2017年3月30日木曜日

銀ロウ付け(針金リング)

ちょっと楽しい銀ロウ付けの作業です。
めったにやらないので、まだ下手くそなのです。

何をするかというと、リュックサック(今はバックパックと言うらしい)のファスナーに鍵を付けたいということで、小さなリングを取り付けることにします。
1.5mm程のステンレスの針金でΦ15mm程の輪っかを作って
ファスナーツマミ部に取り付けます。
鍵を付けるので、輪っかが外れないように繋ぎ目を銀ロウ付けして閉じた輪にしたい訳です。


まずは、道具を準備します。
「プリンス ガストーチ GT-3000S」小型のバーナーです。
ガスライター用のブタンガスを充填して使えます。

大きさはこれくらい。
炎の大きさ(写真右の丸いやつの横のスライド)と
混合する空気量(トップのノブ)が調整できます。
赤いスライドは操作ロック用。測ったことないですが1300℃までいけるとのこと。

次は、これ、普通ロウ付けと言ったら銀ロウ棒でやりますが
部位が小さいので粉末のものを使います。
ホームセンターのハンダゴテコーナーでよく見かけます。
「フラックス(液体)」と「銀ロウ粉末」が別々になっていて使う時に混ぜます。
作業温度は650℃とあります。初心者マーク付き。

それからこれは、セラミックボード、耐火作業台です。
この上に試料を載せて作業をします、下への熱を遮断するというもの。
手のひらサイズのものです。
今回は、ファスナーツマミ部を取り外せないので、これは使えません。

ファスナーツマミ部は金属ですが、ファスナー自体は、プラスチックなので
どうしても断熱する必要があります。
この「ブロックヒート(断熱材)」という商品を使います。クリーム状です。
元々は、銀細工の指輪とか作る時に使用するもののようです。
以下、サイトの説明より
 「熱を避けたい部品に3mm以上に塗って使用する練り状の断熱材です。 
  ロウ付けする品物が入り組んでいる時やパーツが多い時、
  また石がはずせない時等に使用します。
  ただし、熱に弱い石(ラピスラズリ、トルコ石)等は不向きです。
  作業後は水洗いだけで落ちる断熱材です。
  使用後は乾燥した表面以外は再度利用できます。」

断熱材ブロックヒートをロウ付け部分の周りに塗り付けます。
粉末の銀ロウと液体のフラックスを混ぜ合わせて接続部に爪楊枝で付けます。
Φ1.5mmのステンレス線を繋ぐ部分なので1~2滴程度の量です。

途中の写真、撮り忘れですが、
こんな感じに周りに熱が伝わらないようにします。
クリップはハンダ付けなどに使うアルミの放熱用です。
クリップの先に断熱材ブロックヒートがついています(薄緑)。
下のアルミ板は周りの布を熱から守るためです。

では、作業開始。
正確には、時間忘れましたが、10~15秒程でしょうか。
フラックスが沸騰して水分が蒸発して、銀色が見えてきたら完了という感じです。

 付きました!

アルミ板とクリップを外して

もう片方もやって、水で洗って、錆止めに少しオイルを付けます。
ようやく最後に全景写真です。2つの「輪っか」が今回付けたものです。
まあまあの出来だと思います。熱の被害はどこにもありません。
ここに鍵を付けます。気休めの鍵でもありますが、有るのと無いのとでは随分違います。
という意味では、ハンダ付けで十分なのだろうか?
目的が「ロウ付け練習」になった作業でした!



2017年3月25日土曜日

小型工作機CNC2418 その4(PCB削り)

HeightMapを使えるようになったので
HeightMap補正でPCB(プリント基板)にパターン作成する実験です。

中華(AliExpress)から購入したベークライト紙エポ片面基板 70 x 100mm。
そのままの状態では、銅面の中央が1mm程度凹んで反っておりかなり歪んでいます。
10枚組を購入しましたが、端面が割れているものもあり、折って割っているのだろうか?
その為、反れが大きいのかもしれない。安いので仕方ない。
それを、このように4点しっかり留めます。

前回作ったリミットSWの
Probeを装着。











範囲:50 x 95mm 5mm間隔のProbingにします。







220pointも測定したので30分強かかりました。
手前、Y軸ゼロ付近のうねりが大きいですね。
原点付近のZ値を見ると、X30 Y0ポイントで0.138mmも浮き上がっています。
Y軸もX0 Y10ポイントで-0.131mmと急激に凹んでいる。
中央付近では-0.255mmもあります。

Heightmap補正なしで0.035mm銅箔を削るのは厳しいです。
まあ、0.3mmの深さで削れば大丈夫でしょうが。
















X軸辺(短辺)側、隙間が見える程、中央が反って浮き上がっています。








Y軸辺(長辺)側、X軸ほどではないですが、隙間が見えます。
ステージそのものが平らなのか確認していませんが。







今度は、エンドミルでHeightMap測定します。
この0.6mm エンドミルを使います。先端はフラットな2フレークFlute。









エンドミルとA5端子を接続し、PCB上の黒点(マジックで印を付けた)の原点に合わせます。












左:エンドミルでのHeightMapの等高線。
右:先程のリミットSWのProbeでのMap。ほぼ同じ結果になりました。
時間かけて多くのポイント測定したので見る分にも綺麗です。























切削とデータ取りに失敗したので、基盤を横向きにしてテスト再開します。
















X軸辺(長辺)側、こんなに浮いています。






Y軸辺(短辺)側は、かなり凹んでいます。
裏からライトで照らしているので隙間から光が漏れています。













先ほどと短辺、長辺の凸凹が逆になっています。
やはり固定の力の掛かり方が悪い為だと考えられます。
範囲:50 x 50mm 5mm間隔で121ポイントのProbingにします。
19分30秒かかりました。





リミットSWのProbe使用











0.6mmエンドミル使用











参考に比較してみました。
リミットSW-Probeでの測定と0.6mmエンドミルでの測定の差(色つけてみました)
リミットSW-Probeは非金属の木や樹脂用とするので十分な精度です。









次に、このPCBをHeightMap有り無しで銅面を切削して比べてみます。
とは言うものの、まだ回路図・パターン図作成ツールのEAGLEなんて使えないのです。
このランドは、Inkscapeで作成し、Gcode変換して作成。
変換のやり方はもちろん「みら太な日々」ブログのここ見て勉強です。
深さは50μmにしています。深さはGcodeをエディタで直接書き換えて設定です。












まず、HeightMapを作成します。(0.6mmエンドミル装着)
範囲は、X0:Y0~X21.990:Y14.980mmまで(原点から対象物の最遠点)
Y軸方向は、5mm移動で0.1mm凹み、縁端では0.3mm近く凹んでいます。
















それでは、最初にHeightmap補正無しで切削してみます。

原点で

 ボタンでZゼロを調整し、[Send]ボタンで切削開始します。



深さは50μmなので、50μm以上凹んでいる所は削られていまません。
赤丸部だけがわずかに削られているのがわかります。
先に測定したHeghtMapデータを見てもこうなる事がうなずけます。












次にHeightMap補正有りで削ります。
右メニューのHeightMapでCreateした後、一旦、[File]-[Save as]で「***.map」で保存します。
右メニューのHeightMapで[Edit mode]ボタンを押し、Create画面から抜けて
[File]-[Open]で目的のGcodeを開き、右メニューのHeightMapで[Open]ボタンを押して
先程保存した「***.map」を開き、「use heightmap」にチェックを入れます。
(面倒ですが、こうやると確実に動くようです)

先ほどHeightMap補正無しで削れなかったので同じ場所を切削します。
左:先ほどと同じ場所を切削中。
中:切削完了。クズも均一です。
右:掃除後。
S500 F100 深さ:0.05mm(2018.2.26追記)







通常、銅箔は35μmのはず(中華製なのでもっと薄いかもしれない)ですが、
深さ50μmの条件で削り残しもなくきれいにランドができています。
切り屑がほぼ均一に広がっているので均等な深さで切削されていると考えられます。
HeightMapを使うことで、かなりの高精度でパターン作成できることがわかりました。

A5端子の接続を忘れると頻繁に行うZゼロ調整でエンドミルを折る可能性が高いですが
モーターの外装(赤丸部)とA5ピンを接続しておけば良いことがわかりました。
銅面はGNDの接続(赤丸部)も忘れないように。




















数十年前は、専用のマジックでパターンを書いて塩化第二鉄溶液で溶かして
基板にパターンを作っていましたが(このブログのタイトルバックのものも)
卓上CNCでパターンが作れるので大変便利な時代になったのを痛感しました。
しか~し、早くEAGLE使えるようにならないと、先へは進めません。