Сверлилка для печатных плат. Сверлильный станок для печатных плат на базе механизмов дисковых приводов Особенности станков для печатных плат

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.

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 , 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.

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 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.

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.

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.

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)

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.

Несущим элементом конструкции 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.

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

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.

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.

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.

К сверлильным станкам общего назначения относятся вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные. В крупносерийном и массовом производстве применяются агрегатные и многошпиндельные сверлильные станки. Расточные станки предназначены для обработки крупных деталей и имеют, обычно, горизонтальное исполнение.

Привод главного движения: реверсивный асинхронный коротко-замкнутый двигатель, реверсивный асинхронный двигатель с переключением полюсов, система Г-Д с ЭМУ (у тяжелых станков). Общий диапазон регулирования: вертикально-сверлильных станков (2-12) : 1, радиально-сверлильных станков (20-70) : 1.

Привод подачи: механический от цепи главного движения, гидропривод (у агрегатных станков). Общий диапазон регулирования: вертикально-сверлильных станков 1: (2-24), радиально-сверлильных станков 1: (3-40).

насоса охлаждения, насоса гидросистемы, подъема и опускания рукава (у радиально-сверлильных станков), зажима колонны (у радиально-сверлильных станков), перемещения суппорта (у тяжелых радиально-сверлильных станков), поворота рукава (у тяжелых радиально-сверлильных станков), поворота стола (у агрегатных станков).

Специальные электромеханические устройства и блокировки : электромагниты управления гидросистемой, автоматизация цикла посредством путевых переключателей (у агрегатных станков), автоматическое управление фиксацией стола (у агрегатных станков), автоматическая установка координат посредством программного управления (у координатно-сверлильных станков и координатных столов).

Двигатель привода шпинделя у сверлильных и радиально-сверлильных станков устанавливается обычно сверху на станине или суппорте так, что шпиндель и вал электродвигателя параллельны.

Стремление к сокращению числа промежуточных передач в отдельных случаях приводит к непосредственной связи вала электродвигателя со сверлильным шпинделем. Это возможно, например, при использовании сверл малых диаметров и широко применяется на станках часовой промышленности.

У агрегатных сверлильных станков широко используют самодействующие головки с подачей, осуществляемой от кулачка, винта или рейки, а чаще с гидроприводом и электрогидравлическим управлением. У многошпиндельных сверлильных станков часто применяют отдельные электродвигатели для каждого шпинделя, а также самодействующие электрогидравлические головки.

Многодвигательный привод широко распространен на радиально-сверлильных станках, где привод шпинделя, подъем и опускание рукава, зажим колонн, а иногда поворот рукава и перемещение сверлильного суппорта осуществляют отдельные электродвигатели. Зажим колонны у радиально-сверлильных станков производят несколькими способами, например с помощью разрезного кольца, которое стягивается посредством дифференциального винта, вращаемого электродвигателем, или тормозной колодки. Применяется также зажим электромагнитом с освобождением посредством противодействующей пружины. Имеются также устройства, где зажим колонны осуществляет пружина, а освобождение - электромагнит.

Контроль силы зажима производится посредством реле тока или путевого переключателя, на который воздействует элемент устройства, смещающийся под действием возрастающей силы.

Для сверлильных станков автоматическое уменьшение подачи при выходе сверла имеет большое значение для предотвращения поломки сверла при выходе. Для этого использовали различные средства автоматизации, например контроль скорости шпинделя, крутящего момента, силы подачи, тока, потребляемого электродвигателем.

У многошпиндельных сверлильных станков, предназначенных для одновременного сверления многих отверстий малых и очень малых диаметров, иногда применяют блокировки, останавливающие станок в случае поломки одного из сверл. Для этого сверла изолируют от станины станка, при поломке сверла разрывается цепь проходящего по нему тока. Такие устройства получили некоторое применение на станках часовой промышленности.

Особую задачу представляет собой автоматизация процесса глубокого сверления отверстий малого диаметра (до 10 мм). При таком сверлении применяют сверла со спиральной канавкой, которая забивается стружкой, отчего резко увеличивается момент сопротивления при вращении сверла. Поэтому сверление производят с периодическими отводами сверла, при которых стружка удаляется охлаждающей жидкостью. Управление осуществляли посредством реле времени, которое, независимо от накопления стружки, подавало сигнал на отвод сверла.

В современных сверлильных станках для этих целей используют индуктивные измерительные преобразователи (датчики) момента. Такое автоматическое управление является более точным, так как отражает заполнение канавки стружкой. Оно дает возможность повысить скорость сверления и предотвратить поломку сверла.

Привод главного движения : асинхронный короткозамкнутый двигатель, асинхронный двигатель с переключением полюсов, система Г-Д с ЭМУ, тиристорный привод с двигателем постоянного тока. Торможение: механическое с применением фрикционной муфты, посредством электромагнита, противо-включением, динамическое и с рекуперацией (при постоянном токе). Общий диапазон регулирования до 150: 1.

Привод подачи: механический - от цепи главного движения, система ЭМУ - Д у современных станков, тиристорный привод с двигателем постоянного тока. Общий диапазон регулирования до 1: 2000 и более.

Вспомогательные приводы применяют для: насоса охлаждения, ускоренного перемещения расточного шпинделя, насоса смазки, переключения зубчатых колес коробки скоростей, перемещения и зажима стойки, перемещения движка регулировочного реостата.

Специальные электромеханические устройства и блокировки: автоматизация управления главным приводом при переключении зубчатых колес коробки скоростей, устройства для освещения микроскопов, устройства для отсчета координат с индуктивным преобразователем.

Для привода подач, установочных и быстрых перемещений передней и задней стойки, суппорта, бабки и стола применяют двигатели постоянного тока. Каждый из них может поочередно подключаться к одному из двух ЭМУ, причем один ЭМУ обеспечивает рабочие подачи, а другой - установочные ускоренные перемещения. Таким образом, во время рабочей подачи одного элемента можно производить установочные перемещения других узлов станка. Широкий диапазон электрического регулирования такого привода позволяет полностью отказаться от применения коробок подач. Управление станком чрезвычайно облегчается вследствие замены штурвалов, рукояток и маховичков элементами электрического управления.

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.

Answer

Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.

Автоматический регулятор оборотов работает следующим образом - на холостых оборотах сверло вращается со скоростью 15-20 оборотов/мин., как только сверло касается заготовки для сверления, обороты двигателя увеличиваются до максимальных. Когда отверстие просверлено и нагрузка на двигатель ослабевает, обороты вновь падают до 15-20 оборотов/мин.

Схема автоматического регулятора оборотов двигателя и светодиодной подсветки:

Транзистор КТ805 можно заменить на КТ815, КТ817, КТ819.

КТ837 можно заменить на КТ814, КТ816, КТ818.

Подбором резистора R3 устанавливаются минимальные обороты двигателя на холостом ходу.

Подбором конденсатора С1 регулируется задержка включения максимальных оборотов двигателя при появлении нагрузки в двигателе.

Транзистор Т1 обязательно размещать на радиаторе, греется довольно сильно.

Резистор R4 подбирается в зависимости от используемого напряжения для питания станка по максимальному свечению светодиодов.

Я собрал схему с указанными номиналами и меня работа автоматики вполне устроила, единственное конденсатор С1 заменил на два конденсатора по 470мкф включенных параллельно (они были меньше габаритами).

Кстати схема не критична к типу двигателя, я проверял ее на 4 различных типах, на всех работает отлично.

Светодиоды закреплены на двигателе для подсветки места сверления.

Печатная плата моей конструкции регулятора выглядит вот так.

Добрый вечер всем. Была у меня проблема со сверлением отверстий в печатных платах, то делал это при помощи электродрели, то шуруповерта или электромотора с цанговым зажимом. Понятное дело, неудобно, громоздко. В общем решил что-то с этим делать. Выбор сразу пал на регулировку оборотов при помощи ШИМ. Первое, что сразу же пришло в голову - классика NE555, как раз было в закромах пару микросхем в DIP корпусе. В интернете множество схем, поискав не длительное время, остановился на данной схеме, немного переделав под себя естественно.

Трансформатор с выпрямителем сделал на отдельной плате, трансформатор включен в сеть через плавкий предохранитель на ток 2А, трансформатор на 19В, 1 А. Ключ у меня был IRLZ44, его и применил.
Кстати, печатная плата с самим регулятором получилась достаточно компактная. Конечно если применить планарные детали, можно значительно уменьшить устройство. Но повторюсь - делал из того что было. Вот собственно сама печатная плата:

Устройство на микросхеме NE555 позволил реализовать регулятор мощности с широтно-импульсной модуляцией, который применяется совместно с устройствами, питающимися от постоянного тока. Обладает высоким КПД, большой нагрузочной способностью и широким диапазоном питающих напряжений. Может использоваться для регулирования скорости вращения коллекторных электродвигателей постоянного тока, мощности нагревательных приборов, ламп накаливания, с максимальным током, зависящим от источника питания и выходного ключа.
Технические характеристики

Устройство и работа электронной схемы:
Устройство собрано на интегральном таймере, включенным в режиме генератора импульсов с постоянной частотой и мощным МДП-транзисторе, работающем в ключевом режиме. Скважность и длина импульсов изменяется положением движка переменного резистора, это позволяет регулировать коэффициент заполнения ШИМ, и следовательно - среднюю мощность в нагрузке.
Напряжение питание устройства не должно превышать 27В постоянного тока. В качестве регулирующего элемента применен МДП транзистор, работающий в ключевом режиме. Так как в открытом состоянии сопротивление перехода сток-исток имеет очень низкое сопротивление, то на транзисторе, даже при коммутировании токов 10А, выделяется незначительное количество тепла. Но на всякий случай я установил радиатор площадью 50см2. Конструкцию смонтировал в корпус с ближайшего радиорынка:

На передней панели потенциометр с ручкой, для регулировки оборотов, индикатор питания, тумблер питания, держатель предохранителя, в котором установлен фьюз на 2А, защищающий выход регулятора от перегрузки или короткого замыкания. Клеммная колодка - для нагрузки и отдельно постоянное напряжение 20 В с выпрямителя, мало-ли, вдруг пригодится.
Теперь самое главное, электродвигатель… Разобрал старый советский мамин фен (мама спасибо за фен =)), изъял оттуда электродвигатель, купил на радиорынке набор латунных цанговых зажимов и попробовал по сверлить.