Схемы сверлилок для печатных плат. Сверлильный станок своими руками

Рассказать в:

Травить платы мы уже научились, теперь надо сверлить отверстия. Можно ручной дрелью, можно электродрелью, можно станком... Электродрелью неудобно - ломаются свёрла часто. Станочек хорошо, но очень дорого. Поэтому было принято решение сварганить самому.

Станина. Долго искал из чего сделать станину. На просторах интернета нашёл идею в качестве станины использовать штатив от микроскопа. Дело за малым - найти поломанный микроскоп. Это оказалось самое сложное... Но после продолжительных поисков нашёл штатив от микроскопа (без тубуса и т.д.) за 20$.

Двигатель. Пришлось подумать не меньше чем над станиной - готовые двигатели с патроном стоят от 40$... Разобрать шуруповёрт - тоже дороговато, да и жалко. А вот двигатель от шуруповёрта 12-ти вольтового - в самый раз! Стоит 9$ и доставаемость простая - на рынке, там где ремонтируют электроинструмент.

Патрон . На радиорынке есть цанговые патроны (на фото внизу), но попробовав 2 штуки понял - фигня. Сильное биение сверла, которое никак не не устранишь. Нашёл замечательный патрон фирмы dremel 4486, вот такой:

но к нему надо вытачивать дополнительно переходничёк, да и стоит он порядочно - около 20$. Пока остановился на цанговом патроне, но ищу ему замену.

Патрон (2 серия).

Разжился я таки на дремелевский патрон и прикупил его. Стоил он 80 гривен (16$). А к нему выточил переходничёк. Чертёжик вот:

В патроне очень хитрая резьба, но знающие люди мне подсказали её параметры. Диаметр 7,05мм 40 витков на дюйм. На готовый переходник вал накручивается плотно, но без всякого усилия!

Фото готовой конструкции с патроном:

Переходник насаживается на вал довольно плотно, поэтому отпала необходимость в креплении винтами. Тестовое сверление показало отличные результаты! Биения нет совсем!

Регулятор оборотов . Если бы разобрал шуруповёрт с регулятором, то можно было бы использовать его, но у меня регулятора не было. Поэтому пришлось придумать. Оказалось всё довольно просто. Взял контроллер attiny13, на котором реализовал ШИМ, управляемый напряжением на выводе 3. Вывод 2 служит для включения двигателя. На него подключена педаль и выключатель, на случай, если нет педали. В качестве ключа применил транзистор irf540.

Печатная плата.

Прошивка .

Прошивка существует в двух вариантах - с плавным стартом, и обычным стартом. кому как нравится и какой двигатель стоит. Мой двигатель при обычном пуске потреблял до 20А, что слегка многовато...

fuses выставлены в проекте, но если кто-то шьёт не из codevisionavr, то повторю их тут:

Слева - разъём питания и регулятор, справа - выключатель и разъём подключения педали. Внизу транзистор (использует станину как теплоотвод).

В моём "микроскопе" микроподача не работала, но мне это и не надо, а половина оборота ручки подачи (чёрная ручка) приводит к перемещению сверла на 15 - 20мм, что вполне достаточно для комфортного сверления.

Здравствуйте! На этом ресурсе много людей, которые занимаются электроникой и самостоятельно изготавливают печатные платы. И каждый из них скажет, что сверление печатных плат это боль. Мелкие отверстия приходится сверлить сотнями и каждый самостояльно решает для себя эту проблему.

В этой статье я хочу представить вашему вниманию открытый проект сверлильного станка, который каждый сможет собрать сам и ему не потребутся для этого искать CD-приводы или предметные столы для микроскопа.

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.

Для линейного перемещения двигателя я решил использовать полированные валы диаметром 8мм и линейные подшипники. Это дает возможность минимизировать люфты в самом ответственном месте. Эти валы можно найти в старых принтерах или купить. Линейные подшипники также широко распространены и доступны, так как применяются в 3D-принтерах.

Основная станина сделана из фанеры толщиной 5мм. Фанеру я выбрал потому, что она 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 или оргстекла. Некоторые мелкие детали сложной формы напечатанны 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 я предусмотрел место для хренения ключа и небольшой пенал для сверел. Пазы в нем имеют разную глубину, что делает удобным хранение сверел с разным диаметром.

Но все это проще один раз увидеть на видео:

На нем есть небольшая неточность. В тот момент мне попался бракованный двигатель. На самом деле от 12В они потребляют на холостом ходу 0,2-0,3А, а не два, как говорится в видео.

Детали для сборки

Двигатель с патроном и цангой . С одной стороны кулачковый патрон это очень удобно, но с другой он гораздо массивнее цангового зажима, то есть часто подвержен биениям и очень часто их приходится дополнительно балансировать.
Фанерные детали. Ссылку на файлы для лазерной резки в формате dwg (подготовлено в NanoCAD) можно будет скачать в конце статьи. Достаточно просто найти фирму, которая занимается лазерной резкой материалов и передать им скачанный файл. Отмечу отдельно то, что толщина фанеры может меняться от случая к случаю. Мне попадаются листы которые немного тоньше 5мм, поэтому пазы я делал по 4,8мм.
Напечатанные на 3D-принтере детали. Ссылку на файлы для печати деталей в stl-формате можно будет также найти в конце статьи
Полированные валы диаметром 8мм и длиной 75мм - 2шт. Вот ссылка на продавца с самой низкой ценой за 1м, которую я видел
Линейные подшипники на 8мм LM8UU - 2шт
Микропереключатель KMSW-14
Винт М2х16 - 2шт
Винт М3х40 в/ш - 5шт
Винт М3х35 шлиц - 1шт
Винт М3х30 в/ш - 8шт
Винт М3х30 в/ш с головкой впотай - 1шт
Винт М3х20 в/ш - 2шт
Винт М3х14 в/ш - 11шт
Винт М4х60 шлиц - 1шт
Болт М8х80 - 1шт
Гайка М2 - 2шт
Гайка М3 квадратная - 11шт
Гайка М3 - 13шт
Гайка М3 с нейлоновым кольцом - 1шт
Гайка М4 - 2шт
Гайка М4 квадратная - 1шт
Гайка М8 - 1шт
Шайба М2 - 4шт
Шайба М3 - 10шт
Шайба М3 увеличенная - 26шт
Шайба М3 гроверная - 17шт
Шайба М4 - 2шт
Шайба М8 - 2шт
Шайба М8 гроверная - 1шт
Набор монтажных проводов
Набор термоусадочных трубок
Хомуты 2.5 х 50мм - 6шт

Сборка

Весь процесс подробно показан 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 откалибровать.

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!

Дополнения

Другие люди, которые уже собрали себе такой станок внесли много предложений. Я, если позволите, перечислю основные из них, оставив их в авторском виде:

Кстати, тем, кто никогда раньше не работал с такими деталями, хорошо бы напоминать, что пластмасса от 3D принтеров боится нагрева. Поэтому здесь следует быть аккуратным - не стоит проходить отверстия в таких деталях высокоборотной дрелью или Дремелем. Ручками, ручками....
Я бы еще порекомендовал устанавливать микропереключатель на самой ранней стадии сборки, так как привинтить его к уже подсобранной станине нужно еще суметь - очень мало свободного пространства. Не помешало бы также посоветовать умельцам заблаговременно хотя бы залудить контакты микропереключателя (а еще лучше - заранее припаять к ним провода и защитить места пайки отрезками термоусадочной трубки), дабы впоследствии при пайке не повредить фанерные детали изделия.
Мне видимо повезло и патрон на валу оказался не отцентрированным, что приводило к серьезной вибрации и гулу всего станка. Удалось исправить центровкой «плоскогубцами», но это не хороший вариант. так как гнет ось ротора, а снять патрон уже не реально, есть опасения, что вытащу эту самую ось целиком.
Затяжку винтов с гроверными шайбами производить следующим образом. Затягивать винт до момента, когда сомкнется (выпрямится) гроверная шайба. После этого повернуть отвертку на 90 градусов и остановиться.
Многие советуют приделать к нему регулятор оборотов по схеме Савова. Он крутит двигатель медленно когда нагрузки нет, и повышает обороты при появлении нагрузки.

Сделать приспособления для сверления плат, не использую покупных патронов и других деталей очень просто. Такой сверлилкой из моторчика я насверлил за свое время не одну сотню отверстий в самодельных платах. Время, потраченное на изготовление этой приспособы уйдет не больше 10 минут.
Конечно сверлить можно не только текстолитовые платы, но и пластмассу, тонкий металл типа алюминия, и т.п.
До этого я пользовался ручным инструментом, затрачивая колоссальное время и силы на сверление нескольких отверстий.

Сейчас же все это делается за считанные секунды, причем без всяких усилий и напрягов.

Необходимые материалы

Все можно сделать из барахла, и ничего, по сути, покупать не придется. Что нужно для изготовления:

Электродвигатель на 6-18 В. Я взял из старого магнитофона.
Источник питания постоянного тока к моторчику на 5-20 В, в соответствии с напряжением моторчика. Если будут отличия в ту или иную сторону вольт на 5, то ничего страшного.
Сверло 0,5-0,9 мм. Если нет можно купить в местном магазине.
Паста от шариковой ручки.

Инструмент:

Резак или кусачки.
Провода.
Паяльной паста или флюс с припоем.
Паяльник.
10 минут вашего драгоценного времени;-)

Начало Работы

Первое что нужно сделать, это отрезать от пасты кусочек, примерно 2 сантиметра. Внутренний диаметр пасты очень хорошо подходит к диаметру вала двигателя. Поэтому паста очень туго надевается на вал и отлично держится. Если паста одевается легко - ищите другу, они бывают разные. Обычно все подходит как надо.
Далее снимаем с пасты наконечник с шариком, которым пишу. Чтобы не испачкаться чернилами - промойте этот наконечник спиртом или одеколоном.

Затем ножом или кусачками откусываем шарик пера.

Получается своеобразная трубка. Вставляем сверло, оно должно проходить свободно.
Теперь, чтобы зафиксировать сверло нужно его припаять.

Сверло режущей частью не следует высовывать слишком много. Смачиваем флюсом и запаиваем припоем. Паяется все очень хорошо, вне зависимости от металлов сверла и пера.
Лишний кончик торчащего сверла откусываем кусачками.

Одеваем перо на пасту и самодельный сверлильный патрон у насготов.

Подключаем к имеющемуся блоку питания и сверлим. При подключении смотрите на направление вращения сверла, чтобы оно вращалось в нужном направлении, а не в противоположном.
Для питания можно использовать не только адаптер, но и батарейки.

Описание конструкции

Но все это проще один раз увидеть на видео:

Детали для сборки

Двигатель с патроном и цангой . С одной стороны кулачковый патрон это очень удобно, но с другой он гораздо массивнее цангового зажима, то есть часто подвержен биениям и очень часто их приходится дополнительно балансировать.
Фанерные детали. Ссылку на файлы для лазерной резки в формате dwg (подготовлено в NanoCAD) можно будет скачать в конце статьи. Достаточно просто найти фирму, которая занимается лазерной резкой материалов и передать им скачанный файл. Отмечу отдельно то, что толщина фанеры может меняться от случая к случаю. Мне попадаются листы которые немного тоньше 5мм, поэтому пазы я делал по 4,8мм.
Напечатанные на 3D-принтере детали. Ссылку на файлы для печати деталей в stl-формате можно будет также найти в конце статьи
Полированные валы диаметром 8мм и длиной 75мм - 2шт. Вот ссылка на продавца с самой низкой ценой за 1м, которую я видел
Линейные подшипники на 8мм LM8UU - 2шт
Микропереключатель KMSW-14
Винт М2х16 - 2шт
Винт М3х40 в/ш - 5шт
Винт М3х35 шлиц - 1шт
Винт М3х30 в/ш - 8шт
Винт М3х30 в/ш с головкой впотай - 1шт
Винт М3х20 в/ш - 2шт
Винт М3х14 в/ш - 11шт
Винт М4х60 шлиц - 1шт
Болт М8х80 - 1шт
Гайка М2 - 2шт
Гайка М3 квадратная - 11шт
Гайка М3 - 13шт
Гайка М3 с нейлоновым кольцом - 1шт
Гайка М4 - 2шт
Гайка М4 квадратная - 1шт
Гайка М8 - 1шт
Шайба М2 - 4шт
Шайба М3 - 10шт
Шайба М3 увеличенная - 26шт
Шайба М3 гроверная - 17шт
Шайба М4 - 2шт
Шайба М8 - 2шт
Шайба М8 гроверная - 1шт
Набор монтажных проводов
Набор термоусадочных трубок
Хомуты 2.5 х 50мм - 6шт

Сборка

Весь процесс подробно показан на видео:

Если следовать именно такой последовательности действий, то собирать станок будет очень просто.

Вот так вот выглядит полный набор всех комплектующих для сборки

На этом сборка окончена!

Дополнения

Кстати, тем, кто никогда раньше не работал с такими деталями, хорошо бы напоминать, что пластмасса от 3D принтеров боится нагрева. Поэтому здесь следует быть аккуратным - не стоит проходить отверстия в таких деталях высокоборотной дрелью или Дремелем. Ручками, ручками....
Я бы еще порекомендовал устанавливать микропереключатель на самой ранней стадии сборки, так как привинтить его к уже подсобранной станине нужно еще суметь - очень мало свободного пространства. Не помешало бы также посоветовать умельцам заблаговременно хотя бы залудить контакты микропереключателя (а еще лучше - заранее припаять к ним провода и защитить места пайки отрезками термоусадочной трубки), дабы впоследствии при пайке не повредить фанерные детали изделия.
Мне видимо повезло и патрон на валу оказался не отцентрированным, что приводило к серьезной вибрации и гулу всего станка. Удалось исправить центровкой «плоскогубцами», но это не хороший вариант. так как гнет ось ротора, а снять патрон уже не реально, есть опасения, что вытащу эту самую ось целиком.
Затяжку винтов с гроверными шайбами производить следующим образом. Затягивать винт до момента, когда сомкнется (выпрямится) гроверная шайба. После этого повернуть отвертку на 90 градусов и остановиться.
Многие советуют приделать к нему регулятор оборотов по схеме Савова. Он крутит двигатель медленно когда нагрузки нет, и повышает обороты при появлении нагрузки.

— в данном обзоре речь пойдет об изготовлении миниатюрного сверлильного станочка в домашних условиях из подручных средств. Статья предназначена в основном для радиолюбителей, кому часто приходится самостоятельно изготавливать печатные платы. Но такое компактное оборудование как представленный ниже станок будет полезен не только в сфере электроники, но и в других хозяйственных делах.

Основой для конструкции послужили детали от вышедшего из строя CD ROM’a от компьютера. Вернее нужны будут только металлическая рамка с установленными на ее плоскости парой направляющих и кареткой, этот фрагмент показан на фото ниже. Цель конечно у меня была собрать сверлилку из подручных материалов. То есть из того, что было в хозяйстве и могло пригодиться в построении такого оборудования.

На скользящей каретке в дальнейшем будет смонтирован двигатель, а затем уже будет собран сам сверлильный станок своими руками. Чтобы закрепить его, предварительно был изготовлен специальный держатель в виде кронштейна из отрезка листовой стали 2мм.

Электродвигатель

В держателе просверлил отверстия под размер вала электродвигателя и соответственно под винты, которые будут держать кронштейн с двигателем. Изначально для сверлильного устройства был применен электромотор ДП25-1,6-3-27, работающий от постоянного напряжения 27v и развивающий мощность 1,6 Вт. Смотрите фото:

В процессе испытания этого мотора, было установлено, что у него не хватает необходимой мощности для сверления в стеклотекстолите. 1.6W явно недостаточно для этого, чуть-чуть увеличиваешь нагрузку и двигатель становится.

На это фото показан сверлильный станок своими руками с электромотором ДП25-1,6-3-27 , вариант которого сначала предполагался использовать:

В связи с тем, что силовой агрегат мало производителен пришлось от него отказаться и искать мотор соответствующей мощности. Конечно на поиски нужного двигателя ушло некоторое время, поэтому процесс изготовления был немного приостановлен. Но как говорится «мир не без добрых людей» и товарищ подарил мне электромотор от старого нерабочего принтера.

Новый электродвигатель

Вновь приобретенный двигатель не имел шильдика с маркировкой, следовательно, его мощность доподлинно я не знаю. Но мощности его вполне хватало, чтобы собрать сверлильный станок своими руками . На вал якоря запрессована металлическая шестеренка. Диаметр вала на двигателе — 2,3 мм. Далее я убрал шестеренку с вала, а вместо нее поставил цанговый зажим и попробовал просверлить несколько отверстий сверлом 1.2 мм. Результат конечно меня приятно удивил, данный моторчик прекрасно справлялся со сверлением 3 миллиметрового текстолита при питающем напряжении 12v.

Здесь показано как я крепил мотор с использованием держателя к скользящей каретке:

Опора сверлильного устройства выполнено из десяти миллиметрового отрезка стеклотекстолита.

Это подготовленные детали для основания устройства:

Для обеспечения устойчивости, сверлильный станок собранный своими руками, в нижней части основания вмонтированы резиновые опорные ножки:

Конструкция устройства

Металлическая конструкция устройства имеет образ консоли, другими словами — несущие шасси с установленным на нем электродвигателем при помощи двух специальных держателей. Рама с мотором установлена на небольшом расстоянии от нижней части станка. Такой вариант системы позволил выполнять сверление большого по размеру текстолита. Эскиз устройства приведен ниже:

Ниже картинки уже готового сверлильного станка

В рабочей части устройства на фото, виден установленный для подсветки светодиод:

На показанном изображении видна слишком большая степень яркости подсветки. В действительности же все освещается очень корректно:

Конструкция выполненная в виде консоли дает возможность делать отверстия в больших по ширине заготовках, более чем 140 мм, ну и естественно большой длинны.

Измерение полезной площади для сверления:

Как показывает изображение, что длина плоскости от передней части подвижной каретки станка до центра сверла составляет 69 мм. То есть ширина текстолитовых заготовок для печатных плат может быть примерно 135 мм.

Подвижной механизм

Для опускания и подъема механизма сверления предусмотрен специальный рычаг нажимного действия:

Для фиксации сверлильного узла над заготовкой перед началом сверления, а затем его возвращение назад, то есть реверс обеспечивает пружина возврата. Она помещена на направляющей оси:

На этом изображении показана схема настройки оборотов электромотора в автоматическом режиме, которая зависит от степени нагрузки.

Возможно, будет полезно почитать: