Pierwsze próby (wersję 1.0) wiertarki przeprowadziłem jeszcze dwa lata temu, potem z różnych powodów (zdrowotnych w znacznym stopniu) temat przeciągał się w czasie, nie byłem do końca zadowolony z efektów, aż w końcu postanowiłem ze dobrze by było zrobić coś takiego co mogłoby zainspirować innych - ostatecznie z problemem wiercenia płytek PCB do własnych projektów zmaga się bardzo wielu elektroników hobbystów czy jak ja Ich nazywam "Młodych Zdolnych".
Oczywiście - od czasu gdy można za w sumie niewielkie pieniążki zamówić profesjonalnie wykonane płytki do własnych projektów część hobbystów zamawia wykonanie płytek czy to w chinach czy nawet krajowych firmach, nie mniej jednak jest to, że tak powiem, "wyjście ostateczne".
Problemem jest tu przede wszystkim czas - na zamówione płytki trzeba czekać około dwóch tygodni. Ponadto sam projekt powinien być wykonany przy użyciu programu akceptowanego przez wykonawcę płytek - nie każdy "Młody Zdolny" ma czas (dwa tygodnie niby mało, ale jak czeka się na swój projekt z niecierpliwością by sprawdzić czy nie popełniliśmy błędów i zadziała ... to wieczność). Dlatego też moim zdaniem bardziej takim Młodym Zdolnym (a i nie tylko - sam wolę tak robić) bardziej pasuje (zwłaszcza przy wersjach testowych płytek i prostych układów elektronicznych) robić płytki w domu za pomocą termotransferu czy metody foto chemicznej. I po wytrawieniu powstaje problem - wiercenie otworów.
Owszem - wiertarki ręczne. Dremele, wiertarki na statywach są i były od dawna wykorzystywane - to "oczywista oczywistość", ale... Ale maja one kilka wad mimo ogromu zalet.
Jakich? Otóż z własnej praktyki (elektroniką zawodowo i w domu jako hobby zajmuję się od kiedy pamiętam) wiem, że największym utrudnieniem jest hałas (w wypadku wiertarki sieciowej na statywie) i po kilku minutach nawet wiercenia słuch nasz musi potem odpoczywać - szum w uszach to normalny objaw po zbyt głośnych minutach w hałasie. Z kolei wiertarki akumulatorowe w połączeniu z wiertłem o średnicy 0.8 czy nawet 1mm to niezbyt dobre połączenie - ponadto należy cały czas mieć uwagę na najwyższym poziomie - trafienie w maleńkie dziurki wiertełkiem, które może się złamać trzymając w ręku (jednak trochę ważącą) wkrętarkę... Wiadomo.
Dlatego też od dana już każdy kto zajmuje się elektroniką jako Hobby szuka jakiejś alternatywy - czy to w postaci Dremela czy maleńkich ręcznych wiertareczek NIBY TO DO DRUKU - "niby to do druku" ponieważ w tym zastosowaniu spisują się akurat najgorzej. Do szlifowania drobnych elementów, czy podobnych precyzyjnych prac - OK, ale każdy kto próbował wie o czym mówię.
Dlatego też każdy prędzej czy później zaczyna się zastanawiać nad wykonaniem własnej "specjalistycznej" wiertarki przeznaczonej tylko do wiercenia płytek drukowanych.
Są gotowe - ale koszt i wielkość... Odstręcza dość skutecznie, a poza tym coś co się zrobi samodzielnie, w dodatku"na miarę" potrzeb i możliwości - zdecydowanie więcej daje frajdy i na pewno będzie pożyteczne, chociażby jako doświadczenie zdobyte w trakcie budowy.
I tu dochodzimy wreszcie do sedna - w tym artykule chciałem podsunąć Wam kilka pomysłów na wykonanie takiej wiertarki.
ZAŁOŻENIA:
Założenia były zawsze takie same - ma to być mała (względnie) wiertarka z możliwie wysokimi obrotami (bo wiertła widiowe zdają egzamin w starciu z laminatem FR4 znacznie lepiej niż zwykłe HSS) możliwie łatwa w budowie i PRECYZYJNA - ten ostatni parametr dotyczy w szczególności konieczności zachowania idealnej prostopadłości wiertła w stosunku do płyty podstawy - na której podczas wiercenia leży płytka.
Dwa zdania wyjaśnienia odnośnie wymogów wierteł widiowych - Są one bardzo twarde, praktycznie nie wymagają ostrzenia, ale są kruche - zwłaszcza mało odporne są na poprzeczne siły - to wymóg jaki wyjaśnia prostopadłe prowadzanie wiertła. Ponieważ widiowe wiertła do PCB są kruche, nie można ich narażać na duże siły poprzeczne ale i osiowe - jak tego uniknąć? Zwiększając obroty. Im szybciej będzie się obracać wiertło tym ,paradoksalnie, lepiej dla niego. A że jest przy tym niezwykle twarde nawet szklany laminat nie jest w stanie go stępić -co w wypadku stosowania wierteł HSS czy nawet kadmowanych, jest na porządku dziennym.
Dlatego też wiertarki do PCB maja obroty rzędu kilku=dziesięciu tysięcy na minutę...
Tu kolejny problem - silnik. Na szczęście dziś takie silniki są łatwo dostępne - Tu warto poszukać (najlepiej jednak na Aliexpress - tam jest największy wybór) silnika na łożyskach tocznych (zdecydowanie bardziej odporne na zużycie i przy okazji... cichsze!) o obrotach rzędu co najmniej (!) 10 000 /min.
Przykładowy taki silnik:
Moc jest tu już na drugim miejscu (Należy szukać wśród silników o max mocy 50-góra 100W - więcej naprawdę nie potrzeba) - raz, że średnica wiertła niewielka, a dwa; że wysokie obroty pozwalają na zmniejszenie mocy. Najwygodniejszy w aplikacji będzie silnik szczotkowy na prąd stały - w zależności od własnych zasobów na 12 lub 24V - jeśli nie dysponujemy zasilaczem mogącym dostarczyć takiego napięcia i mocy (prąd podczas włączenia wielokrotnie większy od prądu nominalnego - trzeba o tym pamiętać w wypadku zasilacza impulsowego może to być problem) należy niestety albo zakupić "gotowca, albo - wykonać samodzielnie. Wierzę, że każdy elektronik hobbysta ma w swoich "przydasiach" co najmniej jeden transformator idealny do takiego zastosowania l;ub zasilacz impulsowy.
Jedna problem mamy z głowy. Wiemy gdzie szukać i na co zwracać uwagę podczas szukania odpowiedniego silnika.
Kolejny element jaki należy zakupić to odpowiedni uchwyt wiertarski - i tu również Aliexpress pomyślało o nas - hobbystach i ma w ofercie dwa najbardziej odpowiednie;
Pierwszy z nich to uchwyt wiertarski na kluczyk (taki jak w "prawdziwej" wiertarce) mogący pracować z wiertłami o średnicy od 0,3mm do 4mm (już kiedyś przedstawiłem taki w jednym z tematów).
Drugi to jeszcze mniejszy ale równie dobry dla naszych zastosowań uchwyt zaciskany ręcznie :
Koszt do ok. 10 (!) złotych...
Należy zwrócić uwagę (w wypadku poprzedniego uchwytu również!), by tuleja mocująca na osi silnika miała otwór o średnicy odpowiadającej średnicy wału silnika jaki posiadamy/zamierzamy kupić. Typowe interesujące nas średnice to 3,17mm i 5mm - co prawda są i silniki (i tuleje do uchwytów) z osią średnicy 2mm ale te są już zbyt małej mocy i nas nie interesują.
W zestawie otrzymujemy kluczyk ampul odpowiedni do śrubek w uchwycie (mocujących uchwyt na osi silnika). Nie polecam wymieniać ich na inne (M3) z powodu możliwości braku odpowiedniego wyważenia - przy obrotach rzędu 10000 nawet ułamek grama różnicy wprowadza całość w ogromne wibracje - a tego nie chcemy - wiertło widiowe jest kruche...
Mamy silnik, mamy uchwyt - wypadałoby jakoś wymyślić jak ten tandem mocować w sposób umożliwiający płynne i precyzuje poruszanie nim w dół i górę, a za to bez żadnego ruchu na boki... Tu znów na przeciw naszym problemom wyszedł Aliexpress oferując ... szynę łożyskowaną na łożyskach liniowych:
Długość jaka nam będzie przydatna to ok. 15 cm. Tego rodzaju szyna ma same zalety - niezwykle lekko przesuwa się po niej (tu jest już w komplecie) wózek, a przy tym luzy są pomijalnie małe - zwłaszcza te poprzeczne na których nam szczególnie nie zależy... Gdyby co - wózki są dostępne w różnych wielkościach (długość/szerokość) - najlepiej wybrać dłuższy i na tyle szeroki by bez problemu można było solidnie zamocować na nim kątownik z silnikiem.
Ten kątownik - niestety nie dostępny w postaci "gotowca" należy wykonać samodzielnie - ja zrobiłem go z kawałka fabrycznego kątownika aluminiowego o grubości ścianki 4mm - jest wystarczający solidny i z cała pewnością nie będzie się odkształcać podczas nawet wiercenia dużych otworów z dużą siłą.
Musimy jedynie precyzyjnie wywiercić w nim potrzebne otwory - do mocowania na wózku i mocowania samego silnika:
I dochodzimy do najważniejszego wyzwania - wykonania statywu.
Jak widać na zdjęciach zastosowałem ... płytę wiórową, a ściślej znalezioną półkę z jakiegoś regału. Ma taka półka jedną niezaprzeczalną zaletę - Kąty proste! Teraz trzeba tylko tak wymyślić konstrukcję by wykorzystać prostopadła płaszczyzny - dzięki temu mamy najważniejszy problem z głowy - zapewnienie idealnego kąta prostego pomiędzy wiertłem a płytką.
Za pomocą dobrej ekierki wyznaczamy kąt prosty i przykręcamy szynę z silnikiem na takiej wysokości ponad blatem by wiertło widiowe zagłębiło się pod górną płaszczyznę płyty o kilka milimetrów. Potem wystarczy już tylko doprowadzić przewody zasilające (tu uwaga - silni pobiera spory prąd - kable muszę mieć odpowiedni przekrój i to najlepiej z zapasem. A z racji na to, że silnik z dolutowanymi przewodami będzie często się przemieszczać góra - dół - kabel musi być też elastyczny. Wybrałem przewód głośnikowy 1,5mm2 Póki co wytrzymuje bez problemów - na wszelki wypadek zostawiłem sporą pętlę by zapewnić łagodny kąt zaginania przewodu.
Jak widać na zdjęciach konstrukcja nie jest taka duża - ponadto kształt bocznych ścianek (podcięcie) umożliwia wiercenie nawet naprawdę sporych płytek
Pewnym udogodnieniem jakie podpatrzyłem w jakiejś firmie kilkadziesiąt lat temu, jest podświetlenie stołu roboczego, a ściślej otworu w nim, w który wpada wiertło białą LED (zasilanie "podebrane" z zasilania silnika). Taki prosty patent przyczynia się do łatwiejszego celowania wiertłem w środek otworu - laminat jest półprzezroczysty i ścieżki idealnie kontrastują z podświetlaną powierzchnią.
Wózek z silnikiem podwiesiłem na dwóch sprężynkach dobranych tak, by lekko chodził i jednocześnie opuszczenie go do samego dołu było możliwe jednym palcem.
Tak to wygląda w praktyce:
Najładniej nie wygląda, ale zadanie spełnia bardzo dobrze, co widać na filmie:
Oczywiście - sama konstrukcja statywu to wyłącznie moja propozycja mająca na celu wykorzystanie silnika, szyny i uchwytu, oraz pokazanie na co należy zwrócić uwagę podczas budowy własnej wiertareczki - czy ktoś wykorzysta mój pomysł czy zrobi to po swojemu (może lepiej?) - nie mam wpływu, jednak będzie mi bardzo miło jeśłi pomogę chociażby w niewielkim stopniu rozwiązać problem wiercenia płytek.
Jeśli coś pozostało nie wyjaśnione do końca - proszę pisać. Na pewno postaram się odpowiedzieć i doradzić najlepiej jak będę potrafił.
Pozdrawiam.
Fajne? Ranking DIY
