Documentação para fresar sua placa a partir dos códigos de máquina:

Esta documentação parte do princípio de que contas com os códigos de máquina, ou arquivos para fresa, da placa de controle das EMM, disponíveis aqui, e tem como objetivo auxiliar passo a passo na fresa da sua placa.

Seguiremos a seguinte sequência de etapas:


Preparação da placa e da máquina para fresa

O primeiro passo é escolher sua placa de cobre virgem, na qual fresaremos a placa de controle das EMM. Para a versão mais recente, a placa deve ter uma de suas dimensões com pelo menos 170,5 mm e a outra com pelo menos 100 mm. Isso significa que o padrão de placas buscado é de 200 mm x 100 mm.

Com a placa em mãos verifique se ela cabe na área útil da mesa da sua fresadora. Em alguns casos, se retira uma camada uniforme da espessura da mesa para planificá-la ao longo de toda a sua área útil, em outros casos, mesmo que este procedimento não tenha sido feito, a sobra da placa pode esbarrar em algum parafuso. De qualquer forma, esses limites apontarão se é necessário ou não recortar uma parte da placa para que ela caiba na mesa da sua fresadora sem imperfeições.

!imagem de placa sobre a mesa com detalhe para as sobras!

Para recortar essa eventual sobra, utilize uma ferramenta de recorte adequada (deve ser um tesourão ou similar com força o suficiente para cortar a placa, o que não é trivial), ou então uma serra à sua disposição, desde que tenhas experiência com a ferramenta em questão e saibas manuseá-la com cuidado. Utilize os Equipamentos de Proteção Individual (EPI) indicados para o uso da ferramenta, e no caso de serras, cubra bem o corpo pois a fibra de vidro causa forte irritação na pele.

!imagem da ferramenta de corte sobre a placa!

Com a placa no tamanho adequado, cubra um dos lados da mesma com fita dupla face. Cubra com tiras que se estendem ao longo da maior dimensão, com pequenos espaçamentos entre si. É recomendado cobrir mais de 50 % da superfície da placa com fita.

Também recomenda-se colar as fitas de maneira bem rente, para reduzir o número de bolhas de ar e melhorar a qualidade da adesão da fita à placa. Se contares com alguma ferramenta que ajude a remover bolhas de ar, utilize-a.

Com a placa coberta de fita, retire a película da outra face da fita. Abra a máquina.

Cole a placa na mesa da fresadora com cuidado, para que a adesão da placa a mesa seja boa e para que a mesma fique reta e com a orientação desejada. Por fim, pressione a placa contra a mesa com os polegares, segurando o outro lado da mesa com os outros dedos para melhorar a adesão da placa sem prejudicar os rolamentos da máquina.

Esses processos podem ser realizados com a máquina e o computador que a controla ligados ou desligados, dependendo da máquina que estiveres usando. Para a João-de-Barro Pro, ambas abordagens funcionam. Podemos, então, ligar o computador que controla a máquina e a máquina em si.

Ao ligar o computador, podemos iniciar o programa, abrindo o terminal.

No terminal, se já tiveres o programa instalado, digite: java -jar UniversalGcodeSender.jar

Se não tiveres o programa instalado no computador que utilizarás para controlar a máquina e se a tua máquina permitir a utilização do software, confira no site do Universal Gcode Sender como fazer o download e a instalação. Se contares com outro software para este procedimento, siga as instruções pertinentes.

Então ligamos a máquina. E no programa fazemos alguns testes para verificar se o funcionamento da máquina está ok. Devemos selecionar a porta USB à qual a máquina está conectada no campo que fica no canto superior esquerdo da janela do programa e então clicar o botão logo abaixo escrito Open (Abrir).

O programa apresenta uma aba na direita com diferentes campos. Para testar o funcionamento da máquina, nesta aba selecionamos o campo Machine Control (Controle da Máquina) e nele clicamos no botão $H, que significa home (casa), que deve fazer a ponteira da máquina ir para o canto inferior esquerdo da mesa.

Mais um teste de controle da máquina pode ser feito, selecionando nessa aba o campo Command (Comando) que tem em si um campo em branco onde podemos mandar controles avulsos de códigos g, que em termos de posicionamento tem uma estrutura que é dado pela letra da coordenada e a sua posição em milímetros, por exemplo para a posição 12 cm em x devemos escrever x120 na caixa em branco e apertar o botão Send (Enviar).

Outros comandos deste tipo podem ser enviados para y e z também, para testar a movimentação da máquina.

Por fim, devemos sempre ir na aba Control e enviar o comando $H para mandar a ponteira para a origem. Se toda a movimentação e posicionamento estiverem de acordo com o planejado, a máquina deve estar funcionando bem, e podemos ir adiante.


Usinagem dos furos

Primeiro devemos enviar a instrução para que a máquina vá para z = 0, que é dado por z0.

Furações de 0.8 mm

Neste ponto, pegamos a broca de 0.8 mm, se houver dúvida, confira com um paquímetro.

Abrimos a tampa da máquina e inserimos a broca no bico da fresadora. Se for uma broca com anel limitador, coloque até o anel. Se não houver anel, coloque até o limite da parte cilíndrica da broca. Então, firmamos a broca com a chave usada para inserir ferramentas no bico da fresadora. Se trata de uma chave parecida com uma Allen bem fina. Basta inserí-la no buraco na lateral do bico e rotacioná-la até tensionar.

Envie instruções para que a ponteira da máquina vá para um ponto da área útil da mesa que não esteja coberta pela placa, por exemplo, x = 120 e y = 50, qué dado pelo comando x120y50.

Com a ferramenta firmada e no ponto correto da mesa, enviamos a instrução para que a ponteira vá até a altura de alinhamento, que nesse caso é 15.0 mm, então o comando é z15.

Então, afrouxamos a broca e baixamos a mesma até a altura da mesa. Com a broca bem rente à mesa, voltamos a firmá-la com a chave. Quando tensionar, tente girar mais um pouco, para garantir que a ferramenta está firme, isso contibui para que as furações sejam feitas até o fim e para que as fresas sejam feitas de maneira regular, sem que a ferramenta "sambe".

Agora, podemos dar um comando de home para a máquina.

Assim, a ponteira voltará para a origem. Então podemos selecionar o arquivo de furações de 0.8 mm na pasta dos códigos de máquina:

  • 01_furo_08_15m.ngc

Antes de enviar o código g para a máquina, podemos utilizar o visualizador de código g do programa para garantir que não há nenhum problema. Este passo é indicado em usinagens com relação às quais não se está muito seguro ou ao longo da qual já se observou algum comportamento estranho.

Neste momento, devemos colocar os EPIs: óculos de proteção e protetores auriculares. Recomende a todas as pessoas no ambiente para que façam o mesmo.

Enfim, com a tampa da máquina baixada, podemos enviar o primeiro código g com o botão Send.

Neste momento, a usinagem começa, um momento de bastante emoção. A máquina produzirá um ruído não muito incômodo, mas que com o tempo pode causar lesões se não forem utilizadas as devidas proteções.

As furações não costumam demorar muito, e o programa informa o tempo estimado para o término da etapa atual da usinagem.

Quando esta etapa estiver concluída, a máquina voltará com a ponteira para a origem e a programa exibirá uma janela informando que o processo foi encerrado e o tempo de duração. Eventualmente, pode ser interessante anotar este tempo para repetições futuras do procedimento.

Furações de 1.0 mm

Retire a broca de 0.8 mm do bico da máquina, rotacionando a chave no sentido contrário ao do anteriormente aplicado, afrouxando o parafuso.

Então substitua a broca de 0.8 mm pela broca de 1.0 mm e firme a mesma na ponteira.

Envie instruções para que a ponteira da máquina vá para um ponto da área útil da mesa que não esteja coberta pela placa, por exemplo, x = 120 mm e y = 100 mm.

Neste ponto, envie instruções para que a ponteira baixe a z = 15. Solte a broca, alinhe na mesa, firme bem novamente.

Mande o comando de origem e selecione o arquivo das furações de 1.0 mm:

  • 01_furo_10_15m.ngc

Verifique o código g se achares necessário.

Então baixe a tampa e envie o código g para a máquina.

Anote o tempo de duração da etapa se achares pertinente.

Furações de alinhamento

Mantendo a broca de 1.0 mm, selecione o arquivo de furações de alinhamento:

  • 01_furo_10_alinha_15m.ngc

Verifique o código g se achares necessário.

Baixe a tampa e envie o código g para a máquina.

Anote o tempo de duração se achares pertinente.

Furações de 1.2 mm

Repita os processos anteriores, substituindo a broca de 1.0 mm pela de 1.2 mm. Desta vez selecione o arquivo de furações de 1.2 mm:

  • 01_furo_12_15m.ngc

Furações de 1.5 mm

Repita o procedimento, agora trocando a broca de 1.2 mm pela de 1.5 mm. E selecione o arquivo de furações de 1.5 mm:

  • 01_furo_15_15m.ngc

Furações de 2.0 mm

Repetimos uma última vez o procedimento, desta vez substituindo a broca de 1.5 mm pela de 2.0 mm. E selecione o arquivo de furações de 2.0 mm:

  • 01_furo_20_15m.ngc

Anote o tempo de duração se achares pertinente.

E está concluída a etapa de usinagem dos furos.

Aspire a placa e veja o resultado.

De tempos em tempos, após uma ou mais etapas, pode ser interessante aspirar a mesa com um aspirador de pó. É importante ter cuidado para não arrancar a placa da mesa por meio da sucção do aspirador.

Usinagem das tilhas da face inferiora

Neste ponto, podemos concluir a usinagem da primeira face ao fresar as trilhas. Para tanto, devemos substituir a broca de 2.0 mm por uma fresa de corte "V" de 20 graus.

Para alinharmos a fresa, temos de alinhar em um ponto em cima da placa, pois ela será nossa referência e não a mesa desta vez. Então envie as coordenadas para o cabeçote da fresadora se posicionar, por exemplo, em x = 50 mm e y = 70 mm.

Caso fique exatamente em cima de um furo, ajuste para um ponto próximo. Então envie o comando para que vá para z = 13 mm.

Afrouxe a ferramenta e firme ela novamente quando a mesma estiver rente à placa. Então podemos enviar um comando para que vá para a origem.

E selecionar o arquivo código g a ser enviado:

  • 01_fresa_05_13p.ngc

Então visualize o código g, feche a tampa, e envie o código.

Em alguns minutos, devemos ter nossa usinagem concluída.

Podemos então aspirar a placa e conferir o resultado.

Se a placa estiver com o aspecto de que as trilhas foram suficientemente isoladas, podemos seguir adiante. Se o isolamento não parecer nítido o suficiente, podem ser feitas repetições da etapa de usinagem, com alinhamento sendo feito nas regiões onde o corte foi mais tênue. Um teste pode ser feito com o multímetro para verificar se as trilhas estão isoladas ou se ainda há contato.

As furações podem também ser conferidas, mas é um pouco mais difícil. De qualquer forma, é possível corrigir eventuais imperfeições pela outra face também.


Inversão da placa

Com tudo conferido e de acordo com o desejado, seguimos para a inversão da placa. Esta etapa consiste inicialmente da inserção de pinos de alinhamento, que podem ser pedaços curtos de arame duro de 1.0 mm de espessura caso não haja pinos específicos para isso. Esta etapa pode um pouco trabalhosa, pois os pinos devem atravessar a fita e ficar firmes.

Caso haja dificuldade em firmar o pino, é bem importante executar um método que indique bem quais são os furos de alinhamento. Então, removemos a placa delicadamente da mesa com a ajuda de uma espátula, atravessando os pinos de alinhamento, tentando mantê-los nas suas posições.

Após retirarmos a placa e com os pinos firmes em suas posições, removemos as fitas da placa e lixamos a mesma novamente.

Nesse ponto, repetimos o processo de colagem das fitas na outra face.

Desta vez, tende a ser mais difícil, pois já há trilhas e furos usinados na face a ser colada, mas tomando os cuidados relatados anteriormente, tudo deve funcionar bem.

Desta vez, quando formos colar a placa na mesa, devemos ter cuidado, pois a fita deve ser atravessada pelos pinos de alinhamento antes de ser colada na mesa, pois são os pinos que delimitarão o posicionamento da placa, garantindo a simetria com as trilhas e furos da outra face.

Quando isso for realizado, basta pressionar a placa contra a mesa com os polegares, segurando a mesa com os outros dedos, para garantir uma boa adesão e não prejudicar os rolamentos. Então retiramos os pinos de alinhamento.

Assim está concluída a etapa de inversão da placa.


Usinagem das trilhas da face superiora.

Como queremos realizar o isolamento das trilhas, podemos manter a mesma ferramenta na ponteira da máquina, e repetir o processo de alinhamento por precaução. Mas no momento de enviar o arquivo, devemos mandar o de fresa da face superiora:

  • 02_fresa_05_7p.ngc

E esperar alguns instantes. Como são menos trilhas do que na face inferiora, o tempo de espera tende a ser de poucos minutos.

http://cta.if.ufrgs.br/attachments/download/4986/fabricacao_placa_usinagem_05_face_superior_concluida.jpg!!


Usinagem da remoção do cobre

Agora passamos para a etapa de remoção do cobre. Como estaremos realizando um processo mais intenso e extenso, de remoção de toda uma área de cobre, e não apenas dos limites das trilhas, devemos utilizar uma ferramenta mais espessa, que cubra mais área em menos tempo e seja mais resistente. Por isso, substituímos a fresa em "V" de 20 graus por uma fresa de recorte de 1.6 mm e repetimos o alinhamento na mesa.

Desta vez, utilizamos o seguinte arquivo:

  • 02_fresa_16_13p.ngc

Esta etapa é bem longa, e pode durar algumas horas, então esteja preparado.

Ao fim, basta conferir se o cobre foi removido corretamente. Caso o resultado não tenha sido satisfatório, deve-se repetir o processo editando o código-g ou mudando a ferramenta para uma ferramenta mais espessa, ou então remover as rebarbas de cobre a mão com auxílio de alguma ferramenta à disposição. De qualquer forma, se o processo não for realizado à perfeição, cabe anotar as configurações utilizadas para aprimorar em repetições futuras.


Usinagem das escritas

Agora passamos para a etapa da fresa das escritas indicativas da placa, que servirão para facilitar na etapa de montagem. Além disso, facilitam ao usuário da placa o entendimento dos elementos dela. Para essa etapa usamos uma fresa bem fina, que tomamos como se fosse de 0.3 mm, mas não temos uma indicação de sua angulação. Basta escolhe a fresa em "V" mais fina que tiveres.

As escritas serão feitas sobre as áreas da placa das quais o cobre foi removido, então o alinhamento será em 13.1 mm. Basta posicionar a ponteira da máquina sobre uma região da qual o cobre tenha sido removido e então realizar o alinhamento.

As coordenadas "x50y70" devem servir, mas se não servirem, encontre uma região que satisfaça as necessidades.

Ao terminar a etapa de alinhamento, basta enviar o arquivo:
  • 02_fresa_02_13.1p.ngc

Confira como ficaram as escritas. Se eventualmente não ficarem muito claras, talvez tenha que se buscar uma fresa mais fina, ou então redesenhar no arquivo original para que as letras sejam maiores.

Com essa etapa concluída, podemos ir para a última fase.


Usinagem do recorte da placa

Esta é a etapa final, na qual destacaremos a placa por meio do recorte da mesma. Nessa etapa, realizaremos uma usinagem razoavelmente rápida, de poucos minutos, mas bastante intensa pois estaremos recortando 2 mm de espessura de material. Portanto, repetiremos o processo de alinhamento da ferramenta com uma fresa de recorte de 2.0 mm, desta vez diretamente na mesa, ou seja, em 15 mm.

O método que usamos para gerar o caminho de recorte da placa não é o padrão de recorte da placa, e sim o mesmo usado para o isolamento das trilhas. Por isso, devemos ficar atentos, pois a usinagem ao redor da placa será realizada duas vezes se deixarmos até o final. Portanto, devemos interromper o processo quando ele completar uma vez o ciclo ao redor da placa, clicando em Stop (Parar) no programa de controle da máquina. É importante fazermos isso, pois o segundo ciclo, além de desnecessário, geraria instabilidades. Isso porque a placa já foi recortada no primeiro ciclo e não está mais com a adesão à mesa em sua plenitude, o que pode gerar problemas e defeitos se a placa porventura se soltar.

Feitos esses esclarecimentos, podemos passar da etapa do alinhamento para a etapa da usinagem, enviando o arquivo:
  • 02_fresa_20_9m.ngc

Com o processo encerrado, é possível perceber que a placa está recoberta de bastante pó, então é bom aspirarmos ela antes de manuseá-la, dessa vez podemos fazer sem receios, pois nosso objetivo é retirar a placa da mesa mesmo.

Neste momento, basta remover a placa da mesa com o auxílio de uma espátula e saborear o resultado.

Com esse objetivo alcançado, é possível seguir adiante para o processo de montagem da placa a partir da Documentação para montagem da placa.


Dicas Extras

  • Em alguns momentos, se a furação não atravessa a placa, deixando uma camada de cobre suficientemente grossa em um dos lados, a ponto de ficar chato de tirar, é possível realizar o seguinte procedimento: Importe novamente os arquivos Excellon de furação e gere os códigos g sem realizar o espelhamento. Basta retornar para a Documentação para gerar os arquivos digitais para sua fresadora e seguir novamente os passos na etapa Gerar os códigos g dos arquivos de furação, ignorando as indicações da etapa Espelhamento dos arquivos da face inferiora. A usinagem destes arquivos pode ser feita em qualquer etapa a partir do momento em que a placa for invertida e antes da placa ser recortada.