTEUS
เราจะได้ GERBER File ตามตัวอย่างข้างล่างทานสามารถใช้ Text Editor เช่น Notepad เปิดอ่านได้
G04 PROTEUS RS274X GERBER FILE*
%FSLAX24Y24*%
%MOIN*%
%ADD10C,0.0350*%
%ADD11C,0.0800*%
G54D10*
X-13255Y+18897D02*
X-13270Y+18919D01*
X-13255Y+18897D01*
X-788Y+9250D02*
X-777Y+9250D01*
X-788Y+9250D02*
X-787Y+9250D01*
X-777Y+9250D02*
X-787Y+9250D01*
X-750Y+9250D02*
X-777Y+9250D01*
X-9590Y+8150D02*
X-9447Y+8150D01*
X-9590Y+8150D01*
X-8590Y+11150D02*
X-4755Y+14984D01*
X-4755Y+18897D01*
X-7590Y+11150D02*

ภายหลังการ Import เข้าใน โปรแกรม KCam เกิดปัญหาดังนี้ครับ


ส่วน Drill File เป็นตามนี้ครับ
M48
INCH 
T01C0.0300
T02C0.0590
%
T01
X-003590Y+011150
X-004590Y+011150
X-005590Y+011150
X-006590Y+011150
X-007590Y+011150
X-008590Y+011150
X-009590Y+011150

ตำแหน่ง ทิศทาง ขนาดยังไม่ถูกต้ อง จะต้องมีการกำหน ด Parameter จาก Proteus ก่อน Export Gerber และ drill file
รูปนี้เป็นตัวอย่างการนำไปเจาะด้วยโปรแกรม Kcam CNC Controller


สรุป
การนำเข้าข้อมูล จาก Proteus ไม่มีปัญหาครับ ที่เหลือคือ การกำหนด Parameter ก่อนทำการ Export ข้อมูล Gerber และ Drill File ครับ
ส่วนนี้จะทำการทดสอบ เรื่อง parameter และ ทำคู่มือให้ครับ เนื่องจาก EDA โปรแกรม ในแต่ละยี่ห้อ อาจมีข้อแตกต่าง กันครับ