Vŕtačka pre dosky plošných spojov patrí do kategórie jednoúčelových minizariadení. V prípade potreby je možné takýto stroj vyrobiť vlastnými rukami pomocou dostupných komponentov. Každý špecialista potvrdí, že bez použitia takéhoto zariadenia pri výrobe elektrických výrobkov, ktorých obvodové prvky sú namontované na špeciálnych doskách s plošnými spojmi, je ťažké.
Všeobecné informácie o vŕtacích strojoch
Akákoľvek vŕtačka je potrebná na to, aby bolo možné efektívne a presne obrábať diely vyrobené z rôznych materiálov. Tam, kde sa vyžaduje vysoká presnosť obrábania (a to platí aj pre proces vŕtania otvorov), treba z technologického procesu čo najviac vylúčiť ručnú prácu. Podobné úlohy môže vyriešiť každý, vrátane podomácky vyrobených. Bez strojového vybavenia sa prakticky nezaobídete pri spracovaní tvrdých materiálov, pri vŕtaní otvorov, pri ktorých nemusí stačiť námaha samotnej obsluhy.
Dizajn pracovnej plochy vŕtačka s remeňovým pohonom (kliknutím zväčšíte)
Akýkoľvek vŕtací stroj je konštrukcia zostavená z mnohých komponentov, ktoré sú bezpečne a presne navzájom pripevnené na nosnom prvku. Niektoré z týchto uzlov sú pevne pripevnené k nosnej konštrukcii a niektoré sa môžu pohybovať a upevniť v jednej alebo viacerých priestorových polohách.
Základnými funkciami každej vŕtačky, vďaka ktorej je zabezpečený proces spracovania, je rotácia a pohyb rezného nástroja - vrtáka vo vertikálnom smere. Na mnohých moderné modely pri takýchto strojoch sa pracovná hlava s rezným nástrojom môže pohybovať aj v horizontálnej rovine, čo umožňuje použiť toto zariadenie na vŕtanie niekoľkých otvorov bez pohybu dielu. Okrem toho sa automatizačné systémy aktívne zavádzajú do moderných vŕtacích strojov, čo výrazne zvyšuje ich produktivitu a zlepšuje presnosť spracovania.
Nižšie je napríklad uvedených niekoľko možností dizajnu dosiek. Ktorákoľvek z týchto schém môže slúžiť ako model pre váš stroj.
Vlastnosti zariadenia na vŕtanie otvorov do dosiek plošných spojov
Vŕtačka PCB je jedným z druhov vŕtacích zariadení, ktoré vzhľadom na veľmi malá veľkosť diely na ňom spracované, patrí do kategórie minizariadení.
Každý rádioamatér vie, že doska s plošnými spojmi je základňa, na ktorej sú namontované základné prvky elektronického alebo elektrického obvodu. Takéto dosky sú vyrobené z plošných dielektrických materiálov a ich rozmery priamo závisia od toho, koľko prvkov obvodu je potrebné na ne umiestniť. Akákoľvek doska plošných spojov, bez ohľadu na jej veľkosť, súčasne rieši dva problémy: presné a spoľahlivé umiestnenie prvkov obvodu voči sebe navzájom a zabezpečenie prechodu elektrických signálov medzi týmito prvkami.
V závislosti od účelu a vlastností zariadenia, pre ktoré je doska s plošnými spojmi vytvorená, môže pojať malé aj veľké množstvo prvkov obvodu. Na upevnenie každého z nich v doske je potrebné vyvŕtať otvory. Na presnosť umiestnenia takýchto otvorov voči sebe sú kladené veľmi vysoké požiadavky, pretože od tohto faktora závisí, či budú prvky obvodu správne umiestnené a či bude po montáži vôbec fungovať.
Náročnosť spracovania dosiek plošných spojov spočíva aj v tom, že hlavná časť moderných elektronických súčiastok je miniatúrnych rozmerov, preto aj otvory na ich umiestnenie musia mať malý priemer. Na vytvorenie takýchto otvorov sa používa miniatúrny nástroj (v niektorých prípadoch dokonca mikro). Je jasné, že s takýmto nástrojom nie je možné pracovať pomocou bežnej vŕtačky.
Všetky vyššie uvedené faktory viedli k vytvoreniu špeciálnych strojov na vytváranie otvorov v doskách plošných spojov. Tieto zariadenia majú jednoduchý dizajn, ale môžu výrazne zvýšiť produktivitu takéhoto procesu, ako aj dosiahnuť vysokú presnosť spracovania. Pomocou mini-vŕtačky, ktorú si ľahko vyrobíte vlastnými rukami, môžete rýchlo a presne vyvŕtať otvory do dosiek plošných spojov určených na kompletizáciu rôznych elektronických a elektrických výrobkov.
Ako funguje stroj na vŕtanie otvorov do dosiek plošných spojov
Stroj na tvarovanie otvorov v doskách plošných spojov sa od klasických vŕtacích zariadení odlišuje miniatúrnou veľkosťou a niektorými konštrukčnými vlastnosťami. Rozmery takýchto strojov (vrátane domácich, ak sú komponenty správne vybrané na ich výrobu a ich dizajn je optimalizovaný) zriedka presahujú 30 cm.Prirodzene, ich hmotnosť je nevýznamná - až 5 kg.
Ak sa chystáte vyrobiť mini vŕtačku vlastnými rukami, musíte si vyzdvihnúť komponenty, ako napríklad:
- nosný rám;
- stabilizačný rám;
- tyč, ktorá zabezpečí pohyb pracovnej hlavy;
- zariadenie na tlmenie nárazov;
- rukoväť na ovládanie pohybu pracovnej hlavy;
- zariadenie na upevnenie elektromotora;
- samotný elektromotor;
- pohonná jednotka;
- klieštinu a adaptéry.
Výkresy častí strojov (kliknutím zväčšíte)
Poďme zistiť, na čo sú všetky tieto uzly a ako z nich zostaviť domáci mini-stroj.
Konštrukčné prvky vŕtacieho mini-stroja
Vlastnoručne zmontované minivŕtačky sa môžu navzájom výrazne líšiť: všetko závisí od toho, aké komponenty a materiály boli použité na ich výrobu. Továrenské aj domáce modely takýchto zariadení však fungujú na rovnakom princípe a sú navrhnuté tak, aby vykonávali podobné funkcie.
Nosným prvkom konštrukcie je základný rám, ktorý zároveň zabezpečuje stabilitu zariadenia počas procesu vŕtania. Na základe účelu tohto konštrukčného prvku je žiaduce vyrobiť rám z kovového rámu, ktorého hmotnosť by mala výrazne prevyšovať celkovú hmotnosť všetkých ostatných komponentov zariadenia. Ak túto požiadavku zanedbáte, nebudete môcť zabezpečiť stabilitu svojho domáci stroj, čo znamená, že nedosiahnete požadovanú presnosť vŕtania.
Úlohu prvku, na ktorom je uchytená vŕtacia hlava, plní prechodový stabilizačný rám. Najlepšie je vyrobiť z kovovej koľajnice alebo rohov.
Lišta a zariadenie na tlmenie nárazov sú navrhnuté tak, aby zabezpečili vertikálny pohyb vŕtacej hlavy a jej pruženie. Ako takú lištu (je lepšie ju opraviť pomocou tlmiča) môžete použiť akýkoľvek dizajn (je dôležité, aby vykonával funkcie, ktoré sú mu priradené). V tomto prípade môže prísť vhod výkonný hydraulický tlmič. Ak takýto tlmič nemáte, môžete si tyč vyrobiť sami alebo použiť pružinové štruktúry prevzaté zo starého kancelárskeho nábytku.
Vertikálny pohyb vŕtacej hlavy sa ovláda pomocou špeciálnej rukoväte, ktorej jeden koniec je spojený s telom minivŕtačky, jej tlmičom alebo stabilizačným rámom.
Držiak motora je namontovaný na stabilizačnom ráme. Návrh takéhoto zariadenia, ktoré môže byť drevený blok, svorka atď., bude závisieť od konfigurácie a dizajnové prvky ostatné komponenty vŕtačky na dosky plošných spojov. Použitie takéhoto držiaka je dané nielen potrebou jeho spoľahlivej fixácie, ale aj tým, že hriadeľ motora musíte dostať do požadovanej vzdialenosti od pojazdovej lišty.
Problémy by nemal spôsobovať ani výber elektromotora, ktorý môže byť vybavený minivŕtačkou pre domácich majstrov. Ako takú pohonnú jednotku môžete použiť elektromotory z kompaktnej vŕtačky, kazetového magnetofónu, počítačovej mechaniky, tlačiarne a iných zariadení, ktoré už nepoužívate.
V závislosti od toho, ktorý elektromotor ste našli, sa vyberajú upínacie mechanizmy na upevnenie vrtákov. Najpohodlnejším a najuniverzálnejším z týchto mechanizmov sú kazety z kompaktnej vŕtačky. Ak sa nepodarilo nájsť vhodnú kazetu, možno použiť aj klieštinový mechanizmus. Dbajte na to, aby ste upínacie zariadenie dimenzovali tak, aby sa do neho dali upnúť aj veľmi malé vrtáky (alebo aj vrtáky s mikroveľkosťou). Pre pripojenie upínacieho zariadenia na hriadeľ motora je potrebné použiť adaptéry, ktorých rozmery a prevedenie bude určené typom zvoleného motora.
V závislosti od toho, aký elektromotor ste nainštalovali na mini vŕtačku, musíte vybrať zdroj napájania. Pri tejto voľbe treba dbať na to, aby charakteristiky napájacieho zdroja plne zodpovedali napäťovým a prúdovým parametrom, pre ktoré je elektromotor navrhnutý.
Študijný návod na prípravu
pracovníci vo výrobe
Zámočnícka dielňa
Ovládanie vŕtacieho stroja
Obmedzenie pohybu vretena sa nastavuje jeho pohybom vo zvislom smere pri otáčaní rukoväte na zdvíhanie a spúšťanie brka (obr. 149). Rukoväť by sa mala otáčať hladko, bez trhania, od horného k dolnému dorazu vertikálneho zdvihu vretena. Keď je vrták posuvný, jeho horná časť s reznými hranami by sa nemala dotýkať roviny stola.
Ryža. 149. Vertikálny pohyb vretena vŕtačkou
Okrem toho je možné nastavenie vŕtačky vykonať vertikálnym pohybom kufra (stroj NC-12), pri ktorom by sa mala o jednu otáčku odskrutkovať rukoväť svorky kufra. Otočením rukoväte na zdvíhanie kufra sa posunie nahor po stĺpiku stroja a po nastavení do požadovanej výšky sa na ňom upevní.
Nastavenie vŕtačky je možné vykonať aj zdvihnutím a spustením stola (pri strojoch, kde to konštrukcia umožňuje). Pri nízkom stole stroja sa rameno vretena zväčšuje, čo vedie k zníženiu presnosti vŕtania a na veľké nákladyčas priviesť vrták k dielu.
Nastavenie vŕtačky na danú hĺbku vŕtania sa vykonáva pomocou dorazov puzdier na vŕtačke (obr. 150) alebo meracieho pravítka pripevneného na stroji (obr. 151). Na nastavenie sa vrták privedie na povrch dielu, vŕta do hĺbky kužeľa vrtáka a počiatočné odčítanie na pravítku je označené šípkou (ukazovateľom). Potom sa k tejto indikácii pridá špecifikovaná hĺbka vŕtania a získa sa značka, do ktorej by sa malo vŕtať.
Ryža. 150. Vŕtanie nepriechodných otvorov na doraz puzdra na vŕtačke
Ryža. 151. Vŕtanie na doraz na pravítku:
1 - dôraz
Napríklad je potrebné vyvŕtať slepý otvor do hĺbky 10 mm. Za týmto účelom priveďte vrták a vyvŕtajte časť do hĺbky rovnajúcej sa výške kužeľa vrtáka, potom spočítajte veľkosť indexom (napríklad 26 mm), potom súčet hodnôt získaných s danou hĺbkou vŕtania. bude 26 + 10 = 36 mm. Pri vŕtaní otvoru by ste mali sledovať pohyb pravítka. Keď sa veľkosť 36 zhoduje s ukazovateľom, vŕtanie sa musí zastaviť. Hĺbka vŕtania bude 10 mm.
Niektoré typy strojov majú okrem pravítka aj mechanizmy automatické kŕmenie s končatinami, ktoré určujú priebeh vrtákov do potrebnej hĺbky.
Vývoj elektronického obvodu na riadenie elektromotorov priamy prúd v optimalizovanom CNC stroji.
Cieľ: Optimalizácia výroby DPS pomocou originálny dizajn CNC vŕtačka.
Pri výrobe dosiek plošných spojov v amatérskom alebo vzdelávacom laboratóriu vzniká problém rýchleho vyvŕtania otvoru pre nohy dielov podľa predtým navrhnutého výkresu. elektrické schéma. Problém spočíva vo vysokej frekvencii a malom priemere otvorov (napríklad pod mikroobvodom), čo robí proces vŕtania ručne nepohodlným a nebezpečným (existuje možnosť odštiepenia vrtáka).
V procese práce sme pomocou teoretickej metódy výskumu zvážili zariadenia navrhnuté inými autormi na vyriešenie tohto problému. Takéto zariadenia sú všetky druhy strojov s numerickým riadením, ktoré vŕtajú otvory na obrobku podľa vzoru, ktorý bol predtým zadaný do riadiaceho programu. Študovali sme hlavné charakteristické rysy týchto zariadení a identifikovali ich klady a zápory. Tieto stroje fungujú pod kontrolou rôznych programov a majú dosť odlišnú štruktúru, ale stále existuje jedna vlastnosť, ktorá spája všetky navrhované návrhy. Touto vlastnosťou je použitie krokových motorov v obrábacích strojoch. Variant domáceho CNC stroja s krokovými motormi je znázornený na obrázku:
To znižuje plynulosť stroja, pretože krokové motory pracujú trhavo. Použitie krokových motorov tiež zvyšuje náklady na stroj, pretože náklady na výkonné krokové motory začínajú od 1 500 rubľov a musíte použiť tri z nich, alebo ak sa používajú motory s nižším výkonom, vložte ich do dvoch. každá os pohybu. Ale nahradenie krokových motorov jednosmernými motormi si vyžiadalo zmenu ovládačov riadenia. schému zapojenia ovládače krokových motorov sú znázornené na obrázku:
Elektronická časť stroja bola takmer úplne zmenená.
Praktickou výskumnou metódou sme vyvinuli elektronický obvod, kde sa smer otáčania elektromotorov prepína pomocou magnetických relé a samotné relé sú ovládané tranzistorovými spínačmi. Schematický diagram ovládačov jednosmerného motora je znázornený na obrázku:
Obvod funguje nasledovne: riadiaci program vyvinutý pri návrhu stroja privádza logické úrovne „0“ a „1“ na výstupy portu LPT. Bázy tranzistorových spínačov VT1 - VT7 sú pripojené k príslušným kolíkom portu.
Tranzistory VT1 a VT2 ovládajú elektromagnetické relé K1 a K2, na kontakt ktorých je pripojený motor priečneho posuvu nástroja v horizontálnej rovine. Spínaním elektromagnetických relé sa spína napájacie napätie (12V) s kontaktmi elektromotora M1. Keď je relé K1 zapnuté, motor M1 sa začne otáčať doprava, keď je zapnutý K2, začne sa otáčať doľava. Keď sú obe relé vypnuté, motor je v pokojovej polohe, pretože na oba jeho kontakty je privedený záporný potenciál.
Riadenie motorov pozdĺžneho posuvu v horizontálnej rovine a zdvíhanie a spúšťanie nástroja vo vertikálnej rovine sa vykonáva podľa rovnakého princípu. Motor s pozdĺžnym posuvom M2 je riadený tranzistormi VT3 a VT4 a relé K3, K4. Motor na zdvíhanie a spúšťanie nástroja vo vertikálnej rovine (M3) je riadený tranzistormi VT5 a VT6 a relé K5, K6.
Zaradenie hlavného pracovného motora M4 sa vykonáva pomocou tranzistorového spínača VT7, ktorého kolektorovým zaťažením je motor.
Experimentálnou výskumnou metódou bola zostavená malá CNC vŕtačka pomocou jednosmerných elektromotorov riadených vyvinutým obvodom. Riadiaci obvod bol zostavený na doske. Vzhľad obrábací stroj s jednosmerným motorom je znázornený na obrázku:
Stroj bol použitý v laboratóriu združenia "Rádiotechnik" na výrobu dosiek plošných spojov na realizáciu plánovaných praktická práca, ako sú: DC zosilňovač, generátor audio frekvencie, multivibrátor a iné.
Autori: Sorokin Maxim, 9. ročník (stredná škola č. 30 v meste Kostroma), Fedorov Dmitrij, 10. ročník (stredná škola č. 38 v meste Kostroma)
vedúci: Shestakov Alexander Alexandrovič, učiteľ dodatočné vzdelanie CDT "Sodruzhestvo", učiteľ-inovátor ruského vedeckého a sociálneho programu "Krok do budúcnosti"
Centrum pre detskú tvorivosť mesta Kostroma "Commonwealth"
Združenie "rádiotechnik"
Teraz sa vybavenie rýchlo stáva zastaraným. Všetko, čo zostane bez práce, sa musí znova uviesť do činnosti!
Napríklad mechanizmy CD-ROM sú použiteľné na konštrukciu vŕtačky.
Budeme potrebovať:
1) Kúsok drevotriesky, lepšie ako drevotrieska - stroj musí byť krásny
2) Dva mechanizmy z CD mechaniky
3) Roh 25 × 25 ... 35 × 35 vyrobený z hliníka alebo duralu D16-T, nekritický
4) Obdĺžnikové potrubie 15×30 (veľkosť je dôležitá)
5) Elektromotor s priemerom 25 mm, s maximálnym možným počtom otáčok za minútu, napríklad typ DPM-25
6) Ľubovoľné tlačidlo
7) Vrták 25 mm
8) Skrutky M3 s maticami, samorezné skrutky
9) Kus dreva, najlepšie z tvrdého dreva, výborná je preglejka 12 mm - 12 × 27 x 30 ... 50 mm
Tak poďme na to.
Rozmery stroja si určte sami, budú závisieť od maximálnej veľkosti dosiek, ktoré vyrobíte, plus vzdialenosti od mechanizmov do stredu.
V mechanizmoch jednotiek CD odstráňte motor diskovej jednotky, laserovú hlavu. Obdĺžniková trubica sa stáva ideálnou namiesto laserovej hlavy.
2 kusy dreva s dĺžkou 30-50 mm pevne vložte do obdĺžnikovej rúry lepidlom alebo dodatočne zaistite samoreznými skrutkami.
Vyvŕtajte 25 mm otvor v strede hornej steny pravouhlej rúry a otvor pre hriadeľ motora v spodnej stene.
Upevnite motor.
Oba mechanizmy upevnite pomocou samorezných skrutiek na obdĺžnikovú rúrku. V kuse drevotriesky urobte 2 rezy, všetko pripevnite na kus drevotriesky. Upevnite roh tlačidlom S2 zhora (pozri obrázok).
Pracovnú plochu osvetľuje niekoľko veľkých bielych LED diód.
Výkonový transformátor je možné použiť pre 20-30 wattov, napätie sekundárneho vinutia závisí od vášho motora.
Dizajn "pedálu" je jasný z fotografie. Dva kusy drevotriesky, nábytkový pánt a mikrospínač.
Zošikmenie sa nevyskytuje, po zdvihnutí dôjde k vyrovnaniu automaticky, po roku prevádzky som nikdy nemal osnovu, zdvíhacie motory sa otáčajú synchrónne.
Pripevňujem klieštinu na motor a skrutky upravte na minimum úderov, pretože tvrdokovové vrtáky sa zlomia pri najmenšom údere.
Podarilo sa mi dať takmer žiadne takty.
Video vŕtačky v prevádzke
Dobrý večer všetkým. Mal som problém s vŕtaním otvorov do dosiek plošných spojov, potom som to robil elektrickou vŕtačkou, potom skrutkovačom alebo elektromotorom s klieštinovou svorkou. Samozrejme, je to nepohodlné, ťažkopádne. Vo všeobecnosti som sa rozhodol s tým niečo urobiť. Voľba hneď padla na reguláciu otáčok pomocou PWM. Prvá vec, ktorá mi hneď napadla, bola klasická NE555, ktorá mala v nádobách len pár mikroobvodov v DIP balení. Na internete je veľa schém, ktoré hľadajú dlho, zastavil sa pri tejto schéme a prirodzene si ju pre seba mierne pozmenil.
Vyrobil som transformátor s usmerňovačom na samostatnej doske, transformátor je zapojený do siete cez poistku na prúd 2A, transformátor na 19V, 1A. Mal som kľúč IRLZ44 a aplikoval.
Mimochodom, doska s plošnými spojmi so samotným regulátorom sa ukázala ako celkom kompaktná. Samozrejme, ak použijete rovinné časti, môžete zariadenie výrazne zmenšiť. Ale opakujem - urobil som z toho, čo bolo. Tu je samotná doska plošných spojov:
Zariadenie na čipe NE555 umožnilo implementovať pulzne šírkovo modulovaný regulátor výkonu, ktorý sa používa v spojení so zariadeniami napájanými jednosmerným prúdom. Má vysokú účinnosť, vysokú zaťažiteľnosť a široký rozsah napájacích napätí. Môže byť použitý na ovládanie rýchlosti otáčania jednosmerných kolektorových motorov, výkonu vykurovacie zariadenia, žiarovky, s maximálnym prúdom v závislosti od zdroja energie a výstupného kľúča.
technické údaje
Zariadenie a činnosť elektronického obvodu:
Zariadenie je zostavené na integrovanom časovači, zapnutom v režime generátora impulzov s konštantnou frekvenciou a výkonným MIS tranzistorom pracujúcim v kľúčovom režime. Pracovný cyklus a dĺžka impulzov sa mení polohou posúvača premenlivý odpor, to vám umožňuje upraviť pracovný cyklus PWM, a preto - priemerný výkon v zaťažení.
Napájacie napätie zariadenia nesmie presiahnuť 27V DC. Ako regulačný prvok je použitý MIS tranzistor pracujúci v kľúčovom režime. Keďže v otvorenom stave má odpor prechodu drain-source veľmi nízky odpor, na tranzistore sa uvoľňuje malé množstvo tepla aj pri spínaní prúdov 10A. Ale pre každý prípad som nainštaloval radiátor 50cm2. Namontoval som dizajn do puzdra z najbližšieho rádiového trhu:
Na prednom paneli sa nachádza potenciometer s gombíkom na nastavenie otáčok, indikátor napájania, prepínač napájania, držiak poistky, v ktorom je inštalovaná 2A poistka, ktorá chráni výstup regulátora pred preťažením resp. skrat. Svorkovnica - pre záťaž a samostatne konštantný tlak 20 V z usmerňovača, človek nikdy nevie, zrazu príde vhod.
Teraz to najdôležitejšie, elektromotor ... rozobral som mamin starý sovietsky fén (ďakujem mame za fén =)), vybral som odtiaľ elektromotor, kúpil na rádiovom trhu sadu mosadzných klieštinových svoriek a skúšal vŕtať.
