Мини сверлильный станок для плат

Сверлильный станок для печатных плат своими руками: чертежи, фото, видео

Сверлильный станок для печатных плат относится к категории мини-оборудования специального назначения. При желании такой станок можно сделать своими руками, используя для этого доступные комплектующие. Любой специалист подтвердит, что без использования подобного аппарата трудно обойтись при производстве электротехнических изделий, элементы схем которых монтируются на специальных печатных платах.

Простой мини станок для печатных плат

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 (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

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.

Ниже для примера представлены несколько вариантов конструкции самодельных сверлильных станков для плат. Любая из данных схем может послужить образцом для вашего станка.

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

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

Как устроен станок для сверления отверстий в печатных платах

От классического сверлильного оборудования станок для формирования отверстий в печатных платах отличается миниатюрными размерами и некоторыми особенностями своей конструкции. Габариты таких станков (в том числе и самодельных, если для их изготовления правильно подобраны комплектующие и их конструкция оптимизирована) редко превышают 30 см. Естественно, и вес их незначительный – до 5 кг.

Конструкция самодельного сверлильного станка

Если вы собираетесь изготовить сверлильный мини-станок своими руками, вам необходимо подобрать такие комплектующие, как:

несущая станина;
стабилизирующая рамка;
планка, которая будет обеспечивать перемещение рабочей головки;
амортизирующее устройство;
ручка для управления перемещением рабочей головки;
устройство для крепления электродвигателя;
сам электрический двигатель;
блок питания;
цанга и переходные устройства.

Чертежи деталей станка (нажмите для увеличения)

Чертеж консоли станка

Разберемся в том, для чего предназначены все эти узлы и как из них собрать самодельный мини-станок.

Конструктивные элементы сверлильного мини-станка

Сверлильные мини-станки, собранные своими руками, могут серьезно отличаться друг от друга: все зависит от того, какие комплектующие и материалы были использованы для их изготовления. Однако как заводские, так и самодельные модели такого оборудования работают по одному принципу и предназначены для выполнения схожих функций.

Сделать станок будет проще, если для сверлильной головы взять салазки от компьютерного дисковода

Несущим элементом конструкции сверлильного станка для печатных плат является станина-основание, которая также обеспечивает устойчивость оборудования в процессе выполнения сверления. Исходя из назначения данного конструктивного элемента, изготавливать станину желательно из металлической рамки, вес которой должен значительно превышать суммарную массу всех остальных узлов оборудования. Если пренебречь этим требованием, вы не сможете обеспечить устойчивость вашего самодельного станка, а значит, не добьетесь требуемой точности сверления.

Читать еще: Сверлильный станок советский фото

Роль элемента, на котором крепится сверлильная головка, выполняет переходная стабилизирующая рамка. Ее лучше всего изготовить из металлической рейки или уголков.

Каретка от привода с прикрепленным самодельным уголком под двигатель

Планка и амортизирующее устройство предназначены для обеспечения вертикального перемещения сверлильной головки и ее подпружинивания. В качестве такой планки (ее лучше зафиксировать с амортизатором) можно использовать любую конструкцию (важно только, чтобы она выполняла возложенные на нее функции). В этом случае может пригодиться мощный гидравлический амортизатор. Если же такого амортизатора у вас нет, планку можно изготовить своими руками либо использовать пружинные конструкции, снятые со старой офисной мебели.

Управление вертикальным перемещением сверлильной головки осуществляется при помощи специальной ручки, один конец которой соединяют с корпусом сверлильного мини-станка, его амортизатором или стабилизирующей рамкой.

Крепление для двигателя монтируют на стабилизирующей рамке. Конструкция такого устройства, в качестве которого может выступать деревянный брусок, хомут и др., будет зависеть от конфигурации и конструктивных особенностей остальных узлов сверлильного станка для печатных плат. Использование такого крепления обусловлено не только необходимостью его надежной фиксации, но также тем, что вы должны вывести вал электродвигателя на требуемое расстояние от планки перемещения.

Выбор электрического двигателя, которым можно оснастить сверлильный мини-станок, собираемый своими руками, не должен вызвать никаких проблем. В качестве такого приводного агрегата можно использовать электродвигатели от компактной дрели, кассетного магнитофона, дисковода компьютера, принтера и других устройств, которыми вы уже не пользуетесь.

Двигатель от фена

В зависимости от того, какой электрический двигатель вы нашли, подбираются зажимные механизмы для фиксации сверл. Наиболее удобными и универсальными из таких механизмов являются патроны от компактной дрели. Если подходящий патрон найти не удалось, можно использовать и цанговый механизм. Подбирайте параметры зажимного устройства так, чтобы в нем можно было фиксировать очень мелкие сверла (или даже сверла размера «микро»). Для соединения зажимного устройства с валом электродвигателя необходимо использовать переходники, размеры и конструкция которых будут определяться типом выбранного электродвигателя.

Миниатюрный цанговый патрон

В зависимости от того, какой электродвигатель вы установили на свой сверлильный мини-станок, необходимо подобрать блок питания. Обращать внимание при таком выборе следует на то, чтобы характеристики блока питания полностью соответствовали параметрам напряжения и силы тока, на которые рассчитан электродвигатель.

Схема автоматического регулятора оборотов в зависимости от нагрузки для двигателя на 12 В (нажмите для увеличения)

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.

При желании изготовить своими руками мини-оборудование для получения отверстий в печатных платах всегда можно воспользоваться чертежами и советами тех, кто уже является обладателем такого станка и активно работает на нем в своей домашней мастерской.

Радио-как хобби

Сверлильный станок для печатных плат.

28.03.2017 admin Комментарии 65 комментариев

Делаем 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.

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.

Читать еще: Сверлильный станок 2м112э

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:

Далее несколько изображений собранного сверлильного станочка.

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:

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:

Самодельный сверлильный мини станок для PCB

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.

Материалы и детали для изготовления

Колонна

Самая важная часть такого станка — это колонна, она должна обеспечить высокоточное перемещение сверла без люфтов строго вертикально вверх и вниз.

Однажды в интернете мне попалось видео об изготовлении небольшого станка ЧПУ, так вот, роль направляющих в нем играли адаптированные в конструкцию газовые упоры крышки багажника автомобиля. Мне очень понравилась эта идея, и благодаря ей был построен этот миниатюрный сверлильный станок.

Внимание! Газовые упоры находятся под давлением!
Поэтому вскрывать их нужно с предельной осторожностью.

Со временем газовые упоры теряют часть давления и с тем самым свою работоспособность, и отправляются на свалку, поэтому найти их, например на каком нибудь «авторазборе» не должно составить труда.

Упоры представляют из себя высокоточный каленый шток и корпус, в котором он скользит — именно это и нужно!

Помимо газа внутри упора находится немного масла.

Лишние части корпуса и штоков были отпилены болгаркой. Мне повезло, в моем случае всё прошло без проблем, в доставшихся мне упорах почти не осталось давления.

Итоговый размер заготовок для колон такой: 85 мм часть направляющего корпуса и 210 мм примерная длина штока.

Оставил клапаны упоров без изменения, добавил в них несколько капель масла, и это обеспечило плавность хода консоли вниз и замедленный возврат вверх за счет демпфирующего клапана.

Консоль

В данном случае это часть, объединяющая крепеж миниатюрного мотора с цанговым зажимным патроном и крепежом колон.

Для простоты конструкцию было решено изготовить из куска фанеры. Мотор и направляющие корпуса колонн без особых заморочек закреплены широкими скобами, вырезанными из мягкого стального профиля. Такой профиль используется при строительстве стеновых перегородок.

Общая ширина консоли составила 220 мм, а между осями колон 170 мм.

Вертикальный ход консоли составил 34 мм.

Мотор

Миниатюрный китайский 12 вольтовый мотор постоянного напряжения, заказанный с Алиэкспресс. В комплекте с ним поставлялся патрон и 6 сменных цанг разного диаметра.

Читать еще: Как выбрать сверлильный станок для гаража

Размер корпуса мотора: длина примерно 39 мм, диаметр 28,6 мм.

Мотор рассчитан на работу от постоянного напряжения 12 В и имеет потребление тока 500мA. Из чего следует, что расчетная мощность мотора 6Вт.

Схему подключения смотрите далее.

Станина

Это жесткое основание станка и опора для колон, стол для размещения предназначенной для сверления заготовки и корпус, в котором расположены электронные органы управления станком.

Станина состоит из 4 кусков ДСП и куска деревянной рейки, выполняющей роль опоры рукоятки подъема и опускания консоли.

Размер площади станины с учетом боковых панелей — 235 х 210 мм.

Единственная сложность изготовления состоит в том, что нужно максимально точно просверлить по два отверстия в верхней и нижней панели станины, в которые будут вставлены штоки направляющих колонн. Отверстия должны обеспечить строгую параллельность штоков колон по отношению друг к другу, а иначе при передвижении консоли по ним будет происходить заклинивание. Также необходимо обеспечить строгую вертикальность движения консоли и следовательно сверла.

На нижней стороне верхней панели смонтированы регулятор оборотов двигателя , кнопка включения мотора и подсветки.

Плата регулятора оборотов закреплена на панели небольшими шурупами через 3 мм нейлоновые проставки ( спейсеры ).

Также на этой панели расположены скобки, фиксирующие штоки колон.

Схему подключения смотрите далее.

К днищу станины прикреплены резиновые ножки от каких-то старых приборов.

Регулятор оборотов, подсветка, схема подключения и питание

Схема устройства очень проста, и работает от 12 вольт постоянного напряжения. Мотор потребляет 0,5 А, а значит для всей схемы включая подсветку потребуется блок питания мощностью примерно 10 вт.

Регулятор оборотов заказан с Aliexpress, больше информации о нем читайте в отдельном небольшом обзоре.

Кнопка включения/выключения отключает всю схему — мотор и подсветку.

Подсветка выполнена из 4 SMD светодиодов и 4 резисторов 10 кОм и мощностью рассеивания 1/4 вт навесным монтажом.

На схеме указан диапазон подходящих резисторов от 500 Ом до 10 кОм. При использовании резисторов 500 Ом или 1 кОм яркость отличается не сильно, но 500 ом греется сильнее, поэтому нужен резистор большей мощности рассеивания, например 0,5 — 1 Вт. А резисторы 1 — 10 кОм можно использовать 0,25 Вт.

Мой выбор пал на 10 кОм резисторы, с ними светодиоды светят примерно в полсилы, ничего не греется, и я подумал, что так будет удобнее — плата не будет бликовать в ярком свете.

У данных SMD светодиодов средняя контактная площадка предназначена для отвода тепла и является общим контактом с ближайшим с ней крайним выводом. Для надежности навесного монтажа вывод резистора распаян именно на эти два контакта.

Рукоятка подъема и опускания консоли, возвратные пружины

Рукоятка выполнена из ручки для скребка из комплекта строительного фена.

В первом варианте сборки рукоятка крепилась на одном шарнире, но это вызывало некоторое подклинивание при опускании консоли. Потом я попробовал добавить небольшую перемычку в шарнир, добавляющую свободу в движение рукоятки, что в свою очередь обеспечило плавность хода консоли.

Внутрь направляющих корпусов колон вставлены небольшие пружины и закреплены уголками размером 32 х 32 мм. Внутри корпуса пружины опираются на поршень, расположенный на штоке.

Размер пружины 90 х 17 мм. Эти пружины валялись у меня в запасах всяких запчастей, а когда-то давно, лет 20 назад, они работали в игрушечных пластиковых китайских пневматических пистолетах.

Мини сверлильные станки для печатных плат своими руками

Сверление печатных плат

Для сверления отверстий в печатных платах радиолюбители используют различные двигатели постоянного тока, обычно с цанговым патроном. Закрепив такой двигатель на специальном штативе, получим микросверлильный станочек.

На фото показан один из самых простых вариантов. Такой штатив из пластмассы и хиленьких металлических трубочек — напрасно выкинутые деньги. А сам моторчик неплохой.

Ещё один вариант сверлильного штатива. Показан с электродвигателем ДП-2-26. Пока без патрона.

Этот штатив получше первого, но всё равно требует предварительной доводки умелыми руками. Кроме того, детали штатива выполнены из алюминиевого сплава и конечно, долго не прослужат.

Для зажима тоненьких свёрл обычно используются цанговые патроны, но существуют и маленькие сверлильные патрончики, такие, как на фото (зажим до 3,5 мм). Прим. Переводчика: Московские (и не только) желающие могут купить в подобный патрончик в московском представительстве Proxxon – ООО «Парадокс» на ул. Марксисткой. Позиция по прайсу (28941) «Патрон для машины «Mikromot»» цена на 5.09.08 — 157р. Надо сказать, что качество цанговых патронов, входящими в комплект оснастки продаваемого электроинструмента (например эл.инструмент серии «Mikromot», или (28620)-Гибкий вал MBW 110/P) и продаваемых отдельно – совершенно разное! Последнее явно уступают тем, что идут в комплекте с электроинструментом – по материалу, из которого сделаны все детали и, менее явно, по точности.

Маленький металлический штатив. Вариант с двигателем ДПМ. Фото взято с сайта Чип и Дип.

Прим. Переводчика: различные варианты таких приспособлений (станком это назвать трудно) с разными двигателями широко распространены на московских радиорынках (Царицинский, Митино). Движки, как правило, сняты с бортового оборудования самолётов и рассчитаны на DC 27 v с плавной регулировкой оборотов. При работе люфт на конце сверла — ±0,5 мм. со всеми вытекающими …