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CNCルータでの両面基板制作 [CNC]

 「CNCルータでのモーターノイズ対策とPCB制作」の記事でCNCでの基板切削時の基板の固定があまいため切削結果が思わしくなかったと考えられる(特にガラエポ基板側)というようなことを書きました。

 しかし、切削結果のパターンをよく見てみると腑に落ちない部分が出てきます。
  • 連続的に細くなった直線パターン
    マスキングテープによる固定が弱かったのであれば、トラックのパターンが一旦細くなったとしてもマスキングテープにより元に戻る力が掛かるので元に戻るはず。でも結果は細くなった直線のトラックが続いている箇所がある。

  • 不揃いなSSOPのピン幅
    SSOPのピン部分の切削パターンを見ても幅が太いピンと細いピンができている。マスキングテープが原因であれば上記と同様に元に戻る力が発生するはず。

  • 円形の切削部分の歪み形状
    左下の写真の左下の角の部分にある固定ネジ用の大きな円形の切削がカクカクした感じで歪んでいる。マスキングテープの固定が原因であればカクカクはせず、楕円形もしくは小さめの円形のようになるはず。

以上からマスキングテープでの固定があまくて基板が動いたというよりはズレの状態として何通りか安定した状態があり、一旦安定したずれ状態に陥るとその状態が継続しているように思えます。(なので円形はカクカクした歪になる)

 CNCを再度チェックしてみたら・・・・原因と思われる部分を見つけました!!

CNCルーターのスピンドルモーター交換」の記事で書いた超静音で気に入っていたモーターの軸にわずかにガタがありました。
 モーターのシャフトに手で左右の力を加えると微かにカクッとした感じがします。
 このため、シャフトが傾いた状態で切削が進み、エンドミルを持ち上げた時や切削方向を変える時に元に戻る という感じで切削していたのではないかと思います。

 モーターを元々ついていたものと同じ型番(775DC)に交換して切削してみたところ、CNCらしいきれいな切削が出来ました。(^^)
 775モーターは合計3個持っていて当たりハズレ(というか動作状態が個体により大きく異なる)が激しく、特に「郵便受の怪奇現象」の記事で書いたものはひどい状態でした・・・
 今回は3個中最もまともなものに交換して切削してみました。

 シャフトにガタがあったモーターの超が付く静かさ(枕もとで回転していても寝れる・・部屋の隅で回転させていると回転試験していることを忘れてしまいそうになるw)も捨てがたいので、当たり狙いで1個注文しておきました。

 それではモーター交換前後のガラエポ基板の切削状態を比較してみます。

 最初に全体写真です。一目瞭然ですが左側のモーター交換前の方は上で書いた問題があり、これでもCNCなのか?という感じです。
 右側の交換後の方は流石にCNC・・ほぼ設計通りに切削していてほれぼれする切削ぶりです^^
 改善後側にある余分な穴は試験切削に使った両面基板の裏側を利用しているためですw
 また、改善前側の左上の部分のパターンでFlatCAMでガーバーデータからNCデータに変換した時点でパターン分離が出来ていない部分があったため、パターンを見直しています。

切削結果(改善前) 切削結果(改善後)


 次にSSOPパッケージのピン周りです。
 こちらも見てのとおり改善後の方は改善前と比較すると設計データを忠実に再現しています。
 角の直角具合もなかなかのものですねぇ ^^

SSOPのピン(改善前) SSOPのピン(改善後)


 次はVia付近のパターンです。
 左側の改善前の方はViaの全貌が見えないですが、改善後の方は真円に近い出来栄えになっています。
 右側で右下の溝のところに銅の屑が残っていますが、切削後クレンザーで洗うことで対処できると思います。

Via付近(改善前) Via付近(改善後)


 最後に最も細くなったトラック部分の写真です。
 左側の改善前の方は断線しています・・・
 改善後の方はトラック幅はほぼ一定で特に細くなっている部分は見当たらないのですが、敢えて上げればSSOPピン付近のトラックでした。

やせ細ったトラック(改善前) やせ細ったトラック(改善後)



 中国製の格安CNCミニルーターでここまでできるとは・・・驚きです。
 モーターをもとの型番のものに戻したことで切削時の音は大きくなりましたが、それでも夜中でも苦情がでない程度の音です。
 これは「CNCルーターでのエンドミルの回転ブレ対策」の記事で書いたようにシャフトとエンドミルの接続をカップリングからチャックに変えたことで回転軸ズレが小さくなった( 0.04mm程度)ことが効果を発揮している(当然切削結果にも効果が出ている)ものと思います。


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