Станок для сверления плат. Станок для сверления печатных плат. Продолжение процесса изготовления сверлильного станочка

Захотелось собрать станочек для сверления печатных плат и прочей мелочёвки, варианты по типу цанговый патрон прямо на валу моторчика меня не устраивали. Нужно было что-то посерьёзнее, но не как не решался начать строить станок с нуля. Но тут удачно подвернулся сломанный (после пожара) самодельный микросверлильный, который я взял за базу к своей поделке, точнее его восстановил.

Первоначальный вид станка я не заснял, состояние было очень плачевное. Имелась шпиндельная бабка, заклинивший в ней шпиндель, механизм перемещения шпинделя, колонна и основание.

Первым делом была выточена новая колонна, старая была сильно деформирована:

На основание прикрутил резиновые ножки:

ШБ. Старый стопорный винт м4 при попытке откручивания был сломан. Сделал новую ручку из болта м6:

Сначала хотел поставить асинхронник 220 вольт 6 ватт, но потом был куплен коллекторник на 12 вольт 12 ватт. Крепиться к ШБ будет через переходную пластину:

На неё же установлен тумблер:

Шкив для двигателя подобрал готовый:

Выточил новый шпиндель. Времени убил больше всего, шестигранник делал напильником:

Новый шкив выточил из эбонита:

Механизм перемещения шпинделя:

Всё в сборе:

Светодиодная подсветка, включающаяся вместе с двигателем:

Восстановленный станок:

Станочком доволен. Поставил коллекторный электродвигатель для регулирования оборотов напряжением (в планах ШИМ) но мощности оказалось впритык, и от этой идеи я отказался. С асинхронником станочек работал бы в разы тише…

В этой статье мы поделимся с вами разработанным нами станком для сверления печатных плат и выложим все материалы, необходимые для самостоятельного изготовления этого станка. Все что понадобится, это распечатать детали на 3D-принтере, порезать фанеру лазером и закупить некоторые стандартные комплектующие.

Описание конструкции

В основе конструкции довольно мощный 12ти вольтовый двигатель из Китая. В комплекте с двигателем они продают еще патрон, ключ и десяток сверел разного диаметра. Большинство радиолюбителей просто покупают эти двигатели и сверлят платы удерживая инструмент в руках.
Мы решили пойти дальше и на его основе сделать полноценный станок с открытыми чертежами для самостоятельного изготовления.

Для линейного перемещения двигателя мы решили использовать полноценное решение — полированные валы диаметром 8мм и линейные подшипники. Это дает возможность минимизировать люфты в самом ответственном месте.

Основная станина сделана из фанеры толщиной 5мм. Фанеру мы выбрали потому, что стоит очень дешево. Как материал, так и сама резка. С другой стороны ничего не мешает (если есть возможность) просто вырезать все те же самые детали из стали. Некоторые мелкие детали сложной формы напечатаны на 3D-принтере.
Для поднятия двигателя в исходное положение использованы две обычные канцелярские резинки. В верхнем положении двигатель сам отключается при помощи микропереключателя.
С обратной стороны мы сделали место для хренения ключа небольшой пенал для сверел. Пазы в нем имеют разную глубину, что делает удобным хранение сверел с разным диаметром.

Впрочем, все это проще увидеть на видео:

Детали для сборки

Сборка

Весь процесс сборки записан на видео:

Если следовать именно такой последовательности действий, то собирать станок будет очень просто.
Вот так вот выглядит полный набор всех комплектующих для сборки:

Помимо них для сборки потребуется простейший ручной инструмент. Отвертки, шестигранные ключи, плоскогубцы, кусачки и т.д.
Перед тем начинать собирать станок желательно обработать напечатанные детали. Удалить возможные наплывы, поддержки, а также пройти все отверстия сверлом соответствующего диаметра. Фанерные детали по линии реза могут пачкать гарью. Их можно также обработать наждачной бумагой.
После того, как все детали подготовлены начать проще с установки линейных подшипников. Они закрадываются внутрь напечатанных деталей и прикручиваются к боковым стенкам:

Теперь можно собрать фанерное основание. Сначала боковые стенки устанавливаются на основание, а затем вставляется вертикальная стенка. В верхней части также есть дополнительная напечатанная деталь, которая задает ширину в верхней части. При закручивании винтов в фанеру не прикладывайте слишком большое усилие.

В столике на переднем отверстии необходимо сделать зенковку, чтобы винт с головой впотай не мешал сверлить плату. С торца также установлена напечатанная крепежная деталь.

Теперь можно приступить к сборке блока двигателя. Он прижимается двумя деталями и четырьмя винтами к подвижному основанию. При его установке необходимо следить, чтобы отверстия для вентиляции оставались открытыми. На основание он закрепляется при помощи хомутов. Сначала вал продевается в подшипник, а затем на нем защелкиваются хомуты. Также установите винт М3х35, который в будущем будет нажимать на микропереключатель.

Микропереключатель устанавливается на прорези кнопкой в сторону двигателя. Позже его положение можно будет отклибровать.

Резинки накидываются на нижнюю часть двигателя и продеваются до "рогов". Их натяжение надо отрегулировать так, чтобы двигатель поднимался до самого конца.

Теперь можно припаять все провода. На блоке двигателя и рядом с микропереключателем есть отверстия для хомутов, чтобы закрепить провод. Также этот провод можно провести внутри станка и вывести с обратной стороны. Убедитесь, что припаиваете провода на микропереключателе к нормально замкнутым контактам.

Осталось только поставить пенал для сверел. Верхнюю крышку нужно зажать сильно, а нижнюю закрутить очень слабо, используя для этого гайку с нейлоновой вставкой.

На этом сборка окончена!
Из доработок вы можете проклеить фанерные детали, для увеличения жесткости. Можно также сделать регулятор оборотов двигателя.

Надоело, в общем то, сверлить платы ручной сверлилкой поэтому решено было изготовить небольшой сверлильный станок исключительно для печатных плат. Конструкций в интернете полным полно, на любой вкус.Посмотрев несколько описаний подобных сверлилок, пришел к решению повторить сверлильный станок на основе элементов от ненужного, старого CD ROM’a. Разумеется, для изготовления этого сверлильного станочка придется использовать материалы те, что находятся под рукой.

От старого CD ROM’a для изготовления сверлильного станочка берем только стальную рамку со смонтированными на ней двумя направляющими и каретку, которая передвигается по направляющим. На фото ниже все это хорошо видно.

На подвижной каретке будет укреплен электродвигатель сверлилки. Для крепления электродвигателя к каретке был изготовлен Г-образный кронштейн из полоски стали толщиной 2 мм.

В кронштейне сверлим отверствия для вала двигателя и винтов его крепления.

В первом варианте для сверлильного станочка был выбран электродвигатель типа ДП25-1,6-3-27 с напряжением питания 27 В и мощностью 1,6 Вт. Вот он на фото:

Как показала практика, этот двигатель слабоват для выполнения сверлильных работ. Мощности его (1,6 Вт) недостаточно- при малейшей нагрузке двигатель просто останавливается.

Вот так выглядел первый вариант сверлилки с двигателем ДП25-1,6-3-27 на стадии изготовления:

Поэтому пришлось искать другой электродвигатель-помощнее. А изготовление сверлилки застопорилось…

Продолжение процесса изготовления сверлильного станочка.

Через некоторое время попал в руки электродвигатель от разобранного неисправного струйного принтера Canon:

На двигателе нет маркировки, поэтому его мощность неизвестна. На вал двигателя насажена стальная шестерня. Вал этого двигателя имеет диаметр 2,3 мм. После снятия шестерни, на вал двигателя был надет цанговый патрончик и сделано несколько пробных сверлений сверлом диаметром 1 мм. Результат был обнадеживающим- «принтерный» двигатель был явно мощнее двигателя ДП25-1,6-3-27 и свободно сверлил текстолит толщиной 3мм при напряжении питания 12 В.

Поэтому изготовление сверлильного станочка было продолжено…

Крепим электродвигатель с помощью Г-образного кронштейна к подвижной каретке:

Основание сверлильного станочка изготовлено из стеклотекстолита толщиной 10мм.

На фото – заготовки для основания станочка:

Для того, чтобы сверлильный станочек не ёрзал по столу во время сверления, на нижней стороне установлены резиновые ножки:

Конструкция сверлильного станочка –консольного типа, то есть несущая рамка с двигателем закреплена на двух консольных кронштейнах, на некотором расстоянии от основания. Это сделано для того, чтобы обеспечить сверление достаточно больших печатных плат. Конструкция ясна из эскиза:

Рабочая зона станочка, виден белый светодиод подсветки:

Вот так реализована подсветка рабочей зоны. На фото наблюдается избыточная яркость освещения. На самом деле-это ложное впечатление (это бликует камера)- в реальности все выглядит очень хорошо:

Консольная конструкция позволяет сверлить платы шириной не менее 130 мм и неограниченной (в разумных пределах) длиной.

Замер размеров рабочей зоны:

На фото видно, что расстояние от упора в основание сверлильного станочка до оси сверла составляет 68мм, что и обеспечивает ширину обрабатываемых печатных плат не менее 130мм.

Для подачи сверла вниз при сверлении имеется нажимной рычаг-виден на фото:

Для удержания сверла над печатной платой перед процессом сверления, и возврата его в исходное положение после сверления, служит возвратная пружина, которая надета на одну из направляющих:

Система автоматической регулировки оборотов двигателя в зависимости от нагрузки.

Для удобства пользования сверлильным станочком было собрано и испытано два варианта регуляторов частоты вращения двигателя. В первоначальном варианте сверлилки с электродвигателем ДП25-1,6-3-27 регулятор был собран по схеме из журнала Радио №7 за 2010 год:

Этот регулятор работать как положено не захотел, поэтому был безжалостно выброшен в мусор.

Для второго варианта сверлильного станка, на основе электродвигателя от струйного принтера Canon, на сайте котов-радиолюбителей была найдена еще одна схема регулятора частоты вращения вала электродвигателя:

Данный регулятор обеспечивает работу электродвигателя в двух режимах:

1. При отсутствии нагрузки или, другими словами, когда сверло не касается печатной платы, вал электродвигателя вращается с пониженными оборотами (100-200 об/мин).
2. При увеличении нагрузки на двигатель регулятор увеличивает обороты до максимальных, тем самым обеспечивая нормальный процесс сверления.

Регулятор частоты вращения электродвигателя собранный по этой схеме заработал сразу без настройки. В моем случае частота вращения на холостом ходу составила около 200 об/мин. В момент касания сверла печатной платы-обороты увеличиваются до максимальных. После завершения сверления, этот регулятор снижает обороты двигателя до минимальных.

Регулятор оборотов электродвигателя был собран на небольшой печатной платке:

Транзистор КТ815В снабжен небольшим радиатором.

Плата регулятора установлена в задней части сверлильного станочка:

Здесь резистор R3 номиналом 3,9 Ом был заменен на МЛТ-2 номиналом 5,6 Ом.

Испытания сверлильного станка прошли успешно. Система автоматической регулировки частоты вращения вала электродвигателя работает четко и безотказно.

Небольшой видеоролик о работе сверлильного станка.

Из всех видов сверлильных аппаратов самый маленький — вертикальные настольные станки. Компактные устройства созданы специально для сверления тончайших отверстий в мелких заготовках, развальцовки, выполнения отверстий с гранями, нарезки резьбы и заклепки. Это удобное оборудование для производств на малых площадях и с небольшими оборотами. Дополнительное преимущество мини-станков в их невысокой цене.

Назначение мини сверлильных станков

Несмотря на мини-размеры настольные сверлильные аппараты полноценно выполняют свои задачи, не уступая в точности и аккуратности крупным аналогам.

Многие сверлильные настольные станки совмещают функцию фрезерования и широко используются в ремонтных мастерских и учебных центрах. Чаще всего мини-станки используют для сверления отверстий в микросхемах или печатных платах. Микро отверстия диаметром менее миллиметра невозможно сделать дрелью.

Конструкция мини станка

Основным типом движения, используемым в конструкции, является вращение сверла, удерживаемого шпинделем. Движение подачи представлено перемещением этого же сверла в вертикальной плоскости. Деталь располагается на рабочей столешнице.

Все главные узлы станка размещены в стойке, расположенной на тяжелой станине — основании. По стойке проходят рельсы для передвижения рабочей головки со шпинделем, а внутри колонны — двигатель. Если предусмотрена возможность переключения скоростей, то она реализуется посредством рукоятки. На современных моделях параметры контролируются электроникой.

Исполнительная головка смазывается маслом, подкачиваемое насосом. Насос подает и охладитель. Исполнительная головка, как правило, отливается из чугуна, в ней расположены устройства подач и скоростей. Коробка скоростей функционирует за счет зубчатых передач, переключаемых ручкой. Электродвигатель мини станка работает от бытовой электросети с напряжением 220 В.

Иногда станки оснащаются защитным экраном, предупреждающим попадание волос или ткани в патрон во время вращения. Экран обычно из прозрачной прочной пластмассы, он имеет съемную конструкцию.

Принцип действия мини-сверлильного станка

При запуске электромотора он приводит в движение шпиндель. Мощность электродвигателя настольной микро-модели может составлять от 150 до 300 Вт. Чаще используется ременной привод, но в самых маленьких моделях возможна и зубчатая передача. Скорость изменяется перемещением рукоятки.

Сверло вставляется в небольшой кулачковый или цанговый патрон, который крепко удерживает конец инструмента. Кулачковый патрон зажимается ключом, цанговый — автоматически.

Установленное сверло опускается к детали при нажатии на рукоятку подачи. Она напоминает рычаг и находится справа от головки. Возвращается на исходное место головка самостоятельно, под действием встроенной пружины. На некоторых сверло можно застопорить в любой точке с помощью затяжного рычага.

Существуют сверлильные устройства, оборудованные регулирующим глубину сверления механизмом. Он запускается так: на боковой стороне детали отмечается необходимая глубина будущего отверстия. Патрон опускается до тех пор, пока конец сверла не достигнет отметки. Затяжная рукоятка затягивается, сдерживая дальнейшее продвижение сверла.

Характеристики мини-сверлильных станков

Мощность — этот параметр, влияющий на потребление электроэнергии и производительность. Для микро отверстий по печатным платам достаточно минимальной мощности 150 Вт.

Скорость вращения сверла варьируется от 200 оборотов в минуту до 3000. Современные мини станки оснащаются редуктором с возможностью переключения до 12 скоростных режимов.

Наибольшая высота детали, обрабатываемой на мини-станке, составляет 50 см. Этот показатель определяется верхней точкой сверлильной головки, которая перемещается вертикально по рельсам стойки. Обычно передвижение модуля происходит вручную. В определенной точке головка закрепляется специальной рукояткой.

Диаметр сверления указывает не столько на размер отверстий, сколько на поперечник сверл. Минимальный диаметр хвостовика составляет 16 мм.

Таблица 1. Характеристики некоторых моделей мини сверлильных станков

Вес и размер станины при работе с микро деталями имеют не такое значение, как при сверлении крупных заготовок. Но основание должно быть достаточно устойчивым и крепким для удержания инструмента. Поверхность рабочей столешницы идеально ровная, с несколькими прорезями. Боковые прорези используются для фиксации детали с помощью струбцин или тисочков, размещения упоров и линеек. А центральная прорезь предохраняет сверло от контакта со столешницей при сверлении сквозных отверстий.

Сверла для мини станка

В большинстве случаев на таком оборудовании изготавливают микро платы для радиоприборов. Плата располагается на стеклотекстолите, разрушительном для сверл. Достаточно сделать не более ста отверстий и сверло необходимо точить или выбрасывать. Собственноручно заточить микро сверло диаметром 0,5 мм не представляется возможным. Существуют сверла из твердых сплавов, выдерживающих работу по стеклотекстолиту. Можно найти микро диаметры от 0,5 до 2 миллиметров, поперечник хвостовой части у всех стандартный — 2 мм. Такого сверла хватит на несколько тысяч микро отверстий. Но работать им нужно очень аккуратно, избегая боковых нажатий, которые моментально ломают хрупкий инструмент.

Попытки установить микро сверло в ручную дрель приводят к его поломке. В сверлильном станке же оно исправно прослужит много лет.

Видеоролики о том, как самому сделать мини сверлильный аппарат: