AM30某系列PCB雕刻机使用使用说明.docx

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AM30某系列PCB雕刻机使用使用说明

AM30xx系列线路板雕刻机

使

用

说

明

书

济南奥迈电子设备有限公司

第一章概述

1.1PCB线路板雕刻机概述

1.2主要特点

1.3技术参数

第二章雕刻机软硬件安装

2.1硬件的安装

2.2软件的安装

第三章雕刻机的使用说明

3.1如何生成加工文件

3.2硬件使用说明

3.3软件使用功能介绍

第四章线路板制作操作步骤

第五章特别说明与注意事项

第一章概述

1.1PCB线路板雕刻机概述

PCB线路板雕刻机可根据PCB线路设计软件（如PROTEL）设计生成的线路文件，自动、精确地制作单、双面印制电路板。

用户只需在计算机上完成PCB文件设计并据其生成加工文件后，通过USB通讯接口传送给雕刻机的控制系统，雕刻机就能快速的自动完成雕刻、钻孔、隔边的全部功能，制作出一块精美的线路板来，真正实现了低成本、高效率的自动化制板。

该设备操作简单，可靠性高，是高校电子、机电、计算机、控制、仪器仪表等相关专业实验室、电子产品研发企业及科研院所、军工单位等的理想工具。

功能介绍

线路板雕刻机是一种机电、软硬件互相结合的高新科技产品，它利用PCB线路设计软件（如PROTEL）生成的PCB文件信息，转换为国际通用的G代码加工文件，直接输出给雕刻机，来控制雕刻机自动完成雕刻、钻孔、切边等工作。

它利用物理雕刻方法，通过计算机控制，在空白的敷铜板上把不必要的铜箔铣去，形成用户设计的线路板。

使用简单、精度高、省时、省料。

主要工作原理

1.关于空白线路板

空白线路板是在绝缘基体上粘贴覆盖一层导电的铜。

从原理上看，制作一张线路板的过程，就是利用铣刻的原理，把线路板上多余的不必要覆铜部分铣去。

这一过程跟传统的雕刻过程相似，区别在于传统雕刻利用手工，本机则利用数控原理让机器自动完成。

2.计算机雕刻路径

要完成一张线路板的制作，第一步首先是要知道哪些部分是要保留的，哪些部分是要铣去的，让刀具沿什么路线运动才能达到我们的目的。

在本系统中，我们利用个人计算机的高速运算性能，从保存的PCB文件中获取相关信息，经过算法的转换，获得主轴刀头运动的路线，这一过程称计算机雕刻路径。

3.指令传输

控制软件从PCB文件获取线路板加工信息，将其自动转换、分解成线路板制作可以接受的一个个单独的动作指令，而这一个个动作指令集合起来就形成了机器的加工路径。

在收到用户指令时，比如用户按“隔离”按钮，控制软件将加工路径指令通过通讯接口传送给线路板雕刻机控制系统，线路板雕刻机的中央处理器根据运动控制原理，控制三个步进电机的转速、方向协调工作，按加工动作指令工作，完成所有工作以后，控制软件向机器传送停止信息，机器停止工作。

4.组合运动控制

在本机中，三条互相独立的直线运动导轨互相垂直安装。

Ｙ轴滑车带动工作平台前后运动。

Ｘ轴滑车带动Ｚ轨及安装在Ｚ轨上的主轴电机左右运动。

Ｚ轴带动主轴电机上下运动。

三轴在ＣＰＵ的协调控制下，使主轴带动高速旋转的刀具相对工件做三维空间运动，从而把工件（线路板）加工成符合用户要求的成品。

例如，当Ｚ轴静止且刀尖略低于线路板表面时，Ｙ轴静止，X轴移动。

此时主刀具将在线路板上铣出一条Ｘ方向的直线，宽度相当于刀具的刀尖宽度。

Ｘ轴静止，Ｙ轴移动时，主刀具将在Ｙ方向上刻出一条直线，当Ｘ、Ｙ同时运动且速度相同时，刀具将在线路板上刻一条４５度的斜线。

控制Ｘ、Ｙ分别处于不同的运动速度，可在平面上刻出不同角度的直线，控制运动距离，通过各种组合可以在平面上刻出不同的形状。

当Ｚ轴静止且刀尖高于线路板表面时，刀具将通过Ｘ、Ｙ的运动移动到需要雕刻的点。

当ＸＹ静止，Ｚ轴向下移动线路板的厚度时，主轴电机带动钻头在线路板当前位置上钻孔。

整机外观（图1）

图1

1.2主要特点

●直接支持如Protel等多种线路板设计软件输出的Gerber文件格式

●自动化程度高，线路雕刻、钻孔、隔边系列工序自动完成

●中文操作软件、界面友好、操作简便

●X、Y、Z均采用国际先进的直线导轨，滑块预紧装置，保证滑块无间隙

●机器整体结构采用铸铁件，整体铣平,导轨支撑面平整、稳定

●X、Y、Z各轴均采用德国原装进口滚珠丝杆，运动平稳，雕刻精度高，整体机床震动小

1.3技术参数

参数说明：

主轴：

1.5kw变频器,800W水冷变频电机

主轴转速：

24,000r/min（额定）

传动系统：

三轴精密丝杠传动，直线导轨

控制系统：

DSP控制系统

接口方式：

USB

存储容量：

32M

最大工作面积：

300mm×300/250mm

加工面数：

单/双面

驱动方式：

X,Y,Z轴步进电机

最大工作速度：

4.2m/min

最小线宽线距：

6/8mil

重复定位精度：

0.001mm

钻孔深度：

0～30mm

钻孔孔径：

0.1～2.0mm（可增加）

钻孔速度：

60孔/min

操作方式：

手动换刀，自动工作

操作环境：

Windows.netframework1.1以上

计算机配置：

CPU：

P4，内存：

256M以上

工作电压：

AC200V-240V/50Hz

平均功率：

800W

第二章雕刻机软硬件安装

线路板雕刻机的安装包括硬件和软件的安装，其中硬件的安装需要完成线路板雕刻机与PC机之间USB数据线的连接、主轴电机与变频器的连接、冷却水的连接及各电源线的连接；软件安装请对应机器型号安装相应版本的操作软件。

2.1硬件的安装

为方便操作雕刻机，最好将雕刻机放在与计算机工作平台高度相同的工作台面上，水平放置并保证底座稳固无晃动。

然后将附带的USB连线一头连接到雕刻机的接口，另一头连接到PC机的接口；再将雕刻机的主轴电源线与变频器的输出接头连接好（注意不要缠绕机器部件）；将冷却水箱盛满自来水，把小型潜水泵放置进去，主轴冷却水管一头接潜水泵，一头通过冷却水箱上的小孔插入水中，潜水泵的进气口注意放置到水箱外面；连接好雕刻机、变频器与冷却水的电源连线后就完成了雕刻机硬件的安装。

使用时，首先打开冷却水泵，确认冷却水开始正常流动后，再打开雕刻机开关，连接电脑使用。

主轴电机变频器开关可在开始工作前再打开，机器内部已设定最大输出400Hz（24000rpm），将变频器频率旋钮顺时针旋转到头即可。

备注：

本机各参数出厂前已设置到最佳状态，并不开放给用户设置，如用户确有需要调整，请联系厂家说明后由厂家设置，请勿私自调设。

2.2软件的安装

PC机推荐配置：

P42.4以上

256M以上内存

至少一个可用的USB接口

操作系统winXP

附带CD-ROM驱动器

将线路板雕刻机软件光盘插入到CD-ROM中，打开光盘，首先选择.netframework文件夹，安装.netframework2.0插件，运行.exe文件后，按默认设置，选择下一步到结束即可。

（.netframework2.0是microsoft免费提供的强大开发环境，用户可在微软的网站中随时更新下载最新版本，对于机器中已经安装的用户，可跳过本步到下一步）

打开SDCarve文件夹，运行setup程序，选择下一步直到结束，将雕刻机控制软件SDCarve安装到默认目录中即可。

第三章雕刻机的使用

当您设计好一个线路文件后，自然立即想制作出一张线路板来验证自己的想法，但请别着急，请先仔细阅读说明书及本操作介绍后再动手，你将很快熟悉雕刻机的使用并会被它的方便深深吸引。

3.1如何生成加工文件

线路板文件设计好并保存后，如何生成机器可以执行的加工文件，来驱动机器雕刻出我们需要的线路板呢。

我们以附带的高灵敏无线探听器.PCB线路板文件来举例说明。

打开高灵敏无线探听器.PCB根据提示新建高灵敏无线探听器.DDB线路板文件（或直接打开DDB文件），我们会看到如图2的设计文件。

图2

选择文件（File）菜单的新建选项（new）,产生图3，选择第一项CAMoutputconfiguration选项，

图3

连续选择OK,到达图4。

图4

选择Gerber文件格式后，连续按下一步（next）到图层选择图5，

图5

选择布线中使用的图层，（注意，一定要选择的有底层bottomlayer、顶层toplayer、禁止布线层keepoutlayer）,按下一步到图6

图6

选择图示的mm制和4：

4格式（即保留小数点后四位精度），点击结束（finish）即生成线路板光绘文件Gerberoutput1。

如图7按同样的步骤，生成线路板钻孔文件NCDrill。

图7

光绘文件和钻孔文件生成后，我们需要把他们的坐标统一。

钻孔的默认坐标系不是centerplotson.右键点击Gerberoutput1文件，选择属性（properties），如图8选择高级（advanced）选项，去掉其它（other）中的centerplotson选项复选框，点击OK即可。

Protel随版本的不同有不同的选项，对于有了sp6的protel版本，Gerberoutput1文件，选择属性（properties），选择高级（advanced）选项，选中referencetorelativeorigin.因为这是钻孔的默认坐标系。

图8

最后，右键点击左面栏目中光绘文件和钻孔文件所在的文件夹（如图9），选择输出（Export）,将加工文件存储的文件夹CAMManager1.cam存放到用户指定的地点，加工文件就已经生成了。

图9

其它说明：

其它选项均采用protel软件的默认设置（Gerberoutput1的properties）：

如Gerber文件的suppressleadingzero,而钻孔是suppresstrailingzero.这个会对软件提取信息有些影响。

对于加工文件，也可以不导出（export），因为默认的保存路径在操作系统的临时文件夹中，一般位于C:

\DocumentsandSettings\Administrator\LocalSettings\Temp，administrator为对应的用户名。

对于newdesign时，如果选择windowsfilesystem,则同时会在项目的文件夹下产生一个相应的加工文件，不必再导出。

3.2硬件使用说明

加工文件生成后，我们就要调整机器，来加工我们设计的电路板了。

在前面章节中，我们已经介绍了机器的安装。

现在，我们接着介绍机器的使用。

图10

3.2.1固定电路板：

如图所示，确认雕刻机硬件与软件安装完成以后，选取一块比设计图形略大的覆铜板（覆铜板的大小应保证使用卡具安装后在线路板雕刻等过程中不妨碍机器工作），将待雕刻的覆铜板一边紧靠雕刻机底面平台的底边放置，并均匀用力压紧压平，使用卡具压住覆铜板的四边后上紧（注意覆铜板的边沿一定要与底板边沿靠紧，并保证覆铜板边沿整齐，这样才能确保电路板换边时能准确定位）。

3.2.2安装钻头

在线路板制作中，双面板的定位孔，钻孔等都需要钻头，我们先选取一种规格的钻头（如不知道线路文件中孔的大小，可先选用0.8mm的钻头），使用双扳手将主轴电机下方的螺丝松开，插入钻头后拧紧即可。

主轴电机钻头和刀具安装带有自矫正功能，可自动防止刀具安装的歪斜。

（图11）

图11

3.2.3开启电源

依次开启冷却水泵，雕刻机，主轴变频器的电源，确认水流已经正常流动，变频器输出达到400Hz后，即可开始软件操作加工。

3.3软件使用功能介绍

在本节中，将先对软件的设置及功能做详细介绍。

打开安装的SDCarve软件，出现如图12所示界面：

图12

在软件中，主要包括菜单区，显示区，控制区和功能区几个主要部分：

菜单区：

1、文件菜单（F）:

包括加工文件的打开，存储和关闭。

2、加工菜单（M）:

包括刀具库的添加，删除，机床参数，加工参数的设置调整。

3、查看菜单（V）：

提供显示部分的察看，包括底层、顶层、孔、线路轮廓、显示大小等功能，同显示区功能相同。

4、帮助菜单（H）：

包含软件版本信息，帮助功能。

显示区：

当我们打开一个加工文件后，按动底部的顶层、底层、孔按钮，即分别察看线路文件的底层、顶层和孔信息。

转动鼠标滚轮，显示部分即可放大缩小，调整到我们所需的位置。

功能区：

提供线路板制作的全部功能，包括打开文件、冲定位孔、钻孔、试雕、线路边界隔离、覆铜镂空、割边等:

打开文件:

用来打开加工文件，加工文件为我们生成的加工文件夹中的任意后缀名的文件，如高灵敏无线探听器.GKO（如图13）。

图13

冲定位孔:

使用钻头沿线路文件的最大矩形外框的四个角各钻一个定位孔，用来精确定位线路板顶层和底层位置。

同时，左下角的定位孔坐标也默认为我们线路文件加工时的原点位置。

钻孔：

点击钻孔按钮，进入如图14钻孔菜单：

图14

左面一览显示的是本线路文件中存在的几种规格的孔径大小，中间是可选择的钻孔刀的大小，选择孔径（如0.762），选取相应的钻头（如0.8），点击添加按钮，在已选好刀具栏即可确认（如图15）。

根据孔径分别选好相应的刀具，点击确定后，即可选择加工钻孔。

图15

如选择的刀具错误或修改，点击右侧对应孔径后点删除按钮，则相应的孔径又会回到左侧栏中，重新选取即可。

试雕：

在线路板加工中，我们默认刀尖刚接触到覆铜板平面时为坐标Z轴的零点，但由于板子难免有翘曲不平，所以我们使用试雕功能来保证线路各部分雕刻时刀尖都能刻到板子表面。

按动试雕按钮，刀尖会从零点开始沿线路最大外框走一个矩形，如果板子表面四边都刚能划到，即认为Z轴零点调整好，如有几个边或部分刀尖不能划到板子，可继续调整刀尖深度，反复试雕，直到四边都能划到为止。

隔离：

线路隔离功能，是使刀尖沿线路的外围边框刻制，使得线路和周围的覆铜绝缘分开（如图16所示）。

图16

在线路板制作中，有两种情况我们可以用到隔离功能：

一种是如图所示，当我们只需要快速将线路与周围覆铜绝缘，来进行初步实验时，这种方法只需一两分钟即可得到一块简便能用的线路板。

另一种情况是当线路中存在较小的线距时，我们若用小刀径的雕刻刀会化很长的时间来铣掉多余的铜，这时我们先利用隔离功能隔离线路，再用大的刀径的铣刀把大部分覆铜割除，也可以节约大量的时间。

在制作中，隔离功能亦可用作对线路部分的修边功能，它使得线路边界平滑整齐，在高频线路中会起到更好地效果。

镂空：

镂空的功能即把板上除线路部分的铜铣掉的过程。

铣刻的时间、效果和路径根据我们选择的镂空刀来决定，一般说，刀径越大，时间越短；刀径越小，时间越长，但效果越好。

割边：

线路板制作完成后，割边功能会沿线路文件的禁止布线层，分若干次把板子从整个覆铜板上切割下来，直接变成我们需要的形状。

每功能详细使用方法和注意事项，我们将分别在第四、第五章中具体介绍。

控制区：

主要用于刀尖或钻头加工前的定位和加工中的调整，X、Y、Z三轴坐标分别显示刀尖相对于设定的原点的位置变化，需注意的是，Y轴的移动是底板向相反方向移动，刀尖保持不动。

（图17）

点动：

选择点动时，在右侧框中输入以mm为单位的坐标，按动X、Y、Z对应坐标，刀尖即按输入的数据移动相应的距离（三轴坐标的移动均以我们正对雕刻机操作时，刀尖相对底板的运动轨迹来设定）。

数据最小输入为0.005mm，同时点动状态下刀尖移动速度较快，亦可用来快速调整刀具位置。

手动：

手动状态下，按动坐标调整按钮，刀尖即慢速向指定方向移动，按住不放，刀尖的移动即不会停止。

手动按钮：

分别控制刀尖在三个轴方向上的移动。

设为原点：

当我们通过反复试雕确定刀尖在板面上的起始位置后，按此按钮，所有坐标都清零，这个点被设为线路的相对原点位置。

工作过程中，我们可以随时观测到刀尖所在的坐标位置，来判断加工是否出现问题。

同时，每一个功能完成后，刀尖也会自动回到原点位置，为我们的下一步加工做好充分准备。

暂停、停止：

用来控制加工过程中的暂停和停止，暂停按钮按下后，会变为继续按钮，再次按下即可继续加工。

在暂停和停止状态下，坐标按钮是可以控制刀尖移动的，工作状态中则不能控制。

图17

第四章线路板制作操作步骤

在本章中，我们以制作一块高灵敏无线探听器的双面线路板来举例逐步说明整个机器的使用操作。

1、如前所述，首先我们连接好机器与电脑，循环水泵，变频器等并开启主机和循环水电源开关，确认水已经正常循环流动，主轴电机可以正常工作。

2、打开设计的线路板文件高灵敏无线探听器.PCB,按前述方法生成加工文件夹并存放到桌面上。

3、在PROTEL中，大体测量一下要制作的线路板的大小约66×42mm,选取一块较大的线路板，将其一边贴近底边后卡紧，并确认可供刀尖移动的范围大于上面测量的线路板大小。

4、选取一种规格的钻头安装到主轴电机后上紧（如0.8mm），然后开启主轴变频器电源，使的主轴正常转动在24000r/min。

（特别提醒：

本机所配刀具钻头，相当锐利，操作不当极易割伤手指，请特别小心！

）如图18

图18

5、开启软件，首先在控制区调节三轴坐标，控制钻头尖大致到板子的左下角位置并贴近到板子表面。

6、点击打开文件按钮，选择桌面上的加工文件夹，选择其中任一以高灵敏无线探听器命名的文件（不考虑后缀名）后打开，将默认的线路文件的底层信息在显示区调整至适当大小。

（如图19）

图19

7、点击冲定位孔按钮，机器会在禁止布线层的四个角钻四个孔，然后返回起始位置。

8、由于制作双面板需先完成孔金属化步骤，所以本例我们先完成线路板的钻孔。

察看图中孔信息层，确认无误点击钻孔按钮，弹出子对话框，根据子对话框的提示依次选择相应规格的钻头后添加到右侧栏中（注意：

选择钻头时可设置为所以孔使用同一规格钻头来避免更换的麻烦）并输入板厚尺寸（机器默认的为1.6mm常用规格），点击确定后点开始加工按钮，会弹出更换0.8mm钻头的提示，按提示选择0.8的钻头安装完成后确定，机器开始自动钻孔；当0.8mm的孔钻完后，机器会提示您更换1.0mm的钻头，更换后点击确定，机器会完成所有钻孔的工作。

9、将Z轴提高20至30mm，卸下钻头，更换为某一规格的雕刻刀如0.2mm（一般来说，为保证隔离效果，防止线路中存在较小的线距，我们选择隔离用的刀具时都选择刀尖尺寸较小的刀具），重新将Z轴下降到贴近覆铜板表面，点击试雕按钮，根据刀尖在板子表面划出的矩形线框痕迹反复调整高度，直到四边都划到为止。

按下设为原点按钮，将这点设为三轴坐标的原点。

10、点击隔离按钮，选择刀具后按开始加工，机器自动工作，将线路和周围的覆铜隔断。

在这步和镂空过程中，Z轴刻制时会在原点下降0.05mm，保证将铜箔铣掉。

如果您使用的板子规格特殊，铜箔厚度大于0.05mm,请在设为原点前将Z轴下调相应差的距离，以确保同层都能铣掉。

在本步骤中，我们为用户设定了仿真功能，会以红线的方式按实际加工行走，以方便用户检查和实际线路边界是否符合。

如果您在仿真中发现有线路被破坏的情况，请换用较小的刀尖来加工以保证效果。

11、点击镂空按钮，选择刀具后按确定，图中会显示加工完毕后的情况，这时请仔细检查和设计中的效果是否相同，有无错误，如没有问题即可开始加工，完成线路板的制作。

需要说明的是，我们可以不选择隔离而直接镂空加工，这时镂空的轨迹会按实际线路边界信息加工，如果我们选择了隔离功能并设定了刀具参数，即使并没有真正加工，在镂空时也会忽略已经隔离的部分而造成实际加工的尺寸不对的情况。

12、这样，线路板底层我们就加工完毕了。

提高刀尖，松开夹具，将线路板左右翻转后重新贴近底边卡紧，调整刀尖到左下角对位孔后，按上述步骤重新设原点，隔离镂空，来完成顶层线路的加工。

在图层的顶层显示和实际加工的图中，我们看到的是和PROTEL设计中顶层信息左右对称翻转的图形，这是为了使得顶层和底层的线路、孔一一对应的关系而设置的。

（图19）

图19

13、取下线路板，清理干净后，可以用细纱纸将两面线路轻轻打磨，确保线路光滑饱满。

为防止线路板被氧化并增加以后的可焊性，可在线路板两面适当涂上一层松香水。

第五章特别说明与注意事项

特别说明：

1、本机配备的雕刻刀大小从0.1mm到0.5mm，钻头从0.6mm到1.2mm，如果用户有其它规格的需要，请致电本公司另行配备购买。

2、本机采用有机玻璃底板，经长期使用后联系本公司拆卸下更换，本机配备一把较大尺寸的平头铣刀，是从新加工底板时使用，请妥善保存。

3、本软件因为已设置了隔离功能来快速加工线路，所以不再支持线路中的覆铜功能设置，有覆铜设置的线路文件，软件可能不能够正确识别，请您自行修改设计后使用。

4、本机提供的雕刻刀，钻头都属易耗品，不属于保修范围，用户在使用时请注意防止折断，不用时妥善保管，避免丢失。

如需额外购买，请联系本公司提供。

注意事项：

1、本机器属于工业设备，使用时具有一定的操作危险性，务请使用者谨慎使用，专人保管，避免出现不必要的损失。

2、使用本机请形成良好的习惯，严格按说明书操作。

如在工作过程中发现意外情况，请及时关闭电源，并在等待一段时间后再重新使用。

如有大的问题，请及时联系本公司，切勿私自拆卸处理。

3、本机连续工作较长时间后，主轴电机会有发热现象，这时请暂停机器使用，更换冷却水后再继续工作。

4、本机丝杠等机械部分，请定期加注润滑油，以保证运转流畅。