Буратор. Сверлильный станок для печатных плат / Блог компании MakeItLab / Хабр

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.

Я решил пойти дальше и на его основе сделать полноценный станок под подобные двигатели с открытыми чертежами для самостоятельного изготовления.

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 выбрали 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.

Дополнения

Другие люди, которые уже собрали себе такой станок внесли много предложений. Я, если позволите, перечеслю 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 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.
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.

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.

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

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.

Сделай сам своими руками

Прочитав статьи с упоминанием узлов СД приводов, полез в хламовник и достал дохлый СД TEAC. Взглянув на каретку, держащую лазерный модуль, сразу понял – это почти готовый узел привода сверлильной головки! 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!

ИССЛЕДОВАНИЕ 1. В дисководе оказалось два двигателя постоянного тока. Сначала я снял мотор привода каретки (виден на Рис.1). На валу его напрессована пластмассовая втулка, включающая в себя шестеренку и перфорированный диск. Подключив к контактам 12В, попробовал остановить вал пальцами – чуть кожу не содрал, а мотор так и не остановил.

Честно говоря, у меня не получилось – получил биения и вибрацию. Пробовал вместо винтов ставить стопорные (без головок) – практически тот же результат. Скорее всего, это связано с соотношением масс мотора и патрона. Может, у кого получится — мотор заслуживает пристального внимания.

Тогда мое внимание привлек мотор привода выбрасывателя. У меня был цанговый патрон от советской сверлилки – помните, наверное – маленький моторчик с тоненьким валом и здоровенный сетевой адаптер. Так вот, патрон от этой сверлилки по посадочному месту практически подошел по диаметру к валу.

Продолжаем. Из остатков СД-шного шасси (см. Рис.2, зеленые линии) мастерим подходящий кронштейн и на него устанавливаем сверлильную головку. Прикрепляем агрегат винтами к кареткам по месту:

Итак, станина готова! Нужно основание для станка. Без основания это дрель какая-то, что ли…

ПС. Когда разбирал СД, мелькнула мысль использовать его корпус в качестве осонования – получилась бы почти полная унификация! Но! В-первых — жаба задавила, а во вторых (тоже немаловажно) – если монтировать станину прямо на корпус, нужно в корпусе сверлить отверстие для выхода сверла.

А раз отверстие (пусть маленькое!) – то через неделю корпус будет забит стружкой. Чтобы не сверлить, пришлось бы на корпус установить фальшь-стол, в котором и просверлили бы это самое отверстие. Тогда зачем нам корпус? Короче, победила жаба. Скажу по секрету – спер на кухне разделочную доску (в ней есть даже дырка – вешать станок на гвоздик).

Итак, монтируем станину на кухонное основание:

Т.к. будем сверлить платы не только маленькие, обеспечиваем между станиной и основанием зазор. Обеспечиваем его, устанавливая станину на винтах:

Ничего более умного не придумал для обеспечения зазора, как навинтить на крепежные винты по одной гайке М4. Можно шайбы – короче, величину зазора можно регулировать – главное, чтобы в этом зазоре плата свободно перемещалась. Рабочее поле (расстояние от центра сверла до ближайшей опоры)

– 80 мм — для моих целей достаточно (в конце концов, если не поместится, можно центр платы просверлить и вручную). Да и это не догма – можно крепление станка организовать по другому. А можно вообче станок демонтировать со станины и елозить им по плате…

Красными стрелками указаны места крепления станины. Думал еще укосины смонтить – схематически нарисованы синим – но оказалось, что не нужно. Зеленым – размер рабочего поля.

Уже можно сверлить, демонтировав верхний двигатель и двигая каретки пальцами. Каретки с головкой двигаются плавно. Но вот этот сАмый двигатель не дает покоя. Это ж ведь электроподача с редуктором! Концевики только поставь и дави себе на кнопочку-педальку.