PCB-D300: Auto-Drilling System

PCB-D300

Excellon .drl 파일 자동 파싱. 경로 최적화(TSP). 0.6~3.175mm 카바이드 자동 드릴링. KiCad/EasyEDA 네이티브 지원.

SPECIFICATIONS

사양 총괄

작업 영역200 × 300mm

Z 트래블15mm (단스트로크)

XY 해상도0.01mm

반복정도±0.025mm

스핀들200W 브러시리스 ER11

RPM10,000 ~ 30,000

컨트롤러GRBL 3-Axis (TMC2209)

입력 파일Excellon .drl (KiCad/EasyEDA)

EXCELLON FORMAT

Excellon 드릴 파일 파서

업계 표준 NC 드릴 파일 형식. KiCad, EasyEDA, Altium 등 모든 PCB CAD에서 출력.

Excellon .drl 파일 구조

M48 ← 헤더 시작 FMAT,2 METRIC,TZ T1C0.600 ← Tool 1: ∅0.6mm (비아) T2C0.800 ← Tool 2: ∅0.8mm (IC 핀) T3C1.000 ← Tool 3: ∅1.0mm (표준) T4C1.200 ← Tool 4: ∅1.2mm (헤더) % ← 헤더 끝 T1 ← Tool 1 선택 X15.24Y10.16 ← 좌표 1 (∅0.6mm 구멍) X15.24Y12.70 ← 좌표 2 X15.24Y15.24 ← 좌표 3 T2 ← Tool 2 선택 X25.40Y20.32 ← 좌표 (∅0.8mm 구멍) X25.40Y22.86 M30 ← 프로그램 끝

드릴 사이즈별 절삭 조건 (자동 계산)

드릴 직경	용도	이송 (mm/min)	RPM	펙 깊이	드릴 사이클
∅0.6mm	비아 홀	200	30,000	0.3mm	G83 (Peck)
∅0.8mm	IC 핀	300	29,842	0.3mm	G83
∅1.0mm	표준 부품	400	23,873	0.5mm	G83
∅1.2mm	헤더 핀	600	19,894	0.5mm	G81
∅1.5mm	대형 부품	600	15,915	0.8mm	G81
∅2.0mm	마운트 홀	800	11,937	0.8mm	G81
∅3.175mm	보드 고정	1,000	7,519	-	G81

DRILL SOFTWARE

자동 드릴링 소프트웨어

Python CLI 도구 (~400줄). 파싱 → 경로 최적화 → G-code 생성 원스톱.

처리 파이프라인

┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ | .drl | → | Excellon | → | Path | → | G-code | | File | | Parser | | Optimizer| | Generator| └─────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ | | | Tool Table + Nearest-Neighbor .gcode output Coord Extract TSP + 2-opt G81/G83 Cycle 50~80% reduction RPM/Feed Auto

📄

Excellon Parser

Metric/Imperial, TZ/LZ, 소수점 형식 모두 지원. PTH/NPTH 자동 감지. KiCad 9 + EasyEDA Pro 호환.

🛠

Path Optimizer

Nearest-Neighbor + 2-opt 로컬 서치. 147개 홀 기준 이동거리 50~80% 절감. 공구별 독립 최적화.

💾

G-code Generator

공구 교환(M6), 펙 드릴(G83), 스핀들 스핀업 대기. 드릴 직경별 Feed/RPM 자동 산출.

CLI Usage

$ python pcb_drill.py board-PTH.drl ============================================================ EXCELLON DRILL FILE REPORT Source: board-PTH.drl Units: METRIC, Zero suppression: TZ ------------------------------------------------------------ Tool Dia(mm) Holes Feed RPM ------------------------------------------------------------ T1 0.600 42 200 30000 T2 0.800 68 300 29842 T3 1.000 28 400 23873 T4 1.200 9 600 19894 ------------------------------------------------------------ Total: 4 tools, 147 holes ============================================================ G-code written to: board-PTH.gcode G-code lines: 312

HARDWARE DESIGN

하드웨어 설계

경량 갠트리 구조. CNC 밀링과 독립된 전용 장비. 고속 Z축(15mm 단스트로크)으로 최대 드릴링 효율.

경량 설계

MGN12H + MGN9H 리니어 레일. NEMA17 스테퍼. PCB 드릴링에 토크보다 속도 우선. Z축 0.2Nm 경량 모터로 빠른 왕복.

프레셔 풋

스프링 로딩 방식 (2~4N). 드릴 후퇴 시 PCB 들림 방지. 버 발생 억제. 0.6mm 마이크로 드릴 파손 방지의 핵심.

정렬 시스템

┌──────────────────────────────────────┐ | | | Pin○ Pin○ | ← 1.0mm Precision Dowel Pin | ┌────────────────────────────┐ | | | | | | ═╪════════════════════════════╪═ | ← Aluminum L-Clamp | | PCB Board | | | | (200 x 300mm) | | | ═╪════════════════════════════╪═ | ← Aluminum L-Clamp | | | | | └────────────────────────────┘ | | Pin○ Pin○ | | | | Sacrificial MDF | └──────────────────────────────────────┘

ASSEMBLY GUIDE

조립 순서 (9단계)

갠트리 구조 PCB 드릴링 머신. 핵심은 Z축 정밀도 — 1mm 피치 리드스크류 필수.

1

베이스 + X축 빔

알루미늄 베이스(400×500mm) 위에 2040 V-slot X축 빔 2개를 전면/후면에 고정. 수평 확인.

2040 500mm ×2

2

X축 리니어 레일

X축 빔 위에 MGN12H 300mm 레일 2개 설치. 블록 장착. T8 리드스크류 X축 설치.

MGN12H 300mm ×2, T8 300mm

3

갠트리 조립

사이드 플레이트 2장으로 X 블록과 Y축 빔(2040 400mm) 연결. 갠트리 브리지 형성.

2040 400mm

4

Y축 + Z축 리니어

갠트리 빔에 MGN12H Y축 레일 → Z축 빔(200mm) 수직 → MGN9H Z축 레일 + 블록.

MGN12H 200mm, MGN9H 100mm

5

리드스크류 + 커플링

Y/Z축 T8 리드스크류 설치. 커플링 5×8 모터축 연결. 백래시 너트 장착.

T8 200mm, T8 80mm (1mm pitch)

6

모터 장착

NEMA17 XY축(0.4Nm) + Z축(0.2Nm 경량) 장착. 커플링 체결, 축 정렬 확인.

NEMA17 ×3

7

스핀들 설치

Z축 캐리지에 PCB 스핀들 200W 클램프 고정. 프레셔 풋 장착. ER11 콜렛으로 드릴비트 체결.

200W Spindle, Pressure Foot, ER11

8

전자부 배선

MKS DLC32 + TMC2209 ×3. 24V PSU 연결. 리미트 스위치 6개 + 비상정지. 스핀들 컨트롤러.

MKS DLC32, TMC2209×3, 24V PSU

9

워크홀딩 + 테스트

MDF 희생판 → PCB 클램프 바 → 다웰핀 → USB 현미경 정렬 → 테스트 드릴링.

MDF, Clamp, Dowel Pin, USB Microscope

핵심: Z축 T8 리드스크류는 1mm 피치 필수 (2mm 피치보다 정밀). 프레셔 풋(2~4N 스프링)은 PCB 들림/버 방지 필수. 드릴비트는 카바이드(초경) 전용 — HSS 불가.

PROCUREMENT + 3D CAD

부품 구매 + 3D CAD

4개 카테고리 × 34개 부품 구매처 + 3D CAD 다운로드 링크.

A

기구부 (프레임 + 리니어)

12

#	품명 / 사양	수량	구매처	3D CAD
1	2040 V-slot 500mm X축 베이스	2	AliExpress국내: 오픈빌드코리아	GrabCAD
2	2040 V-slot 400mm Y축 갠트리 브리지	2	AliExpress	-
3	2040 V-slot 200mm Z축 수직	1	AliExpress	-
4	MGN12H 300mm X축, 블록 포함	2	AliExpress블록 포함 세트 구매	GrabCAD
5	MGN12H 200mm Y축, 블록 포함	2	AliExpress	-
6	MGN9H 100mm Z축, 경량	1	AliExpress	GrabCAD
7	T8 Lead Screw 300mm 2mm 피치, X축	1	AliExpress	GrabCAD
8	T8 Lead Screw 200mm 2mm 피치, Y축	1	AliExpress	-
9	T8 Lead Screw 80mm 1mm 피치, Z축 미세제어	1	AliExpressZ축 정밀: 1mm 피치 필수	-
10	알루미늄 베이스 300×400×10mm 머신 베드	1	AliExpress국내: 알루미늄119 주문절단	자체 설계
11	갠트리/캐리지 플레이트 6~8mm 알루미늄 3매	3	AliExpress	자체 설계
12	커플링 5×8 + 볼트류 모터-스크류 연결	lot	AliExpress	GrabCAD

B

전자부 (모터 + 컨트롤러 + 전원)

9

#	품명 / 사양	수량	구매처	3D CAD
13	NEMA17 0.4Nm XY축, 42mm	2	AliExpress국내: 디바이스마트	GitHub STEP (Direct DL)
14	NEMA17 0.2Nm Z축, 경량 고속	1	AliExpress	(42mm)
15	PCB Spindle 200W ER11 10,000~30,000 RPM 브러시리스	1	AliExpress속도 컨트롤러 세트 구매 추천	GrabCAD
16	스핀들 속도 컨트롤러 PWM 제어 RPM 조절	1	AliExpress	-
17	MKS DLC32 GRBL 3축 ESP32 기반	1	AliExpress공식: Makerbase Store	GrabCAD
18	TMC2209 저소음 1/256 마이크로스텝	3	AliExpress국내: 디바이스마트 / 엘레파츠	-
19	24V 10A PSU 메인 전원, 스위칭	1	디바이스마트대체: 엘레파츠	-
20	리미트 스위치 마이크로 스위치 XYZ 양단	6	AliExpress국내: 디바이스마트	-
21	비상정지 + 배선 E-Stop 버튼 + 배선	lot	AliExpress	-

C

워크홀딩 + 정렬

5

#	품명 / 사양	수량	구매처	3D CAD
22	희생판 MDF 200×300mm ×5	5	쿠팡대체: 다이소 / 목재상	-
23	PCB 클램프 바 알루미늄 L형 고정용	1 set	AliExpress자체 제작 가능 (L형 알루미늄)	자체 설계
24	정밀 다웰핀 1.0mm PCB 위치결정 반복 정밀도	lot	AliExpress국내: 미스미	-
25	프레셔 풋 (스프링식) 2~4N PCB 들림/버 방지	1	AliExpressPCB 드릴링 전용 액세서리	GrabCAD
26	USB 현미경 카메라 5MP 정렬 확인용	1	AliExpress대체: 쿠팡	-

D

드릴 비트 + 콜렛

8

#	품명 / 사양	수량	구매처	3D CAD
27	∅0.6mm Carbide Drill 비아 홀, 30,000 RPM	10	AliExpress세트 구매 추천 (0.6~3.175mm)	-
28	∅0.8mm Carbide Drill IC Pin, 29,842 RPM	10	AliExpress	-
29	∅1.0mm Carbide Drill 표준 부품, 23,873 RPM	10	AliExpress	-
30	∅1.2mm Carbide Drill 헤더 핀, 19,894 RPM	5	AliExpress	-
31	∅1.5mm Carbide Drill 대형 부품, 15,915 RPM	5	AliExpress	-
32	∅2.0mm Carbide Drill 마운트 홀, 11,937 RPM	5	AliExpress	-
33	∅3.175mm (1/8") Carbide Drill 보드 고정홀, 7,519 RPM	3	AliExpress	-
34	ER11 Collet Set 스핀들 장착용	1	AliExpress	GrabCAD

3D CAD Direct Downloads

STEP

NEMA17 42mm Stepper

GitHub — 155KB STEP Direct DL

STEP

MGN12H Linear Rail+Block

GrabCAD 검색 팁: grabcad.com 무료 계정 가입 후 MGN12H, MGN9H, T8, 2040 V-slot 등을 검색하면 STEP/IGES 파일을 무료 다운로드할 수 있습니다.

구매 전략

AliExpress 일괄 구매 (1차 추천)
PCB 드릴링 머신 부품의 80% 이상을 AliExpress에서 구매 가능합니다. "PCB drilling machine kit"로 검색하면 프레임+리니어+모터 세트도 있습니다. 배송 2~3주.

세트 구매 추천 품목
• 스핀들 + 속도 컨트롤러: 세트 구매 시 호환성 보장
• MGN12H 레일 + 블록: 세트 구매 (별도 구매 시 호환 문제)
• 카바이드 드릴 비트: 0.6~3.175mm 혼합 세트
• MKS DLC32 + TMC2209: Makerbase 공식 스토어 세트

국내 구매 (당일배송)
• 디바이스마트 / 엘레파츠: 24V PSU, TMC2209 드라이버, 리미트 스위치
• 쿠팡: MDF 희생판, USB 현미경, 소모품
• 미스미: 정밀 다웰핀, 볼트류

🔒

Restricted Section

BOM 및 예산 정보는 비공개입니다.

📄 전체 부품 목록 (Parts List) →

카테고리	항목	수량	소계 (₩)
기구부	2040 V-slot (X+Y+Z)	5	33,000
MGN12H Rail 300+200mm (XY)	4+1	64,000
T8 Lead Screw (X+Y+Z)	3	21,000
알루미늄 베이스 + 플레이트	lot	75,000
커플링 + 기타 하드웨어	lot	20,000
전자부	NEMA17 (XY 0.4Nm + Z 0.2Nm)	3	29,000
200W PCB Spindle ER11 + Controller	1	105,000
GRBL CNC Board + TMC2209 ×3	1	53,000
PSU (24V 10A)	1	20,000
리미트스위치 + E-Stop + 배선	lot	30,000
워크홀딩	희생판 MDF + PCB 클램프	lot	13,000
프레셔 풋 (스프링식)	1	35,000
USB 현미경 + 다웰핀	lot	29,000
드릴비트	카바이드 마이크로 드릴 (0.6~3.175mm) + ER11 콜렛	lot	77,000
PCB-D300 총 원가	₩629,000

05 — BUDGET SUMMARY

예산 총괄

PCB-D300 총 원가

₩629,000

~$460 USD

카테고리별 비용 구성

카테고리	내역	금액 (₩)	비율
기구부	V-slot 프로파일, MGN12H 레일, T8 리드스크류, 알루미늄 베이스, 커플링	213,000	33.9%
전자부	NEMA17 스테퍼, 200W 스핀들, GRBL+TMC2209, PSU, 리미트스위치/배선	237,000	37.7%
워크홀딩	희생판 MDF, PCB 클램프, 프레셔 풋, USB 현미경, 다웰핀	77,000	12.2%
드릴비트	카바이드 마이크로 드릴 (0.6~3.175mm) + ER11 콜렛 세트	77,000	12.2%
TOTAL		₩629,000	100%

구매 전략: AliExpress 직구 시 국내 대비 30~50% 절감. 카바이드 드릴비트는 10본 세트 구매 권장 (파손 대비). 스핀들+컨트롤러 세트 구매 시 호환성 보장.

06 — DEVELOPMENT ROADMAP

개발 로드맵

부품 조달부터 첫 PCB 드릴링까지의 마일스톤.

Phase 1

부품 조달 (AliExpress + 국내)

V-slot 프로파일, MGN12H 레일, T8 리드스크류, NEMA17 모터, 200W 스핀들 주문. AliExpress 2~3주 배송. 카바이드 드릴비트 국내 구매.

Phase 2

프레임 + 리니어 모션 조립

2040 V-slot 프로파일 갠트리 프레임 조립. MGN12H 레일 XY축 + MGN9H Z축 설치. T8 리드스크류 + 커플링 조립. 알루미늄 베이스 플레이트 고정.

Phase 3

전자부 + GRBL 펌웨어

GRBL CNC 보드 + TMC2209 드라이버 설치. NEMA17 배선. 200W 스핀들 + 컨트롤러 연결. 리미트스위치 + E-Stop 배선. GRBL 파라미터 설정.

Phase 4

Excellon 파서 소프트웨어 완성

Python CLI 도구 개발. Excellon .drl 파서 (Metric/Imperial, TZ/LZ). Nearest-Neighbor + 2-opt TSP 경로 최적화. G81/G83 드릴 사이클 G-code 생성.

Phase 5

캘리브레이션 + 첫 PCB 드릴링 테스트

XY 직각도 검증. Z축 수직도 조정. 프레셔 풋 스프링 장력 세팅. 희생판 MDF 장착. 0.8mm 드릴로 테스트 보드 가공. 홀 위치 정밀도 검증 (USB 현미경).

PCB-D300

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