Мини сверлильный станок для печатных плат

Можно ли собрать сверлильный станок ЧПУ для печатных плат своими руками?

Изготовление печатных плат на машине с системой ЧПУ. Можно ли изготовить сверлильный станок ЧПУ для печатных плат своими руками?

  • Описание станочной конструкции
  • Изготовление печатных плат на машине с системой ЧПУ
  • Двухшпиндельный станок

Многие мастера, которые интересуются электронными программами, выбирают сверлильный станок с ЧПУ для печатных плат. Но почти каждый из них способен сказать, что сверлить печатные платы это настоящая головная боль. Высверливать малюсенькие отверстия очень часто приходится в большом количестве, поэтому требует самостоятельного решения данной проблемы.

Сверлильный станок ЧПУ для печатных плат своими руками

Сверлильный станок с ЧПУ своими руками для печатных плат представлен пристальному вниманию многих мастеров, которые смогут попробовать в самостоятельном порядке собрать данное оборудование. Но для начала нужно ознакомиться с некоторыми нюансами.

Общая информация о сверлильных станках

Любой сверлильный станок необходим для того, чтобы обеспечить возможность эффективной и точной обработки деталей, изготовленных из различных материалов. Там, где необходима высокая точность обработки (а это относится и к процессу сверления отверстий), из технологического процесса необходимо максимально исключить ручной труд. Подобные задачи и решает любой сверлильный станок, в том числе и самодельный. Практически не обойтись без станочного оборудования при обработке твердых материалов, для сверления отверстий в которых усилий самого оператора может не хватить.

Конструкция настольного сверлильного станка с ременной передачей

Конструкция настольного сверлильного станка с ременной передачей (нажмите для увеличения)

Любой станок для сверления – это конструкция, собранная из множества составных частей, которые надежно и точно фиксируются друг относительно друга на несущем элементе. Часть из этих узлов закреплена на несущей конструкции жестко, а некоторые могут перемещаться и фиксироваться в одном или нескольких пространственных положениях.

Пример двигателей, используемых при изготовлении самодельного сверлильного мини-станка

Пример двигателей, используемых при изготовлении самодельного сверлильного мини-станка

Базовыми функциями любого сверлильного станка, за счет которых и обеспечивается процесс обработки, является вращение и перемещение в вертикальном направлении режущего инструмента – сверла. На многих современных моделях таких станков рабочая головка с режущим инструментом может перемещаться и в горизонтальной плоскости, что позволяет использовать это оборудование для сверления нескольких отверстий без передвижения детали. Кроме того, в современные станки для сверления активно внедряют системы автоматизации, что значительно увеличивает их производительность и повышает точность обработки.


Самодельный сверлильный станок из китайского DC мотора и “палок”

При изготовлении двухсторонних миниатюрных печатных плат в домашних условиях трудно обойтись без высокоточного сверлильного станка. Особенно непросто, если есть необходимость сверлить отверстия сверлами диаметром около 0,5 мм в больших количествах, да так чтобы соблюдать соосность верхнего и нижнего слоя платы.

Сильно заморачиваться для изготовления станка мне совершенно не хотелось, да и не знал получится ли в итоге что-то годное, поэтому решил импровизировать и не особо заморачивался с его внешним видом. В итоге получилась довольно простая конструкция, пригодная для быстрого повторения почти в любых условиях.

Видео по сборке самодельного миниатюрного сверлильного станка.

Самодельный настольный мини сверлильный станок

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.

Мини сверлильный настольный станок

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.

Предисловие

КДПВ

В настоящее время в любительской практике освоены самые разнообразные методы изготовления печатных плат, от простейших «утюжных» технологий с использованием распечаток лазерного принтера, до высокоточных, с использованием пленочного фоторезиста. В то же время сверление печатных плат осуществляется вручную или с использованием простейших приспособлений. Вот мы и подумали, а почему бы не попытаться немного автоматизировать этот процес и изготовить станок, который будет сверлить отверстия в печатных платах автоматически. Заинтересовавшихся приглашаем под кат.

Cверлильный станок своими руками

Что делать если дома нет сверлильного станочка для печатных плат? Покупать конечно же дорого, да и бывает что станок не нужен для частого использования. Предлагаю вам 2 простые идеи для самостоятельного изготовления сверлильного станочка своими руками. Первый вариант очень прост, для его изготовления нам понадобится электродвигатель от кассетных магнитофонов. Помните такие? Такие двигатели можно снять с любого магнитофона китайского или советского производства.

Выглядят они примерно так:

Итак, электродвигатель у нас есть, еще нам понадобится сверло необходимого диаметра, обычно это 0,7-1мм, нужно взять тонкую пасту от шариковой ручки, тонкую нитку сантиметров 10, ножницы и секундный клей.

Все приготовили? Начинаем собирать.

Берем исписанную пасту от шариковой ручки (можно и новую) и отрезаем 15 мм, далее нам нужно насадить ее на вал двигателя чуть меньше половины (на 6-7 мм). Затем снимает ее с помощью отвертки или пинцета и отложим в сторону (хотя можно и не снимать).

Берем сверло, наматываем на него нитку виток к витку в 2 слоя, ниже фото:

Придерживая конец нитки (чтобы не размотался) наносим каплю секундного клея и быстро запихиваем сверло в трубочку. Если будете медлить, клей застынет.

Вот что у нас получилось:

Если сверло будет криво вращаться, вы просто подогните в нужном направлении пасту, пока не отцентрируете сверло, и можете приступать к сверлению своей платы

Особенности оборудования для сверления отверстий в печатных платах

Станок для сверления печатных плат – это одна из разновидностей сверлильного оборудования, которое, учитывая очень небольшие размеры обрабатываемых на нем деталей, относится к категории мини-устройств.

Любой радиолюбитель знает, что печатная плата – это основание, на котором монтируются составные элементы электронной или электрической схемы. Изготавливают такие платы из листовых диэлектрических материалов, а их размеры напрямую зависят от того, какое количество элементов схемы на них необходимо разместить. Любая печатная плата вне зависимости от ее размеров решает одновременно две задачи: точное и надежное позиционирование элементов схемы относительно друг друга и обеспечение прохождения между такими элементами электрических сигналов.

В зависимости от назначения и характеристик устройства, для которого создается печатная плата, на ней может размещаться как небольшое, так и огромное количество элементов схемы. Для фиксации каждого из них в плате необходимо просверлить отверстия. К точности расположения таких отверстий относительно друг друга предъявляются очень высокие требования, так как именно от этого фактора зависит, правильно ли будут расположены элементы схемы и сможет ли она вообще работать после сборки.

Сверление отверстий в фольгированном гетинаксе на самодельном станке

Сверление отверстий в фольгированном гетинаксе на самодельном станке

Сложность обработки печатных плат состоит еще и в том, что основная часть современных электронных компонентов имеет миниатюрные размеры, поэтому и отверстия для их размещения должны иметь небольшой диаметр. Для формирования таких отверстий используется миниатюрный инструмент (в некоторых случаях даже микро). Понятно, что работать с таким инструментом, используя обычную дрель, не представляется возможным.

Все вышеперечисленные факторы привели к созданию специальных станков для формирования отверстий в печатных платах. Эти устройства отличаются несложной конструкцией, но позволяют значительно повысить производительность такого процесса, а также добиться высокой точности обработки. Используя сверлильный мини-станок, который несложно изготовить и своими руками, можно оперативно и максимально точно сверлить отверстия в печатных платах, предназначенных для комплектации различных электронных и электротехнических изделий.

Сверлильный станок из старого микроскопа

Сверлильный станок из старого микроскопа

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.

Основание мини сверлильного станка

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.

Подвижная пластина мини сверлильного станка

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.

Ручка подачи сверла мини сверлильного станка

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.

Вид на деталь через отверстие ручки-рычага мини сверлильного станка

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.

Концепция

Прежде, чем приступить к изготовлению станка, нужно обдумать многие детали. Сложность станка высока, бюджет маленький, исправление каких-то косяков может затянуться надолго. Проще говоря, стоимость исправления ошибки большая.

Чтобы немного упростить устройство мы решили, что обрабатываемая печатная плата будет перемещаться только по условной оси Х (вдоль корпуса станка), по оси Y же будет двигаться само сверло. Сверло и плата будут перемещаться с помощью шаговых электродвигателей, управляемых Arduino. Команды на Arduino будут отправляться по эмулируемому поледовательному интерфейсу из клиентского приложения, где пользователь будет указывать точки для сверления.

Описание станочной конструкции

Самым основным в конструкции машины становится мощный двигатель. В его комплект входят

  • патрон;
  • ключ;
  • сверла с десяток самого разного диаметра.

Многие любителей покупают такие двигатели и работают с платами, удерживая в руках такой чудо инструмент. Но можно всегда идти дальше и опираясь на такой движок, сделать своими руками полноценный агрегат с открытыми чертежами. Полированные валы и линейные подшипники можно смело использовать для линейного перемещения двигателя. В таком случае появиться прекрасная возможность минимизировать люфты.

В широком доступе хорошо распространены линейные подшипники. Как дешевый вариант можно использовать фанеру, которую можно применить важным элементом для основной станины. Так же можно воспользоваться оргстеклом или сталью для вырезания тех же самых деталей. Некоторые из мелких сложных деталей печатаются на 3D-принтере.

Сверлильный станок ЧПУ для печатных плат своими руками

Отличным приспособлением для поднятия двигателя в положение исходного режима пользуются спросом парочка канцелярских резинок, но в верхнем положении мотор благодаря микропереключателю отключается в самостоятельном режиме.

Стоит отметить, что нужно предусмотреть местечко для хранения ключа в маленькой сверловой пенале, в которой имеются пазы разной глубины для удобного хранения сверла с разнообразным диаметром.

Детали для сборки

  1. 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.
  2. 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.
  3. Напечатанные на 3D-принтере детали. Ссылку на файлы для печати деталей в stl-формате можно будет также найти в конце статьи
  4. Полированные валы диаметром 8мм и длиной 75мм — 2шт. Вот ссылка на продавца с самой низкой ценой за 1м, которую я видел
  5. Линейные подшипники на 8мм LM8UU — 2шт
  6. Микропереключатель KMSW-14
  7. Винт М2х16 — 2шт
  8. Винт М3х40 в/ш — 5шт
  9. Винт М3х35 шлиц — 1шт
  10. Винт М3х30 в/ш — 8шт
  11. Винт М3х30 в/ш с головкой впотай — 1шт
  12. Винт М3х20 в/ш — 2шт
  13. Винт М3х14 в/ш — 11шт
  14. Винт М4х60 шлиц — 1шт
  15. Болт М8х80 — 1шт
  16. Гайка М2 — 2шт
  17. Гайка М3 квадратная — 11шт
  18. Гайка М3 — 13шт
  19. Гайка М3 с нейлоновым кольцом — 1шт
  20. Гайка М4 — 2шт
  21. Гайка М4 квадратная — 1шт
  22. Гайка М8 — 1шт
  23. Шайба М2 — 4шт
  24. Шайба М3 — 10шт
  25. Шайба М3 увеличенная — 26шт
  26. Шайба М3 гроверная — 17шт
  27. Шайба М4 — 2шт
  28. Шайба М8 — 2шт
  29. Шайба М8 гроверная — 1шт
  30. Набор монтажных проводов
  31. Набор термоусадочных трубок
  32. Хомуты 2.5 х 50мм — 6шт

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 трения деталей мини сверлильного станка желательно перед сборкой покрыть тонким слоем любой густой смазкой, в крайнем случае, можно обойтись и обыкновенным машинным маслом.

Сборка мини сверлильного станка

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.

Сверление на мини сверлильном станке

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

Разработка устройства

Изготовление фрезера подразумевает под собой большой объем работы над механической частью. Именно тут мы столкнулись с большинством проблем и именно на нее потратили большую часть времени. С програмной стороны необходимо было разработать прошивку для устройства, реализующую минимальный набор простых команд для управления станком, и клиентское приложение, позволяющее составить и выполнить программу сверления.

Изготовление печатных плат на машине с системой ЧПУ

Очень удобным способом станет использование сверлильного станка с ЧПУ для сверления плат в небольшом помещении для того, чтобы изготовить печатные платы от макетных изделий и до изделий небольших партий. Присутствие гравировально-фрезерного оборудования с системой ЧПУ сокращает значительно время на производство печатной платы и значительно повышает качество ее изготовления.

Благодаря оборудованию с ЧПУ можно выполнять множество операций для производства печатной платы и необходимым началом станет создание проекта печатной платы. Удобной и самой популярной программой для этого станет Sprint Layout 6. При этом стоит учесть все технологические особенности обработки на оборудовании с ЧПУ фольгированного текстолита. При этом стоит учитывать и рабочие нюансы сверлильного станка ЧПУ для печатных плат своими руками, которые используются при изготовлении печатных плат:

  1. Рабочая поверхность стола изготовлена очень ровной, благодаря отторцованной фанере.
  2. С небольшим перерезанием режется стеклотекстолит для идеально ровной толщины данного материала. Для этого действия могут быть составлены карты высот для обработки с высокой точностью.
  3. Пирамидальный гравер используется для фрезеровки, сверла с хвостовиком используются под стандартную цангу, а по контурному вырезанию лучше применить фрезу «кукуруза».
  4. Присутствует ручная смена инструмента и при каждой ее смене не обнуляются координаты X и Y.
  5. Важным моментом является организация вытяжки, чтобы обезвредить организм от текстолитовой пыли. Неплохим решением может стать защита дыхательных путей влажной повязкой.

Сверлильный станок ЧПУ для печатных плат своими руками

Данная статья основывается на опыте многих мастеров. Именно они внесли многое в изготовление сверлильного оборудования, которое сделано собственными руками.

Видео инструкция изготовления мини дрели.

Инструменты для изготовления мини дрели:

1. Электро дрель или любое сверлильное оборудование. 2. Электролобзик или ножевка. 3. Отвертка. 4. Канцелярский нож. 5. Паяльник. 6. Наждачнвая шкурка. 7. Напильник или надфиль. 8. Клей для пластика. 9. Тиски или струбцина. 10. Пассатижи или плоскогубцы. 11. Сверла. 12. Орезная машинка. 13. Отрезной круг по металлу.

Материалы для работы:

1. Электродвигатель подходящего размера, можно подобрать в китайском интернет магазине. 2. Аккумулятор емкостной 18650, на напряжение 3,7 вольта. 3. Колодка для крепления аккумулятора. 4. Набор проводов. 5. Цанговый патрон с набором цанг. 6. Фановая трубка, подбирается под электро двигатель. 7. Выключатель. 8. Кнопка. 9. Припой. 10. Паяльная кислота. 11. Саморезы. 12. разъемы папа-мама. 12. Сверла, фрезы, диски для последующей работы. 13. Хомут фиксации электро двигателя.

Порядок изготовления:

1. Замеряем размер корпуса из фановой трубки, исходя из компоновки. 2. Отрезаем нужный размер трубки для корпуса. 3. Высверливаем и разворачиваем отверстия, в получившемся корпусе дрели, под кнопку и выключатель. 4. Переделываем колодку аккумулятора под наш размер, доступно показано в видео ролике. 5. Подрезаем хомут крепления электродвигателя. 6. Производим пайку комплектующих для электропитания электродвигателя. 7. Изготавливаем заднюю крышку дрели. 7. Производим сборку мини дрели. 8. Тестовый запуск Мини электро дрели.

Технический анализ мини дрели:

– бюджетные затраты на комплектующие конструкции; – достаточная компактность изделия; – удобное использование и управление мини дрелью; – автономность использования;

– малая мощность; – недостаточное напряжение для высококачественной эксплуатации.

На сегодня все. Пишите комментарии, критикуйте по существу и заходите еще.

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.

Механика

Для перемещения по осям Х и Y применены пары винт – гайка с резьбой. Применение резьбы с шагом 1 мм удобно тем, что за один оборот винта осуществляется перемещение на 1 мм. Учитывая, что для примененных шаговых электродвигателей требуется 48 импульсов на один оборот вала, то шаг перемещения по Х и по оси Z составил примерно 0,02 мм. Существует много факторов, из-за которых величина шага может отличаться от расчётного. Например, неровности винта, неточности в изготовлении деталей, люфт некоторых элементов и т.д. Поэтому в конструкции станка были приняты некоторые меры, для уменьшения влияния наиболее существенных из них (дополнительные самодельные полимерные гайки; плавающая посадка электродвигателей, позволяющая им при работе перемещаться в определенных пределах). Каретки для платы и узла сверления перемещаются вдоль осей Х и Y, соответственно, по направляющим из DIN-рейки. Вместе соприкосновения каретки для платы и направляющих для уменьшения трения применена фторопластовая лента.

image

Для оси Z применен имеющийся маломощный электродвигатель со встроенным редуктором. В связи с этим при применении пары винт – гайка получается слишком медленное перемещение. Т.к. высокая точность в данном случае не требуется, то вместо этого используется перемещение каретки, с установленным на ней электродвигателем, по неподвижно закрепленной капроновой нити. Для предотвращения поломок сверла, а также для определения расстояния до платы, например, при замене сверления фрезерованием, механизм сверления соединен с кареткой пружинным механизмом с возможностью регулировки усилия пружины. При соприкосновении сверла с поверхностью платы механизм сверления остановится, а каретка продолжит движение вниз, сжимая пружину. Небольшое сжатие пружины приведет к размыканию микропереключателя упора и посылке соответствующего сигнала в электрическую часть станка.

image

Перемещения по всем осям ограничены концевыми выключателями, подающими соответствующие электрические сигналы. Т.к. применяемые сверла могут иметь разную длину, предусмотрена регулировка положения верхнего (дискретно) и нижнего (плавно) концевых выключателей. Для остальных концевых выключателей регулировка положения не предусмотрена.

Двухшпиндельный станок

Для растачивания с обеих сторон отверстия и обтачивания торцов в деталях применяется двухшпиндельный станок. Но существует несколько нюансов в данном оборудовании, с которыми стоит познакомиться:

  1. Вертикальный двухшпиндельный станок для глубокого сверления модели ОС-402А имеет ступенчатый и автоматический цикл сверления.
  2. Для повышения собственной производительности разработан карусельно-фрезерный двухшпиндельный агрегат.
  3. Конструкция двухшпиндельного станка для притирки арматуры проектировалась и изготавливалась на предприятии Ленэнерго.
  4. Для навертывания двух резьбовых деталей одновременно с обоих концов валика на другом производстве изготавливался двухшпиндельный агрегат с механическим приводом со шпинделем в горизонтальном исполнении.
  5. Трехшпиндельный аппарат типа С — 13 и агрегат типа С — 12 имеют схожесть в технической характеристике и конструкции. Но существует и разница между машинами, где стол у двухшпиндельного станка имеет меньшую длину.
  6. С одним или двумя шпинделями существуют плоскошлифовальные машины с круглым столом. Разница в том, что двухшпиндельный аппарат один шпиндель используется для предварительного шлифования, а другой используется для окончательного.
  7. Приспособления для накатывания стержня и галтелей у валов имеют большой спрос у населения. Лишь в некоторых случаях можно рассчитывать на одновременную накатку двух валов с их стороны для двухшпиндельного станка, так же установка специального клапана присутствует на станке.
  8. Специализированный станок имеет ручное управление и благодаря модели 4723Д — механический привод. Так же машина используется для многопозиционной обработки многих деталей. В его комплект входят следующие: станок, машинный генератор униполярных импульсов, высокочастотный электронно-полупроводниковый генератор. В отличие от данной модели двухшпиндельный станок усилен Г – образной траверсой.

Сверлильный станок ЧПУ для печатных плат своими руками

С двухшпиндельным оборудованием, которые удобны в программировании, уменьшается ручная разновидность управления и многие настройки.

Стоит заметить, что каждый двухшпиндельный агрегат представляет собой самое мощное оборудование для любого цеха, которым стоит воспользоваться любому мастеру.

Порядок сборки самодельного устройства

Как показывает практика, осуществлять сборку самодельного станка для сверления отверстий в печатных платах удобнее всего в определенной последовательности. Действовать надо в соответствии со следующим алгоритмом.

  • Выполняется монтаж станины, и к ее нижней стороне крепятся ножки, если они предусмотрены в конструкции.
  • К собранной станине крепятся планка перемещения и рамка держателя, на которой будет смонтирована сверлильная головка.
  • Рамку держателя соединяют с амортизатором, также фиксируемым на станине оборудования.
  • Устанавливается ручка управления перемещением сверлильной головки, соединяемая с амортизатором или рамкой держателя.
  • Монтируется электродвигатель, положение которого тщательно регулируется.
  • К валу приводного электродвигателя посредством переходников крепится цанга или универсальный патрон от дрели.
  • Выполняется монтаж блока питания, соединяемого с электродвигателем посредством электрических проводов.
  • В патрон устанавливается сверло и надежно фиксируется в нем.
  • Собранный самодельный станок тестируют, пробуя просверлить с его помощью отверстие в листовом диэлектрике.

Для того чтобы ваш самодельный сверлильный мини-станок можно было всегда разобрать и доработать, для соединения его конструктивных элементов лучше всего использовать болты и гайки.

Работа

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

Электроника

schema_2

schema_2

Плата Arduino питается непосредственно от USB порта. Напряжение 5 В с платы Arduino используется в станке для питания датчиков.
Для упрощения схемы и по соображениям электробезопасности для питания электродвигателей использован готовый внешний источник питания от нотбука с выходной мощностью 75 Вт (19 В; 3,9 А).

Для подключения шаговых электродвигателей выбраны типовые микросхемы драйверов (D2, D3) с ключами на составных транзисторах и выводами с открытым коллектором. Аналогичная микросхема D1 применена для согласования выходов платы Arduino с транзисторными ключами. Имеющиеся электродвигатели рассчитаны на различные рабочие напряжения. Для их питания от одного источника были применены гасящие резисторы R9 … R11. Рабочий ток электродвигателя М3 превышает рабочий ток одного канала выбранных микросхем, поэтому для питания каждой из его обмоток задействовано по два канала микросхемы D3, соединенных параллельно.

image

Привод сверления М1 имеет рабочий диапазон напряжений от 6 до 24 В и избыточную мощность и скорость вращения. Для обеспечения нужного режима сверления на ключ VT1 подается не постоянный сигнал, а ШИМ с подобранными параметрами.

Состояние концевых выключателей SB2 … SB7 важно только во время движения вдоль определенной оси, поэтому для экономии входов/выходов контроллера они попарно объединены в матрицу 3х2 и включены между входом и выходом управления одним из каналов. При движении по осям Х и Y сверло должно находится в верхнем положении во избежание поломки. Исходя из этого, концевой выключатель SB1 подключен непосредственно между входом и источником 5В, для контроля во время любого из движений.

↑ Внутри CD-привода

Точность подачи не вызывает сомнений — ведь САМ ЛАЗЕР
позиционировала! Но для бОльшей надежности (все-таки сверлильная головка потяжелее, чем лазер) нужна была еще одна такая же каретка. К счастью, рядом валялся такой же (или почти)
TEAC
. С механикой у них, похоже, стандарт. Короче, снимаем с него каретку, устанавливаем рядом с имеющейся, и вот что получилось:

Рабочий ход этого тандема составляет около 10 мм — вполне достаточно. Можно, конечно, кое-что подпилить, чтобы, сблизив каретки, увеличить ход сверла, но нет смысла — станок предназначен только для сверления плат (по крайней мере, у меня). ПС. Один лазер демонтировать не удалось — так что можно смело в названии станка писать — «лазерный»!

Теперь нужно подумать о станине. Смотрим на шасси этого же дисковода:

Режем по красным линиям, подрезаем углы по вкусу. Разрез по зеленым линиям пригодится нам потом. Не забываем снять заусенцы — источники травм. В итоге получаем два одинаковых, но симметричных кронштейна:

Углы проверять не стал — все-таки TEAC

— порядочная фирма. Просверлив необходимые отверстия, собираем станину, ориентируясь на имеющиеся на деталях полочки и уголочки:

Вид с тыльной стороны (изнутри станка):

Стрелками указаны места сопряжений деталей. Очень уж эти полочки и уголочки облегчают сборку! Не забываем устанавливать под гайки пружинные шайбы — станок же ведь! Вибрация…

Теперь нужно подумать о сверлильной головке. Сначала хотел приспособить свой ДПР-12-2 27В 5000 об/мин

(для него-то и городил вторую каретку, и, как оказалось, совсем не зря!). Но мой мотор на этой конструкции выглядел, как слон в посудной лавке!

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.

Твердосплавные сверла

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.

Дополнения

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

  1. 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….
  2. 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.
  3. Мне видимо повезло и патрон на валу оказался не отцентрированным, что приводило к серьезной вибрации и гулу всего станка. Удалось исправить , но это не хороший вариант. так как гнет ось ротора, а снять патрон уже не реально, есть опасения, что вытащу эту самую ось целиком.
  4. 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.
  5. Многие советуют приделать к нему регулятор оборотов по схеме Савова. Он крутит двигатель медленно когда нагрузки нет, и повышает обороты при появлении нагрузки.

↑ Исследование 2

Подключив 12В к сверлильной головке, пытаюсь методом «тыка» подавать напряжение на мотор привода кареток. Нахрапом не получается. Если на мотор привода кареток подать 12В — плата не успевает просверлиться и начинают щелкать механические защиты на каретках. Если напряжение ниже — просверливается, но не всегда. Мотор привода кареток должен иметь небольшие обороты и при этом достаточную мощность. Думаю, применяя ШИМ на мотор привода кареток, можно попытаться добиться успеха. Пока откладываем. Может, у кого какие идеи появятся.
Далее — подсветка. Берем следующую деталь:

Вырезаем по красненькому, получаем кронштейн. Особо не описываю, понятно из фото:

Свтодиоды устанавливаем «на весу» на собственных выводах для регулировки зоны подсветки:

На данном этапе демонтировал механизмы сцепления кареток с шаговым валом, «подвесил» пластину с каретками на пружинку и работаю. Пока все. На внутренней поверхности станка установлена клеммная колодка для подключения всего, что потребуется впредь. На нее подается 12В. Пока.

Пылеотсос по крайней мере нужен еще, но это уже совсем другая история…

Спасибо за внимание!

Клиентское приложение

Изначально планировалось установить на станке камеру, с помощью которой можно было бы делать фотографии платы и определять точки для сверления с помощью OpenCV, однако поиск небольших окружностей на реальной протравленной плате оказался достаточно сложным занятием, да и преобретать новую камеру немного затратно. Поэтому, на первое время, мы решили ограничиться тем, что пользователь будет сам расставлять необходимые точки для сверления на чертеже платы, который загружается в приложение. Типичный рабочий процесс следующий:

  • пользователь запускает приложение и указывает картинку(чертеж платы) для работы
  • указывает на чертеже 2 любые точки
  • переходит в режим указания точек на станке. В этом режиме можно управлять положением сверла, а также касаться платы. Пользоватль должен последовательно навестись на каждую из точек, указанных ранее на чертеже. Это позволяет сопоставить системы координат чертежа и станка
  • пользователь расставляет точки для сверлния на чертеже
  • приложение составляет программу сверления и начинает управление станком

Для связи со станком использовался модуль pyserial. При запуске приложение получает список всех доступных серийных интерфейсов (/dev/ttyACM*). На каждый из интерфейсов отправляется команда connect . Если в ответ будет получено res: 1 , значит станок найден.

GUI реализован при помощи PyQt5.

image

Самодельная дрель для печатных плат.

Для сверления печатных плат, да и для мелкого ремонта разной бытовой техники весьма полезно иметь в своей мастерской миниатюрную дрель под сверло 0.7 – 1.5 мм. Такой дрелью так же удобно пользоваться при конструировании и моделировании. В общем ручная мини дрель – незаменимая вещь домашнего мастера. Такая мини дрель собственно – мечта моего детства.

Заключение

Планируется добавить модуль автоматического распознавания точек для сверления в клиентское приложение. При этом, после сопоставления координат, приложение автоматически найдет точки на чертеже, пользователю останется только удалить ошибочные и добавить нераспознанные.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий