Как сделать сверлильный станок для печатных плат. Станок для сверления печатных плат. Система автоматической регулировки оборотов двигателя в зависимости от нагрузки

Первый вариант настольного станочка для сверления плат сделал ещё три года назад. Делал целенаправленно, именно для сверления плат (для другого не предназначен) и исключительно из подручных материалов, делал на «скорую руку» как временное приспособление, потратил на изготовление выходной день. А он взял и «прижился» - оказался необыкновенно удобным в работе.

Диаметр возможных для использования свёрл от 0,5 до 1 мм включительно. Старт спринтерский, финиш без инерции. Подвёл плату, нажал - отверстие готово, отпустил - в исходное положение сверло вернулось само. На всё 2-3 секунды. Через полгода, раз вещь пришлась «ко двору», потратил ещё вечер и придал ей более подобающий и приемлемый вид.

Устройство и принцип работы, как видите, остались прежними. Прошло ещё два года, но так и не собрался сделать что-нибудь более солидное, хотя комплектующие для этого подобрались. От добра, добра не ищут. А вот модернизацию себе позволил.

Появились существенные изменения:

• опускание происходит при помощи нажатия рукоятки
• включение электродвигателя происходит при опускании в момент нажатия кнопки о упор
• стол для сверления на резьбе и может подниматься - опускаться для регулировки расстояния от поверхности просверливаемой платы до «точки» включения электродвигателя
• электродвигатель запитан постоянным током

С таночек для сверления плат - схема подключения

Основа всего станина и направляющие.

Втулки, их внутренний диаметр лишь на одну - две десятых миллиметра больше диаметра направляющих, материал - эбонит (диэлектрик), выбран не случайно, это своеобразная «развязка» от электрического тока. Из чего сделан поясок, в дальнейшем фиксирующий тягу, догадаться не сложно.

Кнопка - включатель закреплена на пластиковом уголке 2 винтами с гайками, сам уголок соединён с втулками клеем.

В валу электродвигателя имеется отверстие с резьбой М2, приладить цангу труда не составило. И фетровые сальники (с обеих сторон вала) дождались масла.

В качестве «несущего» элемента, к которому крепиться двигатель и который в свою очередь крепиться к втулкам был выбран мебельный уголок (лёгкий, прочный и легко обрабатывается). Диодный мост и конденсатор в защитном кожухе.

Упор состоит из пружинки, с одной стороны которой приклеен именно сам резиновый упор, с другой припаяна гайка, накручивающаяся на винт, который установлен на резьбе в отверстии станины.

Сверлильный стол установлен на винт (его дополнительная функция описана выше).

Ну и, в конце концов, как это всё работает:

Видео процесса сверления

Для тех, кому понравилось: всё то, из чего был собран этот станочек для , ранее лежало по банкам, коробкам и просто углам. Думаю, что намёк более чем очевиден. Желаю Вашим, свёрлам никогда не тупиться, Babay .

Обсудить статью СТАНОК ДЛЯ СВЕРЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Как то решил автор сделать станочек сверлильный для печат. плат, но вариант такой как цанговый патрон по кругу мотора никого не устраивал и не устроит. Ему надо было что-нибудь получше и потяжелее в сборке, но он никак не брался делать его с самых низов. Каким то удачный образом ему попался под руки поношенный старый минисверлильный, который он взял за основу своей самоделки и восстановил.

В начале станок выглядел очень плачевно, не хотелось автору на него смотреть, не то что трогать. Там была шпиндельская бабка, с заклинившим шпинделем, механизм используемый для перемещения шпина (шпинделя) и колонна с основанием.

Сначала ему пришлось выточить новую колонну, потому что старая извините за выражение была в убогом состоянии:

На основе были заменены и прикручены резиновые сошки или ножки, это уже ваше права как их называть:

Старый стоп винт м4 при начальной попытке отсоединения сломался и причём не так уж и слабо. Ему пришлось сделать новую стоп. ручку с помощью болта м6:

Сначала он решил поставить асинхронник 220В 6Вт, но потом после неудачной попытке был заменен и куплен коллекторник – 12В 12Вт. Прикрепляется к ШБ очень просто, без всяких усилий через переход. пластину:

На неё устанавливается тумблер:

Шкив для движка он сразу брал готовый, для того чтобы не заморачиваться над его изготовкой:

Дальше ему пришлось выточить новый шпиндель. Время которое он затратил на него ушло больше всего, 6-ик ему пришлось делать напильником, как по его словам вышло всё отлично:

Шкив он вытачивал из эбонита:

Механизм перемещения шпинделя в новом виде выглядит вот так:

Сборка окончена, результат:

Светодиодная подсветка будет включаться в месте с двигателем:

Станок после восстановления:

В радиолюбительской практике часто приходится изготавливать печатные платы , в которых необходимо сверлить много отверстий диаметром 0,5-3,0 мм, которые ручной, дрелью или на большом сверлильном станке просверлить невозможно.

Поэтому для сверления печатных плат многие радиолюбители изготавливают самодельные настольные или ручные мини сверлильные станки. Предлагаю Вашему вниманию разработанную и сделанную своими руками конструкцию настольного сверлильного станка, изготовленную из подручных деталей.

Конструкция

Основой станины мини сверлильного станка послужила стойка для проведения линейных измерений цифровым индикатором с небольшой доработкой. Был демонтирован предметный столик с регулировочными винтами и удалена часть подвижной штанги крепления стрелочного индикатора на длину прорези.

В основании стойки просверлено два отверстия для крепления столика и в них нарезана резьба М4. В самой штанге по центру симметрии с отступом от края отреза на 15 мм просверлено отверстие диаметром 10 мм под направляющий болт.

После подготовки основания можно приступать к изготовлению деталей. Столик сделан с дюралюминия и имеет размеры 100×120 мм толщиной 15 мм. Его можно сделать практически из любого материала, алюминия, железа, стеклотекстолита, ДСП, твердой породы дерева. Размер столика выбрать по своему усмотрению. Крепится столик к основанию мини сверлильного станка двумя винтами М4 с потайными головками.

Следующая деталь мини сверлильного станка это подвижная пластина, в которой закреплен двигатель. Пластина сделана из дюралюминия размером 50 мм на 130 мм, толщиной 15 мм. Толщина не критична, может быть от 5 мм и толще. Узкие торцы пластины для эстетики закруглены радиусом 25 мм. На расстоянии 80 мм в пластине сделаны два больших отверстия. Одно для скольжения по стойке во время сверления диаметром 30мм, а второе для закрепления двигателя диаметром 36 мм. Между большими отверстиями по линии, проходящей по их центрам, просверлено еще одно отверстие, в котором нарезана резьба М10. Центр этого резьбового отверстия, когда пластина надета на стойку, должен совпадать с отверстием, высверленным в штанге.

Закрепить двигатель в пластине можно было, просто зажав его с двух сторон винтами, в высверленные резьбовые отверстия, но мне захотелось сделать лучше. В пластине сделал прорезь и закрепляется двигатель обжатием пластиной с помощью винта М5. Благодаря такому решению двигатель легко извлекается из пластины и сверлильный мини станок превращается в миниатюрную ручную дрель, что иногда бывает необходимо. Если потребность в мини ручной дрели бывает частой, то можно установить винт с барашком.

Следующая деталь, это ручка-рычаг, благодаря которой обеспечивается ход сверла во время сверления, который составляет около 7 мм. Ручка-рычаг представляет собой пластину из дюралюминия толщиной 5 мм и габаритным размером 50×120 мм. В ней сделано одно овальное большое отверстие, размером, обеспечивающим проход двигателя мини сверлильного станка без касаний и возможности смотреть в точку входа сверла в деталь при сверлении для прицеливания.

Еще потребуется болт длиной 60 мм с резьбой на конце длиной, равной толщине пластины мини сверлильного станка, конус Морзе а1 для насадки патрона на вал двигателя и пружина достаточной жесткости, для возврата пластины с двигателем в исходное состояние.

Сборка

Осталось собрать детали вместе и мини сверлильный станок будет готов к работе. Болт продевается сначала через отверстие 10 мм ручки-рычага, далее вставляется в штангу. Одевается пружина и болт закручивается в подвижную пластину. Места трений деталей мини сверлильного станка желательно перед сборкой покрыть тонким слоем любой густой смазкой, в крайнем случае, можно обойтись и обыкновенным машинным маслом.

Собранный узел устанавливается на цилиндрическую стойку сверлильного мини станка, и штанга фиксируется штатным зажимом. Осталось установить двигатель, отрегулировать высоту и можно приступать к сверлению. Достаточно с небольшим усилием нажать на рычаг-ручку и сверло пойдет вниз.

Если усилия пружины будет недостаточно для поднятия подвижной части мини станка вверх, то нужно ее немного растянуть или заменить более жесткой.

Детали

Электродвигатель я использовал ДПМ-35Н1 на напряжение питания постоянного тока 27 В. Для электропитания двигателя сделал простейший блок питания, представляющий собой понижающий трансформатор, диодный мост и электролитический конденсатор. Можно использовать практически любой электродвигатель постоянного или переменного тока, но желательно с ротором, установленным на подшипниках качения (шариковыми). Чем частота оборотов вала двигателя будет выше, тем качественнее будут получаться отверстия и быстрее идти работа.

Работа

Если интересно, посмотрите короткий видео ролик, демонстрирующий мини сверлильный станок в работе.

О сверлах для сверления печатных плат

Как правило, настольные мини сверлильные станки применяются для сверления печатных плат для радио конструкций. Основой для печатных плат служит фольгированный стеклотекстолит, который из-за наличия в материале стекла очень быстро тупит режущие кромки сверла. После сотни просверленных отверстий в стеклотекстолите сверло приходит в негодность. Заправить сверло диаметром 0,7 мм качественно в домашних условиях практически невозможно. Есть твердосплавные сверла, специально предназначенные для сверления стеклотекстолита. Они выпускаются разных диаметром от 0,5 мм до 2,0 мм и все имеют хвостовик диаметром 2 мм.

Одним твердосплавным сверлом без заправки режущих кромок можно просверлить десятки тысяч отверстий. Один недостаток у такого сверла, оно очень хрупкое и легко ломается, если приложить боковое усилие. Если твердосплавное сверло зажать в ручной дрели, то при первом же касании к поверхности детали сверло сломается. В мини сверлильном станке я одним сверлом уже сверлю много лет, и оно до сих пор сверлит, как новое.

С момента изобретения станка производство различных механизмов и деталей значительно продвинулось. Теперь они являются настоящими помощниками человека, занимающегося обработкой металлов, пластмасс, дерева и других материалов.

Данные устройства позволяют выполнять довольно специфические работы на более качественном уровне.
К данному типу оборудования можно отнести и самодельный сверлильный станок для печатных плат, используемый в радиоэлектронике и смежных областях.

Станки для печатных плат

Печатные платы являются основой всех микросхем. Она предназначена для механического и электрического соединения разных электронных компонентов.
Производят такие платы из диэлектрического материала, на который в последствии и устанавливаются все элементы микроэлектроники.

На платы устанавливаются транзисторы, тиристоры и др. микроэлектроника, т.е. большое количество миниатюрных деталей, которые трудно рассмотреть не вооруженным глазом.

На самые простые платы добавляют дополнительные элементы, путем их прикручивания с последующей пайкой. Естественно для того, чтобы прикрутить элементы, необходимо в плате просверлить отверстия. Проделывать такие отверстия необходимо с ювелирной точностью. При расхождении даже в пару сотен микрон может быть очень ощутимым или же привести к браку изделия, если вы собираетесь расположить на плате большое количество электронных компонентов.

Любители радиоэлектроники часто занимаются изготовлением печатных плат, в которых требуется сверлить большое количество отверстий малого диаметра. Сверление мелких отверстий, диаметром 0,5-1,0 мм, с использованием классического настольного сверлильного, дрели или шуруповерта, является не очень удобным занятием, в ходе которого легко поломать сверло. Как следствие, производить сверление микроотверстий в печатных платах целесообразно при помощи специализированного мини сверлильного станка, с использованием твердосплавных сверл, диаметром 0,7-0,8 мм.
Использование мини сверлильного станка значительно упрощает работу, делая её практически механической, повышая тем самым производительность труда. При этом конструкция не отличается особой сложностью, по этим причинам многие предпочитают собирать их своими руками.
Таким самодельным сверлильным мини станком можно сверлить как печатные платы, так и любые другие заготовки, однако из-за конструкции станка есть ограничения по глубине отверстия.

Конструкция

На первый взгляд схема кажется сложной, однако, это не так. По сути, мини станок не сильно отличается от классического, он меньшего размера с некоторыми нюансами в схеме компоновки конструкции.

Так как данное оборудование обладает не большими размерами, его стоит рассматривать как настольное.
Самодельный вариант оборудования обычно слегка больше, чем покупной, из-за того что при сборке своими руками не всегда есть возможность оптимизировать конструкцию подобрав малогабаритные комплектующие. Но и в таком случае самодельный станок будет иметь малые габариты и вес не более 5 кг.

Видео по сборке

Элементы сверлильного станка

Чтобы собрать мини устройство своими руками, вам потребуется следующее:

1. Станина;
2. Переходная стабилизирующая рамка;
3. Планка для перемещения;
4. Амортизатор;
5. Ручка-регулятор высоты;
6. Крепление для двигателя;
7. Двигатель;
8. Цанга (или патрон);
9. Переходники.

Стоит отметить, что мы описываем самодельный мини сверлильный станок, собираемый из подручных средств своими руками. Заводская конструкция отличается использованием специализированных узлов, которые изготовить собственноручно практически невозможно.
Основой сверлильного мини агрегата, как и любого другого, является станина. Она выполняет функцию основания, на которой будут держаться все узлы. Станиной может являться подручное устройство, например: скелет микроскопа; стойка для проведения линейных измерений цифровым индикатором.

А можно изготовить самому, например легкую деревянную станину – соединив дощечки саморезами, либо же тяжелую и устойчивую – приварив стальной профиль к металлическому листу. Лучше когда вес станины выше основного веса остальных узлов, это позволяет повысить устойчивость агрегата и снижает его вибрацию во время работы.

В качестве двигателя для могут послужить электродвигатели от: кассетных магнитофонов, принтеров, дисководов и другой офисной техники. В качестве крепления для сверл выбирается патрон или цанги. Однако патрон более универсальный, цанга же предусматривает установку сверл только определенных размеров.

Еще одна интересная схема на основе запчастей от CD-ROM и фена с автоматической регулировкой частоты вращения двигателя в зависимости от нагрузки.

Самодельная станина

При изготовлении стальной станины своими руками, под нее можно прикрутить ножки, для фиксации её положения.
Стабилизирующую рамку можно изготовить, например, из рейки или уголка, при этом лучше применять сталь.
Вид планки для перемещения можно подобрать любой, наиболее удобный, при этом лучше совместить её с амортизатором. В некоторых случаях, амортизатор может сам быть такой планкой. Функции этих деталей заключаются в вертикальном смещении оборудования во время работы.
Амортизатор можно изготовить самому или снять с офисной мебели раздвижные рейки, либо прибрести в магазине.
Ручка-регулятор высоты устанавливается на корпус, стабилизирующую рейку или амортизатор.
Крепление для двигателя устанавливают к стабилизирующей рамке, ею может быть, например, простой деревянный брусок. Она нужна для вывода двигателя на нужное расстояние и его надежной фиксации.
Затем двигатель устанавливают непосредственно на крепление.
К двигателю непосредственно присоединяют патрон или цанги, к которым крепятся переходники, используемые для установки сверл. Переходники подбираются индивидуально, в зависимости от вала двигателя, его мощности, типа сверл и т.п.
В заключении можно сказать, что собранный сверлильный мини станок, можно постоянно дорабатывать в ходе эксплуатации. Например, можно наклеить на патрон светодиодную ленту, для подсветки просверливаемых образцов.

О сверлильных станках на заметку

Станок представляет собой единую, жестко зафиксированную конструкцию, и состоит из основных элементов: основания, стойки различных переходников, крепления, электродвигателя и других элементов.
Его задача заключается в повышении точности обработки инструментом и снижение трудоемкости работ: он максимально облегчает труд человека (например, при обработке твердых материалов, таких как металлы), и снижает влияние человеческого фактора в производстве.
Обычные не дорогие мини станки перемещаются в основном по одной оси, например, сверлильные только сверху вниз.
Более дорогие же могут двигаться в нескольких плоскостях, как минимум в двух, вертикальной и горизонтальной. Такие модели уже могут являться автоматическими и полуавтоматическими.

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.