CNC PCB 铣削

如何用 CNC 雕刻机制作 PCB

本指南面向希望当天拿到可用电路板、而不是等两周排产的工程师。内容涵盖隔离铣削、深度控制、进给与转速、钻孔，以及哪些情况根本不该用铣削。

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单面与双面0.2–0.5 mm 隔离FR-4 与铝基板当天交付

本页内容

本文内容

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要点速览
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工程师为何选择 CNC 雕刻机 PCB 流程
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适合 CNC 雕刻机 PCB 的设计规则
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毛坯必须压平，否则一切免谈
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刀具：V 刀、立铣刀与钻头
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CNC 雕刻机 PCB 不适合的情况
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分步操作：如何用 CNC 雕刻机制作 PCB
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CNC 雕刻机 PCB 铣削与化学蚀刻对比

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要点速览

深度控制是关键铜箔厚度为 0.035 mm。0.02 mm 的深度误差对线宽的影响超过进给量变化 20%。

0.2 mm 是实际下限线宽和间隙低于 0.2 mm 时，板材平整度和刀具跳动将主导加工结果。

双面板需要定位销两个定位销加翻转工装夹具，可将正反面套准控制在 0.05 mm 以内。

原型制作中铣削优于蚀刻不用化学品，不用底片，当天下午就能重新切一版布局。

它不是量产工艺超过约 20 块板时，PCB 厂的金属化孔和阻焊层更有优势。

为何铣削

工程师为何选择 CNC 雕刻机 PCB 流程

CNC 雕刻机通过切除不需要的铜来制作 PCB。刀具沿根据 Gerber 或 DXF 文件生成的刀路走刀，留下的铜即成为走线和焊盘。无需蚀刻液，无需 UV 曝光，也无需在暗室里显影光刻胶。

最明显的优势是速度。一块 100 × 80 mm 的双层控制板在入门级雕刻机上约需 25 到 45 分钟切削，外加 10 分钟装夹。一天内可以迭代三次布局，并拿到实物板。

第二个优势是材料自由。可以铣 FR-4，也可以铣 Rogers 层压板、铝基板和普通 PCB 厂小批量不愿接的薄覆铜板。对 RF 测试样件和天线原型来说，这比价格更重要。

1
不用化学品不用三氯化铁，不用废液处理手续，不用通风柜。
2
快速迭代改布局，重跑刀路，再切一次。
3
特殊层压板PTFE、Rogers、铝基芯板和柔性覆铜板。
4
数据留在内部设计文件不出你的厂房。

设计规则

适合 CNC 雕刻机 PCB 的设计规则

画图前先设定 CAD 规则。对典型 1 oz（0.035 mm）铜板配 30° V 刀，最小线宽和最小间隙均取 0.3 mm。这一组合在几乎所有刚性龙门雕刻机上都能从容加工。只有机床配滚珠丝杠且台面真正平整时，才压到 0.2 mm。

铺铜距板边至少留 0.8 mm。V 刀会在周边留下毛刺，铺铜碰到板边会与金属工装夹具或安装螺钉短路。在外形之外加两个 3 mm 工艺孔用于定位销。

双面板需镜像底层，所有过孔保持为普通钻孔。除非自有电镀线，不要设计金属化过孔。可在每个过孔中焊一段短导线，或在焊盘两面各放过孔并用焊锡桥接。

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线宽与间隙两者均取 0.3 mm 是安全默认值；0.2 mm 需要刚性机床。
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铜到板边最小 0.8 mm，工装夹具为金属时取 1.5 mm。
3
焊盘环宽按钻孔直径加 0.2 mm。
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文字笔画宽度最小 1.0 mm，铣削后仍可辨认。

工装夹具

毛坯必须压平，否则一切免谈

覆铜板从来不像看上去那么平。1.6 mm FR-4 板在 150 mm 跨度上可翘曲 0.2 mm，是铜厚的六倍。只夹四角时，中间会翘起，刀具一刀切空、下一刀扎进板里。

解决办法是垫板加双面胶或真空台。把毛坯粘在平整的 MDF 或电木板垫板上，压紧并静置几分钟。批量加工时，在垫板上铣一个浅型腔，让毛坯以 0.05 mm 间隙落入。

绝不要直接夹在铜面上。夹痕会造成短路，夹紧力还会使板翘曲。要夹在垫板上，不要夹工件。

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先处理垫板每次加工前用 20 mm 飞刀铣平。
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胶带或真空单件用 Nitto 胶带，批量用真空。
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型腔工装间隙 0.05 mm、深 0.5 mm，用于批量加工。

刀具

刀具：V 刀、立铣刀与钻头

隔离铣削使用 V 刀，通常为 30° 夹角、0.1 mm 刀尖。V 形使切宽随深度增大，0.1 mm 深度约得 0.15 mm 切宽，0.2 mm 深度约得 0.25 mm。这就是深度控制如此重要的原因。

清除较大铜面时改用 0.8 mm 或 1.0 mm 双刃硬质合金立铣刀。在 FR-4 中转速 18,000 到 24,000 rpm、进给 300 到 500 mm/min。较高进给可避免摩擦，摩擦几秒就能磨钝硬质合金。加一刀 0.05 mm 深的精加工清底。

钻孔用标准硬质合金 PCB 钻头，通孔元件用 0.8 mm 到 1.2 mm，小过孔用 0.6 mm。转速 15,000 到 20,000 rpm，每次啄钻 0.3 mm。每次啄钻之间完全退刀，让切屑排出槽口。槽口堵塞会瞬间折断 0.6 mm 钻头。

1
V 刀 30°刀尖 0.1 mm，隔离深度 0.05–0.12 mm。
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立铣刀 0.8–1.0 mm用于清铜，FR-4 中进给 300–500 mm/min。
3
钻头0.6–1.2 mm 硬质合金，啄钻 0.3 mm，完全退刀。
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备件常备五支 V 型刀；FR-4 中的磨蚀性玻璃纤维会很快使其变钝。

限制

CNC 雕刻机 PCB 不适合的情况

铣削无法制作金属化通孔。如果板上有 200 个过孔和细间距 BGA，手工在每个过孔中穿线焊接并不可行。应交给 PCB 厂。任何 0.15 mm 线宽或阻抗控制差分对的设计同样如此。

阻焊层是第二个限制。可以手工涂覆 UV 固化阻焊，但在小焊盘上的对位精度差，成品外观与量产板完全不同。如果电路板会被触摸、喷涂或用于潮湿环境，阻焊层就很重要。

第三个限制是产量。一旦需要 20 块或更多相同的板，雕刻机逐板加工的时间就不合理了。PCB 厂能以更少的总工作量提供更好的对位、金属化孔和阻焊层。铣削是原型制作和维修工具，不是生产线。

1
细间距0.5 mm 及以下间距需要 PCB 厂。
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过孔多雕刻机无法制作金属化孔。
3
量产超过约 20 块板，改用 PCB 厂。

流程

分步说明：如何用 CNC 雕刻机制作 PCB

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1. 导出并检查 Gerber将顶层铜、底层铜、钻孔文件和外形分别导出为 Gerber。在查看器中打开，确认单位为公制、原点在板角。原点错误会使每条刀路偏移，浪费一块毛坯。
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2. 生成隔离刀路在 CAM 工具中，将隔离设为 0.3 mm，分两刀，每刀深 0.05 mm。仅在焊盘周围需要更宽间隙时增加第三刀。切割前检查仿真，确认没有线宽小于设计规则的走线。
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3. 铣平垫板并装夹毛坯飞刀铣平垫板，然后用胶带将覆铜板粘牢。从中心向外按压，排出胶带下的空气。静置 5 分钟。用千分表测量平面度；工作区域内超过 0.05 mm 需重新粘贴。
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4. 在铜面上对 Z 轴在铜面本身对刀，不要对垫板。使用导通探头或 0.05 mm 塞尺。然后将第一刀隔离深度设为 0.05 mm。如果第一刀未完全清除铜层，增加 0.02 mm，而不是将深度加倍。
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5. 切隔离刀路30° V 型刀用 18,000–24,000 rpm、200–350 mm/min。注意声音变化；音调升高说明刀具在摩擦而非切削。每刀之间吸走切屑，避免切屑在刀具下拖拽划伤铜面。
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6. 清除覆铜并钻孔大面积覆铜改用 0.8 mm 立铣刀，每刀深 0.1 mm。然后以 15,000–20,000 rpm 钻孔，啄钻 0.3 mm 并完全退刀。先铣后钻，避免钻孔毛刺干扰深度检测。
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7. 检查、去毛刺并测试用 800 目砂纸垫在平块上去除边缘毛刺。用万用表检查每个网络的导通性，再检查相邻走线是否短路。焊接任何元件前，重新切割任何开路走线。

决策表

CNC 雕刻机 PCB 铣削与化学蚀刻对比

用于判断哪种方式适合你手上的电路板。

因素	CNC 雕刻机铣削	化学蚀刻
最小走线与间隙	0.2–0.3 mm	0.1 mm（图形质量良好时）
单板装夹时间	20–40 分钟	60–90 分钟
化学品与废液处理	无	蚀刻液、抗蚀剂、显影液
双面对位	定位销，约 0.05 mm	底片对位，约 0.1 mm
金属化通孔	不电镀则无法实现	任何 PCB 厂的标准工艺
阻焊层	手动或无	丝网印刷，任意颜色
最佳批量	1–20 块板	20 块及以上
特殊基材	PTFE、Rogers、铝基	受蚀刻液兼容性限制