Простой станок для сверления печатных плат. Сверла для плат


Простой станок для сверления печатных плат - В домашнюю мастерскую - Практика

 

Самый простой способ сверления печатных плат, держа двигатель с насаженным патроном для сверла в руках. При этом не раз ломались свёрла, и каждый радиолюбитель в мыслях ругал себя, и в следующий раз при изготовлении "печатки" - обязательно хотел что-то изменить в этом процессе. Каждый для себя решает сам, или что-то сделать из подручных средств, или приобрести готовое. Всё зависит от места жительства радиолюбителя. Например в сельской местности вдали от крупных центров, лучшим выходом из этого положения, это сделать станок своими руками.

highslide.js highslide.js

Основное требование к такому станку, это чтобы он справлялся со своей задачей, ну и при его изготовлении не требовалось сложных токарных деталей, так как не у всех есть возможность иметь доступ к токарному станку. Предлагаю Вам простую конструкцию сверлильного станочка для домашней мастерской, которую я увидел на просторах "инета", и которую повторить в домашних условиях не составит особого труда. Автора данной конструкции к сожалению не знаю, и если объявится, то с удовольствием укажу здесь его имя и выражу благодарность за простой конструктив. Размеры станочка; основание 140х90 мм, высота 150 мм. Со своей задачей он вполне справляется и на рабочем столе занимает очень мало места. При таких размерах он позволяет сверлить отверстия в платах, шириной до 150-170 мм. (длинна платы не ограничена), что вполне достаточно в радиолюбительской практике.

Основание станочка изготавливается из любого подручного материала, толщиной не менее 6-8 мм. Можно из текстолита, гетинакса, металла, фанеры. Если брать фанеру, то лучше толщиной не менее 10 мм. Размеры основания указаны выше, но Вы можете для своих нужд изменить эти размеры, как и основания, так и других деталей. В дальнейшем я просто буду указывать свои размеры. Вся конструкция собирается на П-образной стойке, для которой необходимо взять толстый материал, чтобы вся конструкция не пружинила и имела достаточную прочность.

highslide.js

В данной конструкции используется полоса металла, шириной 25 мм. и толщиной 4-5мм. Общая длинна её 140-150 мм. Согнута П-образно, крепление к основанию 30мм, высота 40 мм и оставшееся это длинна 70-80 мм.В стойке просверливаются три отверстия, одно снизу для её крепления к основанию, и два сверху для вертикальных штырей. Длинный штырь длинной 100 мм, диаметр 5 мм.

highslide.js

На длинный штырь одевается пружина. На коротком штыре нарезается резьба с двух сторон, для крепления штыря к стойке и вверху для контргайки. На этих двух штырях двигается подвижная часть с закреплённым на ней двигателем. Пружина должна быть такой жёсткости, чтобы поднимала вес подвижной части с двигателем.

highslide.js highslide.js

Подвижная часть изготавливается из полосы металла, толщиной не менее 1,5-2,0 мм, шириной 20 мм. Общая длинна полосы 100 мм, размеры по сгибам 20х40х40 мм. Сверлится сквозное отверстие для толстого штыря и отверстие для тонкого штыря. Кстати, штыри можно делать и одинакового диаметра, главное, чтобы материал был достаточно жёсткий, например валы от матричных принтеров. Хомут для крепления двигателя - по диаметру имеющегося двигателя, изготовлен из листового алюминия. У меня двигатель используемый для станка ДПМ-30.

Для питания такого двигателя вполне достаточно источника с напряжением 12 вольт, и самое главное, для него необходимо изготовить схему управления двигателем. Это чтобы без нагрузки двигатель медленно вращался и при касании сверлом платы - начинал работать на полную мощность. Схем таких сколько угодно, например можно выбрать отсюда. На мой взгляд лучше собирать последнюю.Хотя, чего греха скрывать, сам пока пользуюсь без такой схемы, у меня регулируемый БП и в паузах просто убираю напряжение.

highslide.js highslide.js

Рычаг с держателем, конструкция хорошо видна на фотографиях. Закрепляем его в держателе и крепим к стойке.

highslide.js highslide.js

Закрепляем подвижную часть и контрим гайкой.

highslide.js

Ну и всё, остаётся всю эту конструкцию закрепить на основании, закрепить имеющийся в распоряжении двигатель хомутом на подвижной части, закрепить сверло и начинать работать.Да, у жены "конфисковал" отслужившую свой срок пробковую подставку под горячую посуду, и вырезал из неё на основание насадку для печатных плат и приклеил её на основание, это чтобы при сверлении печаток сверло не доставало до основания.

highslide.js

Удачи всем в Вашем творчестве и всего наилучшего!

 

P.S.   Да, ещё хочу немного сказать про свёрла.Не поленитесь и найдите себе для работы специальные свёрла для сверления стеклотекстолита. Наши свёрла из сплава ВК6М, у них обычно хвостовик одного диаметра и сами свёрла 0,7-2,0. Отверстия сделанные ими гораздо приличнее, чем сделанные обычными свёрлами и выглядят они так;

 

highslide.js highslide.js

Импортные тоже примерно так выглядят.Это не рекламы ради, а для удобства и удовольствия работы.Я сверлил платы сначала обычными свёрлами (по металлу), которые после нескольких дырок сильно тупятся, а после десятка - приходят в полную негодность, потом узнал про такие свёрла, нашёл их и приобрёл (цена их, кстати лежит в пределах 20-50 рэ). Попробовал сверлить ими - небо и земля. По отзывам радиолюбителей - одним сверлом можно сверлить платы несколько лет (несколько тысяч отверстий), пока не сломаешь из-за небрежного обращения.

Но, эти свёрла не подходят для ручных сверлилок. При попытке сделать ими отверстие - оно мигом ломается (из-за малейшего перекоса). То есть ими можно долго и надёжно сверлить только в станке, и зажимной патрон не должен иметь никаких биений, а сверло зажатое им должно быть хорошо отцентрировано. Тогда и долговечность их гарантирована.

 

vprl.ru

Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

В качестве лирического отступления скажу, что по большому счету сверлить печатные платы можно даже заточенным гвоздем или иглой, мало того, мне даже приходилось такое делать. Конечно не очень удобно, но вполне реально. После этого я быстро перешел на обычные тонкие сверла, хотя и делал попытки начать пользоваться твердосплавными, но об этом чуть позже, а пока перейдем к обзору.

Сверла в магазине предлагаются в виде наборов.1. 0.5+0.6+0.7+0.8+0.9mm - ссылка2. 0.25+0.3+0.35+0.4+0.45mm - ссылка

Я выбрал первый вариант, как наиболее часто используемый.

Продаются сверла в довольно удобной коробочке.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Крышка крепится чем-то похожим на петли, ходит довольно туго, по крайней мере пока новая. Вообще я привык хранить сверла в менее удобных, но более компактных условиях, потому для меня такой вариант был немного непривычен, но понравился :)Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Всего в набор входит 50 свёрл, по 10 каждого диаметра.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" темуНабор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Каждое сверло имеет соответствующую маркировку в виде пластикового кольца-упора.Фиолетовый - 0.9ммОранжевый - 0.8ммБелый - 0.7ммГолубой - 0.6ммКоричневый - 0.5ммНабор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Как я написал выше, свёрла имеют цветовую дифференциацию штанов маркировку, но кроме этого каждое сверло имеет и цифровую маркировку диаметра. Правда почему-то маркировка у разных свёрл немного отличается.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Одно из преимуществ подобных свёрл, впрочем как и фрез, хвостовик стандартного диаметра, что позволяет использовать либо цангу, либо патрон одного диаметра.В данном случае диаметр хвостовика заявлен как 3.175мм и является наверное одним из самых популярных в среде небольших CNC станочков.

У меня при измерении показало диаметр 3.17, но измерял я штангенциркулем и просто не хватает его разрешающей способности (и точности) чтобы проводить такие измерения. А вот диаметры режущей части немного занижены, буквально на 3 сотых, причем у всех одинаково и в одну сторону, потому я не могу сказать, это ошибка измерения или так задумано, склонен считать что второе.На самом деле это абсолютно не критично, так как эти 2-3 сотые все равно получатся при сверлении из-за биений.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

А вот длина имеет заметные отличия. Здесь я показал два самых крайних варианта, остальные сверла "плавают" где-то между ними.Я раньше не использовал сверла с пластмассовыми маркерами, но почему-то считал, что они необходимы и как упор чтобы сверло всегда выставлялось на фиксированную глубину сверления.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Несколько более детальных фото свёрл и их режущих частей.Сначала сверло самого большого диаметра, 0.9ммНабор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Заточка довольно хорошая, хотя и немного отличается от привычной мне.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Теперь самое тонкое, 0.5ммНабор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Есть небольшая выщербинка на одной из режущих кромок, но в данном случае это особо не страшно. Я не стал выбирать отдельные сверла для фото, просто взял наугад первые попавшиеся с крайними диаметрами.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Заточка ровная, а если сказать корректнее, симметричная, что весьма важно, так как при неправильной заточке мало того что больше шанс поломать сверло (в данном случае), так если не поломается, то может получиться отверстие большего диаметра.Я просмотрел все свёрла, у всех заточка симметрична и одинакова.На фото сверло диаметра 0.5мм.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Я пользуюсь обычными сверлами, но еще очень давно купил для пробы десяток твердосплавных отечественного производства. Первое отличие это диаметр хвостовика, он меньше чем у обозреваемых.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Но все мои попытки пользоваться такими свёрлами привели к тому, что буквально после десятка отверстий они просто ломались. Если обычное сверло ломается только при больших нагрузках, то твердосплавное гораздо более хрупкое, это плата за повышенную твердость и больший ресурс работы.Собственно потому такие сверла с ручными сверлилками противопоказаны, результат можно увидеть на этом фото :(Как бы вы крепко не держали микродрель, биения и наклоны все равно неизбежны, потому в таком применении использовать надо простые свёрла.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

А вот при более детальном рассмотрении обнаружилось еще одно довольно важное отличие. У отечественных свёрл есть такое понятие как "ленточка".Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Увидеть ее можно на этом чертеже. Ленточка облегчает процесс резания и уменьшает нагрузку на сверло так как при этом сверло не трется всей плоскостью об обрабатываемый материал.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Эта же ленточка присутствует и на больших сверлах, потому обозреваемые сверла являются немного "упрощенными", отечественные же по сути уменьшенной копией большого сверла. Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

А вот заточка у отечественных проще чем у обозреваемых. Поперечная кромка (место схода режущих частей) шире чем у китайских, потому врезаться и центроваться такое сверло будет хуже чем китайское.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Фото поломанного отечественного сверла, добавил просто для "компании", раз уж смотрел в микроскоп :)Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Так как ручной микродрелью пользоваться не получится, то все тесты проходили с небольшим CNC станочком.Для подготовки программы сверления я использовал StepCam_v1.78. Сначала в Sprint layout сделал простенький пример, потом сделал экспорт в формат Exellon, затем открыл файл в StepCam, а после отправил уже в ПО управления гравером.

Изначально не стал рисковать и задал скорость подачи 50мм/мин, но когда проводил вторую часть теста, то там было уже 100мм/мин, хотя думаю что реально скорость можно поднимать еще больше.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Когда только готовился сверлить, то боялся что будут проблемы с центровкой сверла в патроне, а кроме того биения самого патрона или станка будут ломать свёрла.Но был реально удивлен что ни одно из пяти свёрл не пришлось центровать, вообще. Т.е. вставил, затянул винты, проверил что центровка в порядке, включил программу. Так что могу сказать что в этом плане сверла отличные.

Но наткнулся на одну из проблем, которая никак не связана со свёрлами, но сильно связана с самим процессом.Я создал один файл где были все необходимые диаметры, сформировал программу для ПО гравера. Но на моменте где должна происходить смена диаметра станок просто останавливается и ничего больше нельзя сделать. Пришлось делать каждый тест отдельно с одним и тем же файлом.

Результаты теста, использовался односторонний стеклотекстолит толщиной 1.5мм, сверление со стороны меди.Сверху все довольно красиво, есть небольшое утолщение вокруг отверстия. Это обусловлено скорее всего отсутствием ленточки, думаю особо не критично.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Снизу картина немного хуже, выход сверла не совсем чистый, особенно у диаметра 0.9мм.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Но разгадка проблемы нашлась почти сразу, у меня стояло слишком маленькое заглубление, 1.9мм, а кроме того первый тест бы начат с довольно высоким подъемом сверла на старте.На фото видно, что верхний ряд отверстий был сделан "на грани", когда надо было выгнать сверло хотя бы еще на 0.2-0.3мм.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Вторым этапом я запустил сверление 210 отверстий диаметра 0.7 мм как наиболее часто используемого.В процессе сверления буквально через относительно короткое время уже было непонятно что сверлится в данный момент и сколько осталось. ПО чередует порядок сверления в зависимости от очередности добавления отверстий на печатную плату, а не по кратчайшему пути.Весь процесс сверловки 210 отверстий занял около 11 минут. Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Когда сверлил, то невольно вспомнил один срочный заказ, для которого пришлось не только страссировать плату, а еще и срочно изготовить дома 10 штук устройств.Сверлил руками обычными свёрлами, скорость сверления доходила до 1 отверстия в секунду, для сравнения скорость сверления гравером вышла 1 отверстие за 3 секунды.Вот так выглядела эта плата, отчасти скорость была высокой из-за большого количества микросхем.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Сверловка прошла абсолютно без проблем. Хотя конечно пара сотен отверстий для теста тведосплавного сверла это весьма мало, надо было зарядить раз в десять больше.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Здесь я делал заглубление чуть больше, но выход все равно не очень чистый.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Хотя при сверлении сверло доставало до подложки с запасом. При ручном сверлении и обычном, но новом сверле отверстия у меня получались красивее, что даже немного странно.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

К сожалению я забыл сделать фото сверла до теста, потому могу сравнить сверло которым не работали и то, которым я сделал в сумме 236 (210+26) отверстий.ПодопытноеНабор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Новое.Как по мне, то без особых отличий.Набор твердосплавных свёрл 0.5-0.9мм, маленький обзор на "острую" тему

Ну и краткое резюме.ПреимуществаОтличная центровкаХорошая заточкаОтсутствие биенийНаиболее распространенные диаметры в набореУдобная коробка для хранения.

НедостаткиОтсутствие "ленточки"Отличие в длине.Немного "грязный" выход

Мое мнение. Я не проводил анализ материала, но даже по звуку сверла могу сказать, что материал явно тверже чем у обычных свёрл. Приятно радует симметричность заточки и практически полное отсутствие биений, в обзоре я писал что менял сверла без какой либо подгонки. Немного расстроило не совсем чистое отверстие на выходе, чем это обусловлено, тяжело сказать, возможно кто-то более знающий подскажет.

Ну и попутно решив одну проблему я поймал две других.1. Как заставить ПО "понимать" когда надо менять сверло, а точнее как заставить его работать дальше, потому как ПО даже не выключает двигатель. Хотя должно поднять шпиндель для замены сверла и выключить двигатель.2. Как лучше сверлить по готовой плате чтобы отверстия попадали в свои места. Я делаю платы ЛУТом, соответственно на больших платах имеет место небольшой сдвиг масштаба. Лучше корректировать "исходник" или калибровать станок?

Магазин для обзора предоставил купон HXFHG24 с которым цена набора выходит 9.59, купон действует на оба набора, ссылки на которые есть в начале. Насколько я понял, доставка бесплатна.

На этом все, как всегда жду вопросов, а в данном случае скорее советов :)

www.kirich.blog

Сверлильный станок для печатных плат.

позиционирование сверлаДелаем сверлильный станок для печатных плат своими руками.

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.

Рамка и каретка из CD-ROM.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:

электродвигатель ДП25-1,6-3-27

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:

электродвигатель от 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:

электродвигатель Canon на кареткеэлектродвигатель Canon на каретке

Основание сверлильного станочка изготовлено из стеклотекстолита толщиной 10мм.

На фото – заготовки для основания станочка:

заготовка для основания стеклотекстолит

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

ножки резиновые

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:

Станок сверлильный для печатных плат_эскиз

Далее несколько изображений собранного сверлильного станочка.

сверлильный станоксверлильный станоксверлильный станок

Рабочая зона станочка, виден белый светодиод подсветки:

позиционирование сверла

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:

подсветка рабочей зоны

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

Замер размеров рабочей зоны:

размер 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:

нажимной рычаг

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:

возвратная пружина

 

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:

Регулятор оборотов

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:Регулятор оборотов 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:

плата управления оборотами электродвигателя

Транзистор КТ815В снабжен небольшим радиатором.

Плата регулятора установлена в задней части сверлильного станочка:

плата системы автоматического регулятора оборотов

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:

 

Update от 01.08.2017:

На  плате управления кроме собственно регулятора оборотов двигателя расположен еще и простейший стабилизатор напряжения питания светодиода подсветки рабочей зоны. Полная схема платы управления:

www.myhomehobby.net


Смотрите также