Формат Excellon для сверления печатных плат¶

Формат Excellon — текстовый файловый формат, используемый для передачи данных о координатах сверления и фрезерования печатных плат (ПП) от систем автоматизированного проектирования (САПР) к станкам с числовым программным управлением (ЧПУ). Формат был разработан компанией Excellon Automation в 1970-х годах и стал де-факто отраслевым стандартом для описания операций сверления, наряду с форматами Gerber (для описания проводящего рисунка) и Sieb & Meyer. Файлы Excellon содержат информацию о позициях отверстий, их диаметрах, а также команды управления для сверлильного станка.

¶История

Формат появился вместе с первыми автоматизированными сверлильными станками компании Excellon Automation. В 1979 году была выпущена спецификация формата, которая описывала синтаксис для управления координатным столом. С развитием САПР формат был адаптирован для экспорта данных из систем проектирования. Несмотря на появление более современных форматов, таких как IPC-2581 и ODB++, Excellon остаётся широко распространённым благодаря простоте и поддержке большинством производителей оборудования и программного обеспечения.

¶Структура файла

Файл Excellon представляет собой обычный текстовый документ, состоящий из двух основных частей: заголовка и блока данных. Строки разделяются символами перевода каретки.

¶Заголовок

Заголовок содержит метаданные и настройки станка. Ключевые параметры:

• M48 — начало заголовка.
• INCH или METRIC — выбор системы единиц измерения (дюймы или миллиметры).
• FMAT, VER — версия формата.
• T01C0.100 — определение инструмента (сверла): код инструмента (T01) и его диаметр (C0.100).
• G90 — режим абсолютных координат (относительно нуля платы).
• G91 — режим инкрементальных (относительных) координат.
• % — символ конца заголовка и начала блока данных.

¶Блок данных

Блок данных содержит команды перемещения и сверления. Основные команды:

• X...Y... — координаты точки (например, X0100Y0150).
• T01 — выбор инструмента (активация сверла).
• M15 — команда включения шпинделя (сверления) с опусканием инструмента.
• M16 — команда подъёма инструмента и выключения шпинделя.
• M30 — конец программы (остановка).

Пример фрагмента файла:

`` M48 INCH T01C0.100 T02C0.200 % T01 X0100Y0100 M15 M16 T02 X0200Y0200 M15 M16 M30 ``

¶Классификация и разновидности

Различают две основные модификации формата:

• Excellon I — базовая версия, поддерживающая только абсолютные координаты и ограниченный набор команд.
• Excellon II — расширенная версия, добавляющая поддержку инкрементальных координат, повторяющихся циклов (например, R для повторения), а также более гибкие настройки заголовка.

Также существуют расширения формата от конкретных производителей станков, которые могут добавлять команды для контроля глубины сверления, работы с несколькими шпинделями или автоматической смены инструмента.

¶Применение

Основная область применения — производство печатных плат. Файлы Excellon генерируются всеми современными САПР (Altium Designer, KiCad, Eagle и другими) при подготовке производственных файлов (Gerber-выходных данных). Формат используется для управления:

• сверлильными станками с ЧПУ;
• лазерными установками для формирования микроотверстий;
• фрезерными станками при контурной обработке плат.

Кроме того, формат применяется в любительской практике при изготовлении плат на фрезерных станках и в DIY-проектах.

¶Преимущества и недостатки

К преимуществам формата относятся простота синтаксиса, лёгкость ручного редактирования и отладки, а также широкая поддержка программным обеспечением. Файлы имеют малый размер и не требуют сложных парсеров.

Недостатки связаны с ограниченной информативностью: формат не описывает тип отверстия (металлизированное или нет), не содержит данных о слоях и масках, а также не поддерживает параметры качества сверления (скорость подачи, обороты шпинделя) в стандартной спецификации. Для передачи этих данных используются дополнительные файлы или расширения.

¶Совместимость и конвертация

Большинство программ для просмотра и редактирования Gerber-файлов (например, Gerbv, ViewMate) поддерживают чтение Excellon. Для конвертации в другие форматы (например, в DXF или G-code) применяются специализированные утилиты, такие как pcb2gcode или FlatCAM. При конвертации важно учитывать систему единиц и точность координат, чтобы избежать ошибок позиционирования.

¶Интересные факты

• Формат Excellon часто называют «сверлильным Gerber» из-за их тесной связки в производственном цикле.
• В некоторых станках команда M15 может интерпретироваться как «включить шпиндель», а не «опустить инструмент», что зависит от конкретной модели оборудования.
• Несмотря на возраст, формат остаётся обязательным для большинства контрактных производителей печатных плат, особенно в Китае и Юго-Восточной Азии.

¶Источники

• Спецификация Excellon (документация Excellon Automation).
• Руководства по работе с САПР Altium Designer и KiCad (разделы генерации производственных файлов).
• Материалы сообщества разработчиков FlatCAM и pcb2gcode.