Электроискровая эрозия

[Андрей СШ]

Треебуется опустить плавно со скоростью не более 1-5 мм/сек. На данном этапе точность не требуется.

Но в перспективе я хочу попробовать режим автоматического удержания зазора (как на промышленных эрозионных станках) и тогда это елозинье может уже помешать.

[Shaab]

А почему именно масло? Почему не вода?

А на каком принципе работает режим автоматического удержания зазора?

[Андрей СШ]

В воде, пока нет контакта между электродом и платой, будет происходить электролиз, что плохо. Для его предотвращения нужно делать генератор, который будет подавать напряжение только после сведения электродов на рабочее расстояние. А это несколько сложнее текущей схемы.

В литературе пишут, что в масле (правда там имеется ввиду машинное масло, а не подсолнечное) относительный износ электрода меньше. Рекомендуется (в 82-м году) использовать веретённое масло (от швейной машинки) или керосин.

Опять же из литературы следует, что в воде скорость обработки выше и грязи образуется меньше. Но в нашем случае непосредственно искровая обработка занимает мало времени относительно времени требуемого на перемещение головки, так что ускорение от использования воды будет несущественным.


Схем автоматического удержания зазора за последние 60 лет напридумывали много. Больше всего радуют ламповые варианты (лампы поискать, что-ли). Если в общем, то схема следит за наличием/отсутствием разрядов и коротких замыканий в зазоре (для этого измеряет напряжение или ток в электроде) и по результатам пододвигает или отодвигает электрод.

[invNT]

Вот тут есть параметры импульсов для получения желаемых производительности, чистоты поверхности и износа электрода.

Андрей СШ, а Вы не измеряли, как влияет эрозия на поверхностное сопротивление(утечку)?

[Андрей СШ]

Ту книгу надо где то целиком найти, к таблицам требуются пояснения. В некоторых режимах почему то длительность импульса больше чем период.

Измерения утечки пока не производил, до таких опытов пока как до луны пешком, но думаю, что по электропрочности оно хуже чем травлёный зазор.

Наконец то снял осциллограммы процесса

Продолжительность разряда около 80 мкс. Из чего расчётно следует, что ток разряда в среднем всего 6 А. Так же видно, что происходит не один разряд а несколько (схема успевает перезаряжать конденсатор несколько раз пока электрод опускается).
Напряжение в разряде всегда стабильно 14 В, что говорит о том, что диэлектрические свойства подсолнечного масла достаточно стабильны и существенных загрязнений не появляется.

Методом тыка подобрал конденсатор для более/менее приличного соотношения качество/скорость - получилось 220 мкФ при напряжении 19 В.

Думал доведу техпроцесс до печати плат под SSOP (0,65 мм) и брошу, но внезапно проскочил этот этап и получил техпроцесс под QFN (0,5 мм)

Теперь думаю, как вернуться обратно.

[Groggy]

Теперь думаю, как вернуться обратно.

Красота... А зачем возвращаться то? И так хорошо получается.
Или хотите увеличить зазор между дорожками?

К стати. Так и просится в данную установку система электроконтроля =).

[Lamator]

Ребята, это всё реально классно.
Я на счет электроэрозии и 3д.
Но всё-таки вкину "ложку дёгтя":

Плюсы:
1) - одноэтапная технология;
2) - дешёвые и легкодоступные расходные материалы.
Минусы:
3) - низкая электрическая прочность зазоров из-за загрязнения текстолита и рваных краёв;
4) - «толстый» техпроцесс

4й пункт - судя по предыдущим постам, успешно решён.
Я бы добавил в "минусы" ещё один, на мой взгляд, очень важный пункт:
Ведь кроме расходников ещё нужен 3д-принтер? Или, как минимум, некоторые его компоненты + "распечатанные" элементы каркаса/приводов.

!!!!!!
Ни в коем случае не хочу никого отговаривать от продолжения совершенствовать сей убердевайс, только "имхо" (сам пользуюсь ЛУТ с ламинатором вместо утюга):
Если не нужно делать платы в промышленных масштабах, и есть возможность заниматься изготовлением печ.плат на "на кухне", а где-нибудь в гараже (полка на стене с удобной ванночкой для проявки фотографий и аквариумным компрессором), то это изобретение скорее будет лишним.

[arkhnchul]

Ведь кроме расходников ещё нужен 3д-принтер? Или, как минимум, некоторые его компоненты + "распечатанные" элементы каркаса/приводов.

нет достаточно собрать двухосевой станок. Это проще, чем кажется.

[Groggy]

достаточно собрать двухосевой станок

Ага. А если не будет чем то устраивать такой метод изготовления, то можно на двухосевой станок установить УФ лазер и засвечивать фоторезист (в соседней теме обсуждается).

[olegators68]

(сам пользуюсь ЛУТ с ламинатором вместо утюга)

Тоже пользуюсь этим, но травил силовую плату со слоем меди в 150 мкм, сам удивился когда померял но мне самое то по токам, спецзаказ что-ли, такое уродство получилось, не дороги а лунный пейзаж какой-то, раствор все таки пропитал тонер почти за день травки платы.

[Андрей СШ]

Или хотите увеличить зазор между дорожками?

Да хочу, а то подавать 400 вольт на зазор в 0,2 мм как то страшновато.

Электроконтроль полноценный сделать будет сложновато, но в какой то части можно. В реальности станок уже контролирует наличие зазоров, которые прожигает.


ЛУТ технология вне конкуренции - это единственный компьютеризированный метод, который вообще не требует никакого спецоборудования и материалов. Поэтому он будет популярным независимо от крутизны других методов и получаемых дефектов.

Не стоит забывать, что 3Д-принтер кроме вырезания печатных плат может и пластмассовые детали печатать внезапно.

Для сборки двухкоординатного станка, если повезёт, достаточно будет разобрать всего один струйный принтер. Если не повезёт - два. 3Д-принтер не особо нужен (заменяется напильником), но с ним проще. Я уже думаю, что торцевые детали моего станка можно было из дерева сделать. Есть такие наборы для врезки замков в двери, в них два сверла на 42 мм и на 22. Что самое интересное - шаговый двигатель от принтера имеет диаметр 42 мм, а подшипники на которые опираются шпильки - 22 мм.


Добавил в станок датчик напряжения на электроде (всего одна оптопара и один резистор) и внезапно столько проблем разом решилось, что аж не верится:
1. Если электрод приварился, то станок остановится и будет пытаться его оторвать, а не загибать вместе с иглой как раньше (впрочем приваривание к фольгированному текстолиту удалось победить и без этого).
2. Теперь станок видит прожглась уже дырка или нет - благодаря этому не делает лишних движений.
3. Побочный эффект предыдущего - устранены недопрожжонные участки при неправильном выборе настроек.
4. Станок может на ощуп определять расстояние до платы и благодаря этому дёргать электрод на меньшее расстояние (программно пока не реализовал).

[Shaab]

Можно схему подключения датчика посмотреть?
Пытаюсь попробовать повторить Ваш эксперимент, но не успеваю за Вами)

[Shaab]

Интереса ради решил попробовать прожечь медь на текстолите вручную.
Взял конденсатор 220 мкФ, резистор 10 Ом 10 Вт для ограничения тока заряда, выставил на выходе БП 18 В и 2 А макс. тока, минуты 2 сидел "искрил" в одной точке - не жжоца медь-то.
След на поверхности есть, но он проводит ток.
ЧЯДНТ?

[Андрей СШ]

220 мкФ это ёмкость для точного и терпеливого робота, прожигает медленно, но ровно.

Когда я проводил эксперименты вручную, то подключал 2-4 конденсатора по 470 мкФ в параллель. Так результат намного нагляднее.

Датчик напряжения подключается как то так.

[Shaab]

А выход датчика куда?
И кто контролирует его состояние?

Есть десяток емкостей по 0,1 Ф (да-да, 100,000 мкФ). Надо будет попробовать

[Андрей СШ]

А вот куда выход датчика это зависит от используемого оборудования.
У меня эрозионный станок имеет полностью самодельную электронику, поэтому я просто подключаю к управляющему микроконтроллеру. Чтобы подключить его к 3Д-принтеру надо модифицировать прошивку, а я этого делать не хотел (хотя это и не сложно).

В принципе если есть вход, который может поставить принтер на паузу, то можно подать на него через элемент задержки, хотя это даст только защиту от приваривания электрода. Можно сделать головку со своими мозгами, которая будет держать принтер на паузе пока не закончит.


Думаю 10 по 0,1 Ф будет достаточно, чтобы резать медь вместе с текстолитом. Главное самому подальше встать.

[Shaab]

Андрей СШ, опиши пожалуйста алгоритм определения границ дорожек и построения "красных линий" в твоей программе.

[Андрей СШ]

1. Определяется шаг по формуле пятно/плотность.
2. Проводятся виртуальные вертикальные линии с этим шагом.
3. Вдоль каждой линии сверху вниз (с шагом 1 пиксель) движется пятно выборки (диаметр берётся из настроек).
4. Если на текущем шаге пятно полностью чёрное, а на следующем в него попало что-то цветное, то делается вывод, что это верхняя граница дорожки и ставится красная точка.
5. Если на текущем шаге пятно чёрное, а на прошлом попадало что-то цветное, то делается вывод, что это нижняя граница дорожки и ставится красная точка.
6. Всё это повторяется по горизонтали для определения боковых границ.


В идеале пятно должно быть круглое, но полностью проверять круг на попадание в него цветных пикселей вычислительно накладно, поэтому проверяется только 8 пикселей по границам. Из-за этого алгоритм скругляет углы.

[Shaab]

Я тут прикинул:
Диаметр - 300 мкм
Плотность - 20
Шаг = 300/20 = 15 мкм
DPI - 600 => 1px=25400 мкм/600 px = 42.(3)мкм
Как на картинке с шагом "между пикселями" в 42 мкм нарисовать сетку с шагом в 15 мкм?

И как расположены эти 8 "контрольных" пикселей в пятне?

[Андрей СШ]

Элементарно!

В одном пикселе помещается 2 или 3 красных точки. По этой причине они выглядят как сплошная линия.

Контрольные пиксели равномерно по кругу с шагом 45°. Именно 8 сделано потому, что это позволяет правильно определять дорожки расположенные горизонтально, вертикально и под углом +/- 45°.