Самодельные станки для сверления печатных плат. Станок для сверления печатных плат

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.

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:

При отсутствии нагрузки или, другими словами, когда сверло не касается печатной платы, вал электродвигателя вращается с пониженными оборотами (100-200 об/мин).
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.

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:

Станина;
Переходная стабилизирующая рамка;
Планка для перемещения;
Амортизатор;
Ручка-регулятор высоты;
Крепление для двигателя;
Двигатель;
Цанга (или патрон);
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.

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…

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: