Cyclone PCB Mill

En esta entrada vamos a ver los diferentes parámetros de fresado para diferentes materiales. Utilizando los parámetros adecuados, conseguiremos optimizar el uso de Cyclone y además, mejoraremos la calidad final de nuestro producto.

Dependiendo del tipo de broca, la calidad del montaje de nuestra máquina, etc. que utilicemos los parámetros variarán, por lo que los estén expuestos aquí han de tomarse como guía y punto de partida para encontrar los parámetros que mejor funcionan con cada configuración individual.

PCB

Para fresado de PCBs (cobre) se recomiendan los siguientes parámetros, tanto de diseño como para fresado.

En el caso de fresado de pistas, al utilizar una broca en V con un ángulo de 60º, el ancho de la broca variará dependiendo de la profundidad, Z, que indiquemos. El diámetro de la broca puede calcularse fácilmente con el siguiente proceso:

broca_en_V Siendo:

d: Profundidad que penetrará la broca en el material.

r: Radio de la broca. Al multiplicarlo por 2, obtendremos el diámetro, valor que es necesario para determinar los parámetros de fresado

A: Semi ángulo de la broca. En el caso de la broca en V proporcionada con Cyclone, A = 30º, siendo 2A = 60º.

 

Para realizar los cálculos, hay que fijar uno de los valores, por norma general fijaremos r y resolveremos la siguiente formula:

Una vez que hemos calculado d, podemos introducir el valor correspondiente a la profundidad. Es recomendable utilizar valores de d iguales o mayores que 0.1 milímetros. A continuación podéis ver una tabla con distintos valores de r y diámetro en función de la profundidad (d).

d (mm) r (mm) r (in) Diámetro (mm) Diámetro (in)
0.29 0.17 0.0067 0.34 0.014
0.45 0.26 0.011 0.5 0.021
0.61 0.35 0.014 0.70 0.028
0.74 0.43 0.017 0.86 0.034
0.90 0.52 0.021 1.04 0.041

Se recomienda utilizar ua profundidad d = 0.15 mm y un diámetro de herramienta igual a 0.17 mm.

 010 y 015  Pueden verse en el patrón las profundidades de 0.10 y 0.15 milímetros, de izquierda a derecha.
 020,025 y 030  Pueden verse en el patrón las profundidades de 0.20, 0.25 y 0.30 milímetros, de izquierda a derecha.
Nota: La calidad del fresado dependerá de la calidad del montaje de Cyclone, por ejemplo, estos patrones se han realizado con una Cyclone en la cual el montaje no se ha realizado a conciencia, por lo que se puede apreciar rebabas en el corte. Si es tu caso, puedes probar a aumentar la profundidad del corte, pero solo como solución temporal, ya que cuanto mejor sea la calidad del montaje de tu Cyclone, podrás mejorar la calidad final del trabajo, repetibilidad y la reproducibilidad de tu proyecto.

En cuanto a los parámetros de diseño de la placa, es recomendable utilizar las reglas de diseño o design rules, ya que al utilizar esta herramienta se modificarán las características de la pista de manera automática, con lo que nos aseguramos de que cada pista tenga tamaño y clearance adecuados, siendo Clearance la distancia mínima entre dos pistas y por Trace width el ancho de la pista en sí.

En función de la profundidad de fresado que utilicemos, los parámetros de design rules también variarán ya que se modifica el tamaño efectivo de la broca.

Como normal general, el tamaño de Clearance y Trace width tiene que ser mayor que el diámetro de la broca. Es recomendable utilizar un Track width y Clearance mayor en las pistas de Tierra y en las pistas de alimentación, comúnmente denominados GND y VCC respectivamente. Del mismo modo, es recomendable utilizar un plano de masa para mejorar la disipación de calor y la conductividad de los componentes electrónicos con tierra.

Para una profundidad d de 0.1 5 mm es recomendable utilizar los siguientes parámetros mínimos de design rules:

Clearance (Pulgadas/inches) Trace width (Pulgadas/inches)
Pistas Default 0.025 0.030
Pistas Tierra (GND) 0.025 0.040

 

Es importante también tener en cuenta las velocidades, tanto de rotación de la herramienta como de desplazamiento sobre los ejes horizontales x e y. Dependiendo del trabajo que vayamos a realizar modificaremos los parámetros del siguiente modo:

Trabajo Velocidad de rotación Velocidad de Traslación x e y
Fresado de pistas  Rápida Rápida, 200 mm/min
Taladrado Rápida Lenta, 50 mm/min
Corte de marcos Rápida Lenta, 50 mm/min

 

Con esta configuración podrás mejorar la calidad de tu producto final, pero no olvides que estos parámetros son orientativos y que según la configuración y la calidad del montaje de cada Cyclone pueden variar, por lo que tendrás que buscar los parámetros que mejor se ajusten a tu Cyclone.

En algunos casos, no basta con modificar esta configuración para obtener unos resultados de calidad, por ejemplo, algunos pads de componentes son muy pequeños y podemos facilitar el trabajo de soldadura si modificamos dichos pads. Para ello, los programas de diseño de PCBs incluyen una herramienta que permite modificar las huellas de los componentes. Alguna de las mejoras que pueden hacerse, entre otras, son:

  • Aumentar el tamaño del pad de los componentes “únicos” como resistencias, condensadores, etc.
  • En circuitos integrados con paquete DIP, como micro-controladores, es decir, componentes through hole si se modifican los pads para cambiar su forma circular a una forma rectangular, sera más fácil crear las pistas con Cyclone y una vez que la PCB esté fabricada será más fácil soldar el componente.

Metacrilato

En el caso del metacrilato es importante encontrar equilibrio entre la velocidad de desplazamiento en el corte y la profundidad de cada pasada. En cuanto a la velocidad de rotación utilizaremos la velocidad rápida.

Si aumentamos la profundidad de cada pasada la presión sobre la broca aumentará por lo que es necesario utilizar velocidades menores de desplazamiento en los ejes x e y. Incrementar la velocidad de desplazamiento en este caso puede romper, disminuir la vida útil de la broca o fundir el metacrilato sobre la broca, creando una capa de residuo que empeorará la calidad del acabado y además será difícil de extraer, pudiéndose partir la broca durante este proceso.

Para profundidades de cada pasada de máximo 0.5 mm se recomienda velocidades de 40 mm/min. Si se aumenta la profundidad de cada pasada ha de disminuir la velocidad, mientras que si se disminuye la profundidad de pasada es posible aumentar la velocidad.

En las siguientes imágenes podéis ver la diferencia entre los diferentes parámetros.

En el primer engranaje se han utilizado profundidad y velocidad de desplazamiento alta, por lo que se ha derretido el metacrilato y el resultado es bastante malo, con grosor irregular, rebabas y poca definición en el corte.

malo

En la segunda imagen, se han utilizado parámetros menos agresivos, es decir, se han reducido la velocidad de desplazamiento en los ejes y  la profundidad de cada pasada, por lo que el resultado no es optimo, pero si ha mejorado con respecto a la prueba anterior.

regular

Por ultimo, si continuamos reduciendo la velocidad de desplazamiento y la profundidad de pasada hasta lo recomendado, podemos ver como la calidad final mejora sustancialmente, obteniendo productos fresados con alta definición de corte, sin rebabas y que presentan un aspecto completamente regular.

bueno

12 comentarios

  1. Que velocidades de pasada y profundidad has usado para el mejor acabado?

    1. Luis Díaz

      Hola Miguel Angel,

      si te refieres a metacrilato, la profundidad de pasada que suelo utilizar para un buen acabado es 0.25mm con una velocidad de fresado de aproximadamente 35 mm/min.

      En el caso del cobre para fresado de pistas utilizo 0.15 mm de pasada y 200 mm/min en una sola pasada para las pistas.

      ¡Un saludo!

      1. Si, me referia a metacrilato, (se me funde siempre) y la dremel a 30000RPM (maxima) no? Que fresas usas?

        1. Luis Díaz

          Utilizamos una fresa de corte de 2 milímetros a 35000rpm, que es la velocidad máxima de la Dremel 200.

          ¡Un saludo!

          1. Gracias, haber si publicáis pronto un vídeo para verla fresando. Buen trabajo

          2. si me pudieses recomendar alguna fresa, podría eliminar variables del problema para fresar.

          3. Luis Díaz

            Hola Miguel Ángel. En las entradas de relacionadas, que podrás encontrar justo encima de los comentarios, hay vídeos en funcionamiento. Además, podrás ver y aprender como se utilizan los programas que utilizamos para fresar.

            El tipo de fresa depende del trabajo que se vaya a realizar. Para metacrilato nosotros utilizamos una fresa de corte plana de 2 mm de diámetro.

  2. Hola, buenas tardes.
    Solo me gustaría que revisarais la fórmula de la profundidad y la broca. Me parece que donde pone cos 30º, debería de poner cos 60º ó sen 30º (si aplicamos el teorema de Pitágoras, el cateto d al cuadrado es igual a la hipotenusa h (que es r dividido por el sen 30º)al cuadrado menos el otro cateto r al cuadrado ). Evidentemente el radio r debe resultar menor que la profundidad d, en la proporción 0,866 (cos 30º). Gracias.

  3. Pido disculpas, porque ayer con eso de escribir en directo y sin borrador, me parece la primera parte de lo que escribí está bien, pero la última frase está mal. La relación entre d y r es 2 x cos 30º, es decir d/r = 2 x cos 30º, o también d = r x 2 x cos 30º = r x 2 x 0,866
    Saludos.

    1. sgruben

      Muchas gracias José. Lo revisamos y cambiamos.

  4. Hola

    Como comenta José arriba, la tabla de diámetros de corte en base a la profundidad que aparece en el artículo es incorrecta (en la fórmula donde se usa el coseno, se debería usar el seno). Por otra parte, es más rápido (y simple) usar la fórmula d = r / tan A

    (A simple vista es extraño que con una fresa de 60º el radio de fresado sea mayor que la profundidad… para que esto fuera así, la fresa tiene que ser de >90º.)

    Un saludo

  5. Tabla correcta con distintos valores de r y diámetro en función de la profundidad (d):
    d (mm) Diametro (mm)
    0.10 0.1155
    0.15 0.1732
    0.20 0.2309
    0.25 0.2887
    0.30 0.3464

    El diámetro de la broca puede calcularse fácilmente con el siguiente calculador:
    https://rechneronline.de/pi/equilateral-triangle.php
    profundidad = Height (h)
    diámetro = Edge length (a=b=c)

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