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Cyclone PCB factory CNC之製作過程心得筆記



還記得在關於Cyclone PCB Factory設計的巧思這篇文章之後,我就沒有再發有關這台雕刻機的一個文章,主要是那時候因為要口試的關係,幾乎沒有時間去弄這個東西,二來是口試完後就耍廢了好一段時間,當想要振作起來的時候就被國家徵招進去當兵了.....。

這篇文章主要是要記錄在我寫完了一系列的GRBL文章之後,打算重拾Cyclone的一些想法,有興趣的也可以看看以下的文章。

基於GRBL的CNC之A4988步進馬達驅動器篇
基於GRBL的CNC之步進馬達篇
基於GRBL的CNC之冷卻液開關篇
基於GRBL的CNC之擴充板篇
基於GRBL的CNC之Arduino控制器篇
基於GRBL的CNC之限位開關篇CNC
基於GRBL的CNC之按鈕篇

在上面的文章寫完後,我是計畫要買現成的CNC雕刻機的,但寫著寫著就看著那台Cyclone PCB factory晾在那邊,越看越覺得可惜,當初花了好幾個月的時間買材料與列印,就因為某些問題而把它給拆掉不做。當初真的一股腦的花了不少錢在這上面(補:當時幹嘛不要直接去買現成的鋁擠雕刻機就好???)。







因此我打算在買雕刻機前(存錢),把這台Cyclone PCB factory給修整一番,看看能不能達到實際的功效(雕電路板)。

以下先來記錄一下那時候的一個製作過程,首先大家可以參考這個官方網頁,有相當多的人去製造這台雕刻機,它最厲害的地方就是幾乎八成的架構都是以3D列印的列印件所組成,所以成本上也相對的低。

接著又在Regis [雷基士]-許英豪Open source is Free.開源給你想要的自由這兩個部落格的介紹與製作過程之下,我內心完完全全的被燒到了,也因此就開啟了那段時間的不歸路。

這台雕刻機最重要的就是列印件,也幸好我有3D印表機的關係,所以這部份我只要出料錢就可以搞定,那時候可是斷斷續續的印了快一個禮拜才完成,每一個零件的列印時間都又臭又長。



接著因為找不到壓克力底板與工作台的關係,我自己在電腦上列印了它的A4雷切圖檔,然後在一塊木板上自己鑽孔對位,這點也是我認為我這台機器後面會失敗的一個關鍵點



那時候就連床台都自己裁切自己鑽孔,現在想一想為甚麼不要拿去雷切就好了呢?



那時候一邊製作雕刻機本體,一邊製作我的CNC控制器,這一點又是我覺得我另外一項問題,因為我根本就還沒有實際的上機測試過,一開始就把所有的周邊、接頭給做好,完全沒有考慮到有沒有必要或是能不能運作的一個問題(試動)。



我本來床台是用薄薄的一片壓克力板,後面發現真的太軟了,所以自己在去買一塊5mm的壓克力並將上面鑽很多孔加上攻牙,讓我能夠鎖上比較不一樣的一些工件,不然本來的設計只能鎖固定大小的一個PCB板,實在有些不方便。



那時候做好之後感覺整個都非常的完美,但問題就在於這只是看起來好看,但是實際上運作起來卻一堆問題的機器。主要是三個分離的設備光要搬運就是一個問題(我之前的3D印表機也是這樣,後面把電源、控制板全部鎖在機架上,才讓搬運方便得多),每次要測試就要拖著一堆的電線跑。



那時候先用木板進行測試,成功的雕出了一個碗狀的空洞,別以為這樣就算成功,後面還有一堆問題。



這是那時候雕刻的測試影片,可以發現這木板雕刻的測試還算順利。


但是後面在雕刻覆銅板時,卻是一堆問題產生。首先我測試了一個笑臉的路徑雕刻在覆銅板。這個部分雕刻還算順利,也可能是因為線寬粗+铣刀粗強度夠的關係,所以沒有甚麼問題。





後面也實際的去畫了一個電路板來雕刻,結果成果並不好,上面的笑臉因為線寬很寬的關係所以沒有甚麼影響,而且使用的是玉米铣刀比較不容易斷刀,但後面要刻電路板的細線時就得用V型尖刀來處理,那時簡直是災難的開始,可惜我測試的影片沒有留下來。



還記得最後形狀是雕刻出來了,但是上面的毛邊、黏在一起的線路及鑽歪的孔,都是一大堆的問題。那時候還一口氣讓我兩支刀都斷掉了,因此一氣之下就把這台雕刻機給拆了放在一旁,主要是因為弄到很心煩。而這篇文章的第一章圖右下角的平衡車,也是把這台雕刻機拆了之後跑去玩的一個產物(結果平衡車卻做得很順利,不到三天就完成了)。





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以上廢話了這麼多,該來說說這台機器到底有什麼問題了。首先就是主軸支架強度不足,可能有人會認為這種整台都列印件的機器,根本不用去討論甚麼強度,但其實因為它行程小的關係,所以拿起來其實剛性還蠻不錯的(雖然剛性不能這樣定義),唯一就是主軸支架在雕刻時會變形,同時列印件跟上面的LM8UU又有間隙,用膠帶補足間隙的結果就是或多或少還是會有公差的問題(扭動)。這一點在PCB的雕刻上是非常忌諱的,看看外面的PCB雕刻機會發現主軸的穩定性非常高,幾乎完全沒有偏擺與震動,而我的刀具可能也就是這樣子斷掉的。



當時主軸產生扭動結果X軸還不斷移動的情況下,刀子就會用的方式雕刻,撞那一下之後整支刀尖就斷掉,接著後面就像是用"刮"電路板一樣在進行雕刻。



另外我的列印件與主軸馬達的尺寸些微不合,所以我用了膠帶+熱縮管等等墊厚,但這是非常錯誤的舉動,因為墊的東西都是有彈性的,這樣讓整個主軸扭動的幅度更加的嚴重。



再來就是我上面所提到的,我自己印A4的孔位圖自己鑽孔製作底板,因為用紙張對位+手持電鑽鑽孔的關係,孔位或多或少都一定會有誤差,結果造成了Y軸的床台在移動時整個卡住,變成像在磨螺母一樣,所以能發現床台底下非常多的鐵屑,這都是因為卡住的關係造成的。



以上就是我認為我在製作這台雕刻機的一些敗筆,因此接著我會朝幾個地方去修改它。
1.買現成的雷切壓克力底板,解決Y軸光軸與螺桿水平度的問題。
2.尋找或自行繪製加強版的主軸固定架,同時改善主軸、LM8UU與列印件的公差問題。
3.把電路集成到機台上不要分散開來,好方便搬運。

以上就是我在製作這台雕刻機的一些心路歷程,當然目前真的要說只有完成一半而已,等待之後改良好機構本身在來記錄一下。