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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
Какой материал выбрать
Начинающие ремесленники привыкли считать, что с деревом работать в разы легче. В случае ошибки, бракованный материал можно пустить на топливо или сделать из него мелкие детали или поделки. Поэтому в любительских моделях все чаще используются именно деревянные конструкции.
Однако стоит понимать, что такие станки не дают должной точности. Именно поэтому специалисты используют исключительно металл. Популярные мифы, что дерево гораздо меньше поддается механическим повреждениям и деформациям, легко развеиваются статистическими цифрами и отзывами бывалых ремесленников.
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.
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 рычага
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)
Крепеж направляющих полозьев
В основе рельс профиля использовал стальные готовые направляющие от старого радиоэлектронного прибора со съемными блоками. Они выбраны потому, что:
- сделаны из прочного металла;
- имеют одинаковые уголки для обеспечения равномерного отступа от вертикальной стойки;
- удобны в креплении.
Их размещение спланировал на стойке и провел линию карандашом по угольнику.
Сделал по ней пропил ножовкой для установки фиксаторов.
Подогнал профили ударами молотка.
Закрепил шурупами, обеспечив равномерный зазор между уголком и бруском.
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.
Практические примеры самодельного токарного станка, с учетом рекомендаций, изложенных выше
Начнем с простейшего варианта, который изготавливается за один выходной день практически без финансовых затрат (дрель уже есть, ее стоимость не учитывается).
Набор заготовок на иллюстрации: собственно инструмент, несколько деревянных заготовок, крепежные элементы.
Самый ответственный момент – это соосность вала дрели с опорным наконечником импровизированной задней бабки. Поэтому измерения производим с точностью до миллиметра.
Поскольку станок будет не очень габаритным, располагаем его на станине из толстой фанеры. Держатель для шейки дрели также вырезаем из фанеры, причем зажимной хомут не обязателен. Достаточно будет фиксирующего винта. Размещаем узлы на станине:
Шпиндель не обязателен: тонкие заготовки можно зажимать в штатном патроне дрели, а для более объемных деталей изготавливается импровизированная план шайба.
На таком станке можно с легкостью обрабатывать деревянные болванки, а также заготовки из композитных материалов: текстолит, и пр.
Используя аналогичные материалы (лучше прочной многослойной фанеры только толстый текстолит), можно изготовить более сложный с точки зрения настроек станок.
Сама дрель закрепляется не только в районе шейки, но и поддерживается дополнительным кронштейном. Это позволит избежать вибраций, особенно при высокой нагрузке или несимметричной заготовке.
Учитывая возможность точной подгонки узлов под конкретную дрель, можно выполнить крепление максимально щадящим для самого инструмента. Например, вентиляционные отверстия не должны быть закрытыми.
Упор для резцов (даже при условии, что они будут держаться в руках), выполняется подвижным. Причем как по горизонтали, так и по вертикали. В процессе обработки болванка становится тоньше, можно придвигать опорную поверхность к детали.
Задняя бабка по вертикали не регулируется, это логично. А по горизонтали выполняется грубая настройка (придвигается опора), и точная настройка с помощью винта.
Главный принцип любой подобной конструкции – вы не теряете безвозвратно сам электроинструмент. То есть, дрель можно в любой момент демонтировать и пользоваться ей по назначению.
