Taladrando vías y agujeros
En este capítulo veremos el proceso de taladrado de vías y agujeros usando el Cabezal de Taladrado y una Dremel 200.
El proceso consiste en los siguientes pasos:
- Generar los ficheros CAM
- Instalar el Cabezal de Taladrado
- Configurar la posición de inicio
- Taladrar la PCB
Utilizaremos como ejemplo el esquema y diseño de la placa que hicimos en el capítulo anterior para el fotograbado con el Cabezal Láser.
Ejecuta Eagle Cadsoft y abre el proyecto LaserDriver que creamos en el capítulo anterior.
Generando los ficheros CAM
El Cabezal de Taladrado utiliza g-code como formato de archivo CAM. Hemos desarrollado para Eagle un ULP especial que genera fácilmente los archivos g-code a partir del diseño de la PCB. Ya lo instalaste en capítulos anteriores (ver capítulo de instalación de software).
Tienes que activar en Eagle la vista de la PCB (board view) para poder ejecutar el ULP. Selecciona luego la capa superior. En este tutorial taladraremos la PCB desde dicha cara.
Los ULP o Programas de Lenguaje de Usuario son ejecutados usando el comando Run
. Haz clic en el icono.
Aparecerá un selector de archivos. Ve al directorio donde instalaste los ficheros ULP y abre el archivo twinteeth.ulp.
Verás que aparece la ventana de TwinTeeth ULP, una similar a esta:
El ULP tiene dos pestañas con las etiquetas: Drill Tool y Paste Dispenser Tool. La primera contiene el panel de configuración del Cabezal de Taladrado y la segunda el panel del Dispensador de Pasta. Una vez configurados, puedes generar los archivos haciendo click en el botón de "Save G-code". Generalmente los archivos se guardan en el mismo directorio del proyecto.
Describiremos ahora cómo configurar el panel de la herramienta de taladrado.
El panel de configuración de la herramienta de taladrado tiene varias áreas: el área de generación (Generate), el área de las brocas (Drill Bits), la zona de control del eje z (Z axis), el área de control de velocidad (Feed Rate) y la lista de los tamaños de los agujeros a taladrar (Hole Size List).
El área de generación te permite elegir el tipo de archivos g-code que se generarán. Puedes generar los taladros desde la parte superior de la PCB (Top Drills), desde la parte inferior (Bottom Drills) y también desde una vista espejo de la inferior (Bottom Mirror)
A la derecha tienes el área de las brocas. Permite configurar la lista de brocas que usaremos para taladrar la placa.
El ULP generará un archivo g-code para cada categoría de la lista. Se permiten un máximo de 4 tamaños de broca. Para activar o desactivar un categoría simplemente activa o desactiva la casilla correspondiente. A la derecha de la casilla podras ver tres campos: Size, el tamaño de la broca, Min, el tamaño mínimo del taladro y Max, el tamaño máximo (todos en mm).
El campo Size te permite configurar el tamaño de broca que se utilizará para cada categoría. Los campos Min y Max determinan el rango de diámetros de agujero que se agruparán bajo ese tamaño de broca. Esto te permite reducir el número de brocas utilizadas, agrupando los agujeros en un rango de tamaños que se taladrarán con la misma broca.
Por ejemplo, puedes ver en la imagen anterior que la categoria #0 pertenece a una broca de 2.5mm, con un valor mínimo de 1,5mm y uno máximo de 3mm. Esto significa que todos los taladros entre 1,5mm y 3mm de diámetro (ambos incluidos) se agruparán y perforaran con una broca de 2,5mm. Está activo por lo que al hacer click en el botón de salvar el ULP generará un archivo g-code para esta categoría.
La lista de tamaños de taladros (Hole Size List) te proporciona información importante acerca de todos los tamaños de vías y agujeros utilizados en el diseño de la placa. Te ayudará a determinar la lista de categorías.
Todos los tamaños de agujero de esa lista deben estar cubiertos por una categoría de broca activa. De lo contrario cuando intentes guardar el archivo g-code verás un mensaje de error similar a este:
En nuestro ejemplo particular hemos configurado tres categorías de brocas:
La primera #0 es para cubrir los agujeros de 2.5mm de las esquinas de la PCB. No vamos a usarlos porque ya fueron taladrados, pero necesitamos definir la categoría para evitar el error que mencionamos anteriormente.
Como se puede ver en la lista de tamaños de taladros, hay algunos agujeros de 1.016mm. Cubriremos estos agujeros con una broca de 1mm en la categoría #1.
También se puede ver en la lista que el resto de los agujeros tiene un tamaño de 0.6mm. Corresponden a las vías. Preferimos utilizar una broca de 0.3mm en lugar de una de 0.6mm, por lo que configuraremos la categoría de broca #2 para cubrir todos los agujeros en un rango de 0 a 0,9mm con dicha broca de 0.3mm.
La categoría #3 está desactivada por lo que no se generará ningún fichero.
El área de control del eje Z te permite gestionar el comportamiento de dicho eje. Allí verás los siguientes campos:
- Z High - La posición más alta del eje Z en mm al comenzar a taladrar.
- Z up - La posición del eje Z en mm al pasar de un taladro al siguiente.
- Z down - La posición del eje Z en mm cuando la broca esté en contacto con la superficie de la PCB.
- Drill Depth - Como su nombre indica es la profundidad del taladro en milímetros.
- Drill Dwell - Es el tiempo en ms que el robot se detendrá cuando la broca esté en la posición más baja.
Por último el área de gestión de la velocidad te permite definir la velocidad de los ejes X, Y y Z en mm/min.
Ahora revisa la lista de los taladros de tu placa y configura la lista de categorías y el resto de los parámetros. Luego haz click en el botón "Save g-code" para generar los archivos.
El ULP generará un archivo g-code para cada categoría de broca. Las máquinas CNC frecuentemente usan un único fichero para todas las brocas pero pensamos que era difícil hacer una pausa en el robot, cambiar la broca, calibrar otra vez, etc. todo ello utilizando el mismo archivo. En vez de eso hemos preferido separar el trabajo de taladrado en varios archivos lo que permite utilizarlos de una manera más flexible.
El nombre de los archivos generados será similar a estos:
- twinteeth-laserdriver.brd.drill.top.#0.gcode
- twinteeth-laserdriver.brd.drill.top.#1.gcode
- twinteeth-laserdriver.brd.drill.top.#2.gcode
Los encontrarás en el directorio del proyecto de Eagle.
El nombre del fichero tiene varias secciones y significados: el #n es la categoría, la palabra top significa que se taladrará desde la cara de arriba y drill que es un archivo de taladrado. El resto es el nombre en si mismo.
Instalando el cabezal de taladrado
En esta sección vamos a preparar el Cabezal de Taladrado y a instalarlo.
Localiza la herramienta Dremel y las brocas. Instala la herramienta en el hexágono tal y como describimos en el capítulo de Ensamblaje del Cabezal de Taladrado.
Comenzaremos taladrando las vías de 0,3mm. Instala en el Dremel la broca de 0,3mm y aprieta el mandril.
Instala el Cabezal en TwinTeeth y enchufa el Dremel a la red eléctrica.
Ejecuta la aplicación de la cámara y ajústala apuntando a la broca. Enfoca el objetivo si es necesario y enciende los LEDs.
Instala en la plataforma el contrachapado de sacrificio. Era opcional para el resto de cabezales pero para taladrar es indispensable.
Finalmente instala la PCB a taladrar encima del contrachapado.
Advertencia: Si la PCB encaja con holgura en los pines podría salir disparada durante el taladrado y lastimarte. Utiliza unas tiras de cinta adhesiva para sujetarla firmemente en su lugar.
Comprueba que todo está listo antes de taladrar.
Configurando la posición de inicio
Ejecuta TwinTeehMC y conéctate con el robot.
Selecciona el Cabezal Dremel haciendo click en la pestaña correspondiente del menú superior.
Mueve la plataforma a la posición inferior pinchando en home. Luego haz click en Calibrate para mostrar los controles de calibración.
Configura el control Z min al valor del grosor de la PCB más unas décimas porque la broca suele ser redonda en la punta. Si queremos traspasar totalmente el material tendremos que añadir este extra.
Ha click en el boton Reset tool button para inicializar la configuración de la herramienta y luego haz click en Home de nuevo.
Luego usando el control Z mueve la plataforma hacia arriba hasta que la broca toque casi la superficie de la PCB. A continuación mueve ligeramente los ejes X e Y hasta que la punta del taladro apunte al círculo que dibujamos en el centro de la PCB cuando hicimos el diseño con Eagle. Después del proceso de grabado con ácido, el círculo es un área redonda, aislada, sobre la lámina de cobre. Es el centro de la PCB y tienes que establecerlo como el origen de coordenadas.
Una vez que esté encima de él, mueve ligeramente el eje Z hasta que la punta toque el cobre en el centro del círculo.
Entonces haz click en el botón Set Program Zero.
Vuelve a hacer click en el botón "Calibrate" para ocultar los controles de calibración.
Luego haz Home de nuevo. Recuerda que cada vez que establezcas un nuevo inicio de programa necesitarás llevar a Home la plataforma porque de lo contrario no podrás moverla.
Ahora, haz clic en el botón "Goto zero" para ir a la posición de inicio. La plataforma se moverá hacía arriba y se parará justo al tocar la punta de broca.
El cabezal está listo para taladrar.
Taladrando la PCB
En esta sección vamos a taladrar la placa.
Como ya tenemos instalado la broca de 0,3mm comenzaremos con el correspondiente archivo g-code.
Haz clic en el botón Load File (cargar archivo) y cargarlo. Verás una representación de la trayectoria del taladro en el área de simulación. Cada línea corresponde a un movimiento de la plataforma y los círculos a la perforación.
Como probablemente habrás visto, existe un único control auxiliar en la pantalla Dremel llamado Peck Test. Si lo seleccionas, el eje Z no irá más allá de la posición cero (cuando el programa se esté ejecutando). Esto significa que no taladrará la PCB: simplemente la tocará un poco con la punta de la broca. Esta funcionalidad es muy útil para probar si establecimos la posición cero correctamente.
Activa la casilla Peck Test ya que vamos a ejecutar una prueba. Lugo haz click en el botón Run (Ejecutar).
Verás cómo la plataforma hace Home y luego se mueve hacia arriba siguiendo la trayectoria de taladros del fichero cargado. Luego verás como la broca toca ligeramente las posiciones de taladrado, generalmente pads o áreas de tierra.
Comprueba mediante la vista de la cámara que la broca toca el centro de los pads. Sino deberás volver atrás y ajustar ligeramente la posición cero.
Si la prueba fue satisfactoria, desmarca la casilla Peck Test, enciende el Dremel, selecciona la velocidad de rotación y vuelve a hacer click en el botón Run.
El robot comenzará a taladrar la PCB.
Podrás ver la evolución del trabajo en el área de simulación y también a través de la cámara.
Cuando el robot termine, apaga el Dremel, haz home en la plataforma, cambia la broca y ejecuta el siguiente archivo de taladrado.
Tendrás que configurar otra vez la posición cero porque es casi imposible instalar la nueva broca exactamente a la misma longitud que la anterior.
Cuando termine, quita la PCB de la plataforma y usando papel de lija de grado fino lija la un poco para eliminar las briznas de los taladros.
!La PCB está taladrada!
Veremos en el capítulo siguiente cómo dispensar pasta de soldadura en los pads.
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