专利名称：智能线路板制作机的制作方法
技术领域：
本发明涉及雕刻机，尤其涉及线路板雕刻制作机器。
背景技术：
国内市场没有快速对线路板进行雕刻的线路板雕刻制作机。目前，空白线路板是在绝缘基体上粘贴覆盖一层导电的铜，PCB线路板的试制或制作，通常是把设计好的PCB文件送到专业的线路板厂直接制作，通常这种过程要经过三天到一周的时间。一个产品开发过程中少则经过三五次，多则十几次的修改使开发人员无法忍耐过多的线路板制作的等待，于是实验环境下开发人员通过各种各样的方法实现快速制作线路板，主要有物理方法和化学腐蚀方法，也有采用激光切割法。物理方法主要是按照设计要求先在空白覆铜板上画好线路图，通过利用各种刀具及电动工具等，手工把线路板上不需要的铜刻去，这种方法比较费力，而且精度低，只有相对简单、要求不高的线路板才可能采用。物理方法由于所有过程都是手工操作，费工费时，效率低，而且由于人手稳定因素，不可能做到高精度的线路板。另外，整个操作必须小心翼翼，一不小心刻断了不该刻的线条，一切必须重来，存在质量隐患。化学腐蚀方法主要是先用光绘或照相法制作出底版，底版是曝光时的掩膜，再在金属板两面热压上干膜后曝光显影，固化的干膜把需要保留的部分掩蔽，即通过在空白覆铜板上覆盖保护层，而把需要去除的部分裸露，在腐蚀性溶液里把不必要的铜蚀去，腐蚀后清洗及烘干；其中覆盖保护层的方法多种多样，主要有最传统的手工描漆方法、粘贴定制的不干胶方法、胶片感光方法以及近年才发展起来的热转印打印PCB板方法。对于制作比较复杂的线路板，采用化学腐蚀方法可靠性较高，成本较低，因此当前大部份开发者使用化学腐蚀方法。但是化学腐蚀方法由于必须将整块板泡在溶液里腐蚀，腐蚀后必须清洗及烘干，线路板经过一冷一热、一干一湿，大大影响覆铜的附着力，实验调试过程中可能由于更换不同参数的电子原件引起铜片剥离脱落，在显微镜下看可看出线条逞倒梯形，边缘不规则，形状与尺寸容易失控。
物理雕刻出来的线条断面逞正梯形，边缘角度的刻刀角度相同，线性良好。所以物理雕刻在成品质量上比化学蚀刻好。物理方法由于所有过程都是手工操作，费工费时，而且由于人手稳定因素，不可能做到高精度的线路板。另外，存在不可恢复性，整个操作必须小心翼翼，一不小心刻断了不该刻的线条，一切必须重来。
物理和化学腐蚀方法都要根据设计需要绘制或照相曝光得到线路板图案，这个过程复杂且容易出错。
激光切割法计算机控制激光头加热、融化、蒸发空白线路板上被切割材料实现的，它具有效率高、质量好的优点，但是它的设备成本太高，一套设备往往需要几百万甚至上千万元。
由于PCB板的制作如此麻烦，特别是对于初学者和部分经验不足的电子线路设计工程师，往往由于PCB板而放弃一个个很好的设计灵感。国内高等院校及电子专业的技工学校，也由于PCB板而放弃实验过程，造成学生在学习过程中缺少学习兴趣，毕业后完全没有动手能力，电子行业急需一种高效、自动、操作简单、低价的智能线路板制作机。
发明内容
为了克服现有的线路板在物理制作中存在的手工操作、效率低、不能做到高精度的线路板等不足，以及克服在化学腐蚀制作中存在的质量差、线条逞倒梯形、边缘不规则、形状与尺寸容易失控等缺点，本发明提供一种智能线路板制作机，它不仅成本低效率高、制作线路板的质量好、线条形状尺寸容易控制、可快速制作复杂的线路板，而且可直接从线路板设计图中读出数据自动进行雕刻加工得到合乎要求的线路板。
本发明解决其技术问题所采用技术方案的总体思路是它利用物理雕刻过程，通过计算机控制，在空白的覆铜板上把不必要的铜箔铣去，形成用户定定制的线路板。它兼容国内使用率最高的PROTEL软件，直接利用PROTEL的PCB文件信息，在不需要任何转过程的情况下直接输出雕刻数据，通过计算机自定义的数据格式控制制作机做雕刻、钻孔、切边工作。PROTEL公司是世界上PCB板计算机辅助设计软件最大生产商之一，PROTEL所设计的PCB文件格式成为各设计者和线路板厂沟通的桥梁，PCB文件包含了所有的设计者的设计意图，线路板厂可以完全根据PCB文件按图施工。机器首选兼容PROTEL的PCB文件格式。为了免去用户的麻烦，我们直接采用RPOTEL的PCB文件格式做为机器的文件格式，设计者只要完成PROTEL的PCB文件设计，机器将自动读取设计者的意图，自动制作出符合要求的线路板。
本发明所采用的技术方案是一种智能线路板制作机，由硬件和软件组成，硬件包括外壳、工作台、控制按钮、支架、处理器、控制器、加工刀具、主轴、主轴电机、步进驱动电机、驱动电路、通讯接口、方向导轨和开关插座。工作台为空白线路板安装的位置，工作台水平安装于支架的前下方，主轴通过固定支撑块垂直位于工作台上方由主轴电机驱动，加工刀具安装在主轴下方由主轴带动。固定支撑块内有轴承，主轴置于轴承中并与之紧配合连接。固定支撑块由紧固件固定在三个方向导轨上，方向导轨由支架支撑。三个方向导轨的传动方式可采用螺纹丝杆或同步传送带传动。三个方向导轨分别由X轴步进驱动电机、Y轴步进驱动电机、Z轴步进驱动电机驱动实现固定支撑块和主轴按计算机指令沿X轴左右水平、Y轴前后水平、Z轴垂直轨道方向运动。
在另一方案中，固定支撑块由紧固件固定在二个方向导轨上，方向导轨由支架支撑。二个方向导轨分别由X轴步进驱动电机、Z轴步进驱动电机驱动实现固定支撑块和主轴按计算机指令沿X轴左右水平运动、Z轴垂直上下方向运动，工作台通过另一方向导轨在Y轴步进驱动电机的驱动下沿Y轴前后水平运动。
每个轴向运动都是通过处理器运算后对驱动电路发出指令控制步进驱动电机相应转动，通过同步齿轮带动主轴或工作台运动使加工刀具相对线路板运动。主轴电机高速旋转，刀具沿雕刻运动线路切削线路板表面的覆铜或在指定的位置钻孔、切边，加工出符合要求的线路板。
在机器外壳主控面板上安装有多个控制按钮，控制按钮与控制电路相连，每次按控制按钮可手动对步进驱动电机发出转动指令，再通过同步齿轮带动主轴或工作台沿X轴、Y轴或Z轴运动，使加工刀具相对线路板运动。
在机器外壳上设置有主轴工作开关，工作换刀时可切断主轴电源使主刀头停转以方便换刀。
该机器还设有计算机联机按钮及联机指示灯。可以了解与外部计算机的联机状态。
所述的外壳为防尘隔音外壳，可隔离工作时产生噪声切削线路板时产生的粉沫。为便于观察，外壳前方装有透明玻璃门，可以看见整个线路板的制作过程。为进一步方便进出工件，透明玻璃装在左右滑动部件上，采用上下导轨左右滑动的方式开关透明玻璃门主控面板上的按钮具有微调功能，可根据实际需要随时调整机器的运作速度高低或运动量。
在智能线路板制作机外壳上设置总电源开关、电源插座和通讯插座，智能线路板制作机通过通讯插座连接计算机，接收计算机指令，向计算机反馈工作状态。
主轴及工作台方向运动采用圆形直线导轨及同步传送带传动，电机直接驱动，利用电子线路实现自动补偿。
为加工不同尺寸的孔，所述的加工刀具包括一个刃口部位有至少两个以上台阶，尺寸依次由小变大，如台阶钻，当加工最小的孔，主轴在Z轴方向钻孔进给量控制在最小的台阶处；当加工较大的孔，主轴在Z轴方向钻孔进给量加大，刀具加工部位控制在相应的台阶处。
智能线路板制作机处理器运行所包含的DK软件直接从线路板设计图PROTEL的PCB文件中读出数据智能转化为机器指令，指示智能线路板制作机生成雕刻路径。
本发明智能线路板制作机主要解决从PCB文件到机器运动路线，从运动路线到执行机构的自动配合问题。下面对其工作原理及过程进一步说明。
线路板设计软件虽然包含的电线线路设计者的所有设计意图，但它只是一个CAD软件，不是一个CAM软件，无法输出机器能识别的加工方式。智能线路板制作机所包含的DK软件智能生成雕刻路径。不需要使用者再经过第三方软件的手工转换。DK软件利用C语言的高效高速特性，几千条到几百万条的运动路径在几秒钟内完成，利用个人计算机的运算功能，自动完成CAD文件即PROTEL的PCB文件到机器可执行的运动代码转化。在自动化程度上更省略了CAD到CAM的转化，避免了烦琐的转化过程，自动化程度更高。
在本发明的智能线路板制作机系统中，我们利用个人计算机的高速运算性能，从RPOTEL的PCB文件中获取相关信息，通过算法的转换，从而获得主轴刀头运动的路线，这一过程称计算机雕刻路径。
PCB文件中所包含的信息很多，针对线路板的制作，我们主要获取几种必要信息CP/FT焊盘，每一个CP或者FP表示板上有一个焊盘，后面的一行数据表示该焊盘的位置、形状、大小、方向、图层、内孔直径等。
CT/FT线条，表示板上有一条线，主要数据起点座标、终点座标、线宽、图层等。
CA/FA弧，表示板上有一条弧线，主要数据圆弧的圆心位置、半径、起始角度、终止角度、线宽、图层等。
CF/FF矩形填充，表示板上有一个矩形区域。主要数据两组对角点位置、图层、角度。
由于本机只需要获取项层TOP LAYER、下层BOTTOM LAYER、多层MULTILAYER以及禁止布线层KEEPOUT LAYER的数据，程序中只读取图层为1，16，28，34的数据，其它数据忽略。本机的DK软件从中可以获取焊盘的直径及座标位置等数据，在内存中形成所要保留的点、线。同理，解释所有PCB文件包含的信息，DK软件首先在内存在把PCB板所要求的内容绘制出来。
获取文件信息后，下一步DK软件将生成雕刻线条实际路径。由于内存中已经保留了要加工的图形，软件从原点位置开始X方向扫描。当碰到所要雕刻的线或点时，记录下该点的座标位置，这样就形成了一条具体的雕刻路线。以此类推，形成所有的一条条扫描以后，将所有的雕刻线按最佳的连接方式连接起来，就形成了一套整体的雕刻路径。
雕刻路径开成以后，DK软件根据PCB文件信息形成钻孔数据。PCB文件中的每一个焊盘都有相应的座标位置，DK软件从文件中获取板的钻孔中心位置，计算每一个孔的相对位移。通过抬刀——移动到相应位置——落刀——抬刀的重复过程，形成钻孔路径。
利用禁止布线层(KEEPOUT LAYER)信息形成切边信息形成切边路径，在电路板完成雕刻及钻孔后，把线路板外形加工成PCB文件所要求的外形。
总的来说，DK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的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“雕刻”按扭，DK将加工路径通过串行通讯口将指令逐条传送给线路板制作，线路板制作每完成一个动作指令，向计算机报告指令完成信号。完成所有工作以后，DK向机器传送停止信息，机器停止工作。
根据计算机传送来的指令，智能线路板制作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，完成指令向计算机发送指令完成信号。
直线运动步进电机受系统中央处理器控制，当步进电机顺时针转过一定角度时，带动输出同步带轮转过相同角度，固定在同步带上的滑车将向右移动对应的距离，达到精确定位的目的。
组合运动控制在本智能线路板制作机机中，三条互相独立的直线运动导轨互相垂直安装。Y轴滑车带动工作台前后运动。X轴滑车带动Z轨及安装在Z轨上的主轴左右运动。Z轴带动主轴上下运动。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，从而把工件即空白线路板加工成符合用户要求的成品。
本发明的有益效果是利用物理过程制作的PCB板具有很高的附着力以及良好的边缘质量，应用现代数控技术控制刀具的精确运动，通过高速刀具对空白线路板的切削，可以利用机器的精确运动由程序控制在相应的位置上雕刻线条并钻出符合PCB线路板设计要求的孔，效率高。由于采用了圆形直线导轨及同步传送带，电机直接驱动，利用电子线路的自动补偿，使机械加工过程变得极为简单，降底了生产成本和提高了机器精度，具有速度快、成本低、结构简单、维护方便的特点。
本发明的另一个有益效果是它可以直接从设计线路板的PCB文件中读取数据再由机器所带的软件智能生成雕刻、钻孔等加工指令，实现制作复杂的高质量的线路板。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一种结构的主要部件结构示意图。
图2是图1除外壳外的部件结构左视图。
图3是图1的外形立体示意图。
图4是本发明一种可钻孔的加工刀具示意图。
图5是本发明另一种可钻孔的加工刀具示意图。
图6是本发明一种同步传动示意图。
图7本发明智能线路板制作机的功能结构示意图。
图中1.主轴电机，2.加工刀具，3.X轴步进驱动电机，4.Y轴步进驱动电机，5.Z轴步进驱动电机，6.工作台，7.外壳，8.透明玻璃门，9.电源开关，10.主轴工作开关，11.控制按钮，12.支架，13.方向导轨，14.驱动电路，15.电源插座，16.通讯接口，17.支架，18.主轴，19.处理器，20.计算机，21.，22.
具体实施例方式
图中1.主轴电机，2.加工刀具，3.X轴步进驱动电机，4.Y轴步进驱动电机，5.Z轴步进驱动电机，6.工作台，7.外壳，8.透明玻璃门，9.电源开关，10.主轴工作开关，11.控制按钮，12.支架，13.方向导轨，14.驱动电路，15.电源插座，16.通讯接口，17.支架，18.主轴，19.处理器，20.计算机，21.固定支撑块， 22.同步传送带，23.从动轮，24.线路板具体实施方式
如图1、图2、图3所示，一种智能线路板制作机，包括外壳(7)、工作台(6)、控制按钮(11)、支架(12)、处理器(19)、控制器、加工刀具(2)、主轴(18)、主轴电机(1)、步进驱动电机(3、4、5)、驱动电路(14)、通讯接口(16)、方向导轨(13)和开关插座(9、15)。工作台(6)为空白线路板安装的位置，工作台(6)水平安装于支架(12)的前下方，主轴(18)通过固定支撑块(21)垂直位于工作台(6)上方由主轴电机(1)驱动，加工刀具(2)安装在主轴(18)下方由主轴(18)带动。固定支撑块(21)内有轴承，主轴(18)置于轴承中并与轴承内径紧配合。固定支撑块(21)依次安装在垂直和水平二个方向导轨(13)上，水平方向导轨(13)由支架(12)支撑；二个方向导轨(13)分别由X轴步进驱动电机(3)、Z轴步进驱动电机(5)驱动实现固定支撑块(21)和主轴(18)按计算机指令沿X轴左右水平运动、Z轴垂直上下方向运动，工作台(6)通过另一方向导轨(13)在Y轴步进驱动电机(4)的驱动下沿Y轴前后水平运动。主轴(18)与工作台(6)方向运动采用圆形直线导轨及同步传送带(22)传动，电机直接驱动，利用电子线路的自动补偿；如图6所示，步进驱动电机(3、4、5)直接带动同步传送带(22)，同步传送带(22)中间断开，两断开点固定在该方向导轨(13)上，同步传送带(22)会带动另一端从动轮(23)转动及方向导轨作直线运动，该同步传送带(22)采用齿带。三个方向导轨(13)分别由X轴步进驱动电机(3)、Y轴步进驱动电机、Z轴步进驱动电机(5)驱动实现固定支撑块(21)和主轴(18)按计算机指令沿X轴左右水平、Y轴前后水平、Z轴垂直轨道方向运动。每个轴向运动都是通过通讯接口(19)运算后对驱动电路(14)发出指令控制步进驱动电机相应转动，通过同步齿轮带动主轴(18)或工作台(6)运动使加工刀具(2)相对线路板(24)运动。主轴电机(1)高速旋转，刀具沿雕刻运动线路切削线路板(24)表面的覆铜或在指定的位置钻孔、切边，加工出符合要求的线路板(24)。
在机器外壳(7)主控面板上安装有多个控制按钮(11)，控制按钮(11)与驱动电路(14)相连，每次按控制按钮(11)可手动对步进驱动电机发出转动指令，再通过同步齿轮带动主轴(18)或工作台(6)沿X轴、Y轴或Z轴运动，使加工刀具(2)相对线路板(24)运动。主控面板上的控制按钮(11)具有微调功能，可根据实际需要随时调整机器的运作速度高低或运动量。在智能线路板制作机外壳(7)上设置总电源开关(9)、电源插座(15)和通讯插座，智能线路板制作机通过通讯插座连接计算机，接收计算机指令，向计算机反馈工作状态。
在机器外壳(7)上设置有主轴工作开关(10)，工作换刀时可切断主轴(18)电源使主轴停转以方便换刀，该机器还设有与外部计算机连机联机按钮及联机指示灯，可以了解与外部计算机的联机状态。联机按钮及联机灯可切换本机与计算机的联机、脱机状态，联机时联机灯为绿色，雕刻机受计算机控制；脱机时联机灯为红色，雕刻机受控制面板上的控制按钮控制；联机状态时控制面板上的调节控制按钮无效，以防止误按。
所述的外壳(7)为防尘隔音外壳(7)，可隔离工作时产生噪声切削线路板(24)时产生的粉沫。为便于观察，外壳(7)前方装有透明玻璃门(8)，可以看见整个线路板(24)的制作过程。为进一步方便进出工件，透明玻璃装在左右滑动部件上，采用上、下导轨左右滑动的方式开关透明玻璃门(8)。
线路板制作机处理器(19)运行所包含的DK软件直接从线路板设计图PROTEL的PCB文件中读出数据智能转化为机器指令，指示智能线路板制作机生成雕刻路径。
以下以该机器制作一张简单线路板过程介绍本机工作原理首先，把空白覆铜板安装在工作台上，打开相应的电源，调整好加工原始位置，并按工作开关按钮。
如图7所示，计算机(20)根据PCB文件计算出刀具运动的最佳路线，转换分解成相应的一条条指令，通过通讯接口(16)把指令传送给智能线路板制作机。智能线路板制作机主控电路根据计算机(20)指令，通过智能线路板制作机内主处理器(19)运算，输出精确步进脉冲，协调控制三只步进驱动电机(3、4、5)相应旋转，通过同步齿带(22)带动主轴(18)、工作台(6)运动使加工刀具(2)相对线路板(24)运动。
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RPOTEL的PCB文件中获取相关信息，通过算法的转换，从面获得主轴刀头运动的路线，这一过程称计算机雕刻路径。
例如以下是要加工的线路板用软件PROTEL设计文件的PCB文件部份内容PCB FILE 6 VERSION2.800 42 0 0 1 0 3 0 1 3 6COMPAXIAL0.40 0 5080000 7240000 0 0 0 0 0 0 0 90.000 1 1 1CS0 0 4884000 7219000 60000 90.000 0 1 1 7 0 0 0 0 10000 1 0 0Designator8CS0 0 5004000 7219000 60000 90.000 0 1 1 7 0 0 0 0 10000 1 0 0Comment
CT0 0 5040000 7320000 5120000 7320000 12000 17 0 0 00 0 1 0 0CT0 0 5040000 7320000 5040000 7560000 12000 17 0 0 00 0 1 0 0CT0 0 5040000 7560000 5120000 7560000 12000 17 0 0 00 0 1 0 0CT0 0 5120000 7320000 5120000 7560000 12000 17 0 0 00 0 1 0 0CT0 0 5080000 7280000 5080000 7320000 12000 17 0 0 00 0 1 0 0CT0 0 5080000 7560000 5080000 7600000 12000 17 0 0 00 0 1 0 0CP0 0 5080000 7240000 62000 62000 1 62000 62000 1 62000 1 32000 0 34 0 090.0004000 0 10000 10000 20000 4 1 1 1 1 1 1 1 11CP0 0 5080000 7640000 62000 62000 1 62000 62000 1 62000 1 32000 0 34 0 090.0004000 0 10000 10000 20000 4 1 1 1 1 1 1 1 12ENDCOMPCOMPFT0 0 5310000 7730000 5310000 7750000 30000 16 0 0 00 0 1 0 0
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CT/FT线条，表示板上有一条线，主要数据起点座标、终点座标、线宽、图层等。
CA/FA弧，表示板上有一条弧线，主要数据圆弧的圆心位置、半径、起始角度、终止角度、线宽、图层等。
CF/FF矩形填充，表示板上有一个矩形区域。主要数据两组对角点位置、图层、角度。
由于本机只需要获取顶层TOP LAYER、下层BOTTOM LAYER、多层MULTILAYER以及禁止布线层KEEPOUT LAYER的数据，程序中只读取图层为1，16，28，34的数据，其它数据忽略，上文中斜体部分为本机有用数据。
PCB文件头以后，从第4行开始到第38行描述一个电阻原件。前面几行描述的是丝印层的数据，由于本机不提供丝印层制作，数据废弃不用。
从第30行开始到38行，文件描述2个圆焊盘，本机的DK软件从中可以获取焊盘的直径及座标位置等数据，在内存中形成所要保留的点、线。同理，解释所有PCB文件包含的信息，DK软件首先在内存在把PCB板所要求的内容绘制出来。
获取文件信息后，下一步DK软件将生成雕刻线条实际路径。由于内存中已经保留了要加工的图形，软件从原点位置开始X方向扫描。当碰到所要雕刻的线或点时，记录下该点的座标位置，这样就形成了一条具体的雕刻路线。以此类推，形成所有的一条条扫描以后，将所有的雕刻线按最佳的连接方式连接起来，就形成了一套整体的雕刻路径。
雕刻路径开成以后，DK软件根据PCB文件信息形成钻孔数据。PCB文件中的每一个焊盘都有相应的座标位置，DK软件从文件中获取板的钻孔中心位置，计算每一个孔的相对位移。通过抬刀——移动到相应位置——落刀——抬刀的重复过程，形成钻孔路径。
利用禁止布线层KEEPOUT LAYER信息形成切边信息形成切边路径，在电路板完成雕刻及钻孔后，把线路板外形加工成PCB文件所要求的外形。
总的来说，DK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的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“雕刻”按扭，DK将加工路径通过串行通讯口将指令逐条传送给线路板制作，线路板制作每完成一个动作指令，向计算机报告指令完成信号。完工后，DK软件会向机器传送停止信息，机器停止。
根据计算机传送来的指令，智能线路板制作机的中央处理器根据运动控制原理，控制三个步进驱动电机的转速、方向协调工作，完成指令向计算机发送指令完成信号。
直线运动步进电机受系统中央处理器控制，当步进电机顺时针转过1.8度时，带动输出同步带轮转过1.8度，固定在同步带上的滑车带动主轴将向右移动dX1.8/360，在本系统中，同步轮直接为60.96mm。即步进电机每顺时针转过一步1.8度，滑车向右移动0.3048mm。同理，步进电机逆时针转过一步时，滑车向左移动0.3048mm。由于系统采用32细分驱动，步进电机可以在CPU控制下转动1.8/32步＝0.05625度，从而带动滑车移动0.009525mm，达到精确定位的目的。
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，如图1所示。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，从而把工件即线路板加工成符合用户要求的成品。
当Z轴静止且刀尖略底于线路板表面时，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。
主轴电机高速旋转，刀具沿雕刻路线切削线路板表面覆铜，根据所设计的线路板文规定，把多余的铜雕去，余下部分再经过机器自动钻孔、切边就形成了成品的线路板。
脱机状态操作按钮功能如X+1mm按钮按一下主轴电机向左移动1毫米，连续按下0.6秒后，主轴电机持续快速向左移，直到松开按钮为止；X-1mm按钮按一下主轴电机向右移动1毫米，连续按下0.6秒后有主轴电机持续快速向右移，直到松开按钮为止；如X+0.1mm按钮按一下主轴电机向左移动0.1毫米，连续按下0.6秒后有主轴电机持续慢速向左移，直到松开按钮为止；如X-0.1mm按钮按一下主轴电机向右移动0.1毫米，连续按下0.6秒后有主轴电机持续慢速向右移，直到松开按钮为止。
本机以禁止布线层为线路板外边框，你所设计的PCB文件一定要在KEEPOUT LAYER画上一条边框线，线宽等于刀具直径(3.15mm)。显示“超出雕刻范围”。
在另一实施例方案中，固定支撑块由紧固件固定在二个方向导轨上，方向导轨由支架支撑。二个方向导轨分别由X轴步进驱动电机、Z轴步进驱动电机驱动实现固定支撑块和主轴按计算机指令沿X轴左右水平运动、Z轴垂直上下方向运动，工作台通过另一方向导轨在Y轴步进驱动电机的驱动下沿Y轴前后水平运动。
权利要求
1.一种智能线路板制作机，由硬件和软件组成，硬件包括外壳、工作台、控制按钮、支架、处理器、控制器、加工刀具、主轴、主轴电机、步进驱动电机、驱动电路、通讯接口、方向导轨和开关插座，其特征是工作台为空白线路板安装的位置，工作台水平安装于支架的前下方，主轴通过固定支撑块垂直位于工作台上方由主轴电机驱动，加工刀具安装在主轴下方由主轴带动；固定支撑块依次安装在垂直和水平二个方向导轨上，水平方向导轨由支架支撑；二个方向导轨分别由X轴步进驱动电机、Z轴步进驱动电机驱动实现固定支撑块和主轴按计算机指令沿X轴左右水平运动、Z轴垂直上下方向运动，工作台通过另一方向导轨在Y轴步进驱动电机的驱动下沿Y轴前后水平运动；每个轴向运动都是通过处理器运算后对驱动电路发出指令控制步进驱动电机相应转动，通过同步齿轮带动主轴或工作台运动使加工刀具相对线路板运动；主轴电机高速旋转，刀具沿雕刻运动线路切削线路板表面的覆铜或在指定的位置钻孔、切边。
2.一种智能线路板制作机，由硬件和软件组成，硬件包括外壳、工作台、控制按钮、支架、处理器、控制器、加工刀具、主轴、主轴电机、步进驱动电机、驱动电路、通讯接口、方向导轨和开关插座，其特征是工作台为空白线路板安装的位置，工作台水平安装于支架的前下方，主轴通过固定支撑块垂直位于工作台上方由主轴电机驱动，加工刀具安装在主轴下方由主轴带动；固定支撑块在Z轴垂直方向导轨上，Z轴垂直方向导轨安装在X轴水平方向导轨上，X轴水平方向导轨由Y轴前后方向导轨支撑，Y轴前后方向导轨最后由支架支撑；三个方向导轨分别由X轴步进驱动电机、Y轴步进驱动电机、Z轴步进驱动电机驱动实现固定支撑块和主轴按计算机指令沿X轴左右水平、Y轴前后水平、Z轴垂直轨道方向运动；每个轴向运动都是通过处理器运算后对驱动电路发出指令控制步进驱动电机相应转动，通过同步齿轮带动主轴或工作台运动使加工刀具相对线路板运动；主轴电机高速旋转，刀具沿雕刻运动线路切削线路板表面的覆铜或在指定的位置钻孔、切边。
3.权利要求1或2所述的智能线路板制作机，其特征是在机器外壳主控面板上安装有多个控制按钮，控制按钮与控制电路相连，每次按控制按钮可手动对步进驱动电机发出转动指令，再通过同步齿轮带动主轴或工作台沿X轴、Y轴或Z轴运动，使加工刀具相对线路板运动；主控面板上的按钮具有微调功能，可根据实际需要随时调整机器的运作速度高低或运动量。
4.权利要求1或2所述的智能线路板制作机，其特征是在机器外壳上设置有主轴开关，工作换刀时可切断主轴电源使主刀头停转以方便换刀；该机器还设有计算机联机按钮及联机指示灯。
6.权利要求1或2所述的智能线路板制作机，其特征是所述的外壳为防尘隔音外壳，可隔离工作时产生噪声切削线路板时产生的粉沫；外壳前方装有透明玻璃门，可以看见整个线路板的制作过程；透明玻璃装在左右滑动部件上，采用上、下导轨左右滑动的方式开关透明玻璃门。
7.权利要求1或2所述的智能线路板制作机，其特征是所运行的软件为智能线路板制作机处理器运行所包含的DK软件，它直接从线路板设计图PROTEL的PCB文件中读出数据智能转化为机器指令，指示智能线路板制作机生成雕刻路径并完成加工。
8.权利要求1或2所述的智能线路板制作机，其特征是在智能线路板制作机外壳上设置总电源开关、电源插座和通讯插座，智能线路板制作机通过通讯插座连接计算机，接收计算机指令，向计算机反馈工作状态。
9.权利要求1或2所述的智能线路板制作机，其特征是主轴及工作台方向运动采用圆形直线导轨及同步传送带传动，电机直接驱动，利用电子线路的自动补偿。
10.权利要求1或2所述的智能线路板制作机，其特征是所述的加工刀具包括一个刃口部位有至少两个以上台阶，尺寸依次由小变大。
全文摘要
本发明创造涉及一种线路板雕刻制作机，包括防尘隔音的外壳、控制按钮、处理器、加工刀具、主轴、主轴电机、步进驱动电机、驱动电路、方向导轨和开关插座等。主轴与工作台由三个步进驱动电机带动方向导轨来驱动。每个轴向运动都是通过处理器运算后对驱动电路发出指令控制步进驱动电机实现。外壳主控面板上安装有多个控制按钮、主轴工作开关、通讯接口及联机按钮等，控制按钮可实现对主轴加工进行微调。机器运行DK软件直接从线路板设计图PROTEL的PCB文件中读出数据智能转化为机器指令，指示线路板制作机生成雕刻路径并直接加工。该线路板制作机成本低效率高、制作线路板的质量好，可实现从线路板设计图中读出数据自动进行雕刻加工。
文档编号H05K3/04GK1545375SQ20031011234
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者陈旭东, 张韶英 申请人:韶关市恒鑫科贸有限公司, 揭阳市中月电子有限公司