Miniwiertarka do PCB

mt_ignore

Wstęp

Nawet jeśli większość swoich układów elektronicznych wykonujesz w technologii SMD prędzej czy później musisz wykonać kilka otworów. Jeśli mają średnicę ok. 1mm i więcej w zasadzie nie ma problemu. Większość wiertarek, wkrętarek z funkcją wiertarki, itd. takie wiertła obsługuje. Jednakże jeśli otwór ma być mniejszy niż 0,8mm to nie jest to takie proste. A jeśli ma mieć mniej niż 0,6mm to zaczyna to być problemem. Sam zanim wykonałem opisywaną miniwiertarkę zużyłem 3 popularne Vellemany.

Na rynku dostępnych jest wiele tzw. miniwiertarek, ale:

  • jeśli są tanie to dość szybko okazuje się, że:
    • w miarę pewnie chwytają wiertła o średnicy powyżej 0,8mm. Mniejsze nie są chwytane i/lub wykazują bicie osiowe co z reguły kończy się złamaniem wiertła,
    • mechanizm mocowania ulega dość szybkiemu zużyciu (zwłaszcza przy wielokrotnym używaniu wierteł o małej średnicy),
    • mają niewielką moc, co powoduje, że przy wierceniu otworów większych niż 2mm zaczynamy napotykać na kłopoty,
  • tych wszystkich wad pozbawione są miniwiertarki drugiej grupy, tzn. te które nie są tanie. Pomijając fakt, że ich cena z reguły zbliżona jest do 200PLN, to często też (z mojego punktu widzenia) jedną z wad są gabaryty, ciężar oraz gruby, nieodłączalny) przewód zasilający. Co ciekawe wymagają niestandardowych statywów, których ceny również przyprawiają o zawrót głowy.

Na jednym z portali aukcyjnych zauważyłem, że dostępne są głowiczki wiertarskie (futerka) w rozsądnej cenie. Mam nadzieję, że ich cena nie wzrośnie. Niestety pierwsza próba wykorzystania jej z miniwiertarką Dremel zakończyła się niepowodzeniem. Koniecznym było wykonanie we własnym zakresie trzpienia, będącego jednocześnie mocowaniem do osi silnika elektrycznego. I udało się. Tak zbudowałem miniwiertarkę, która:

b_150_0_16777215_00_images_warsztat_elek_miniwier_wiert01.jpg

  • pozwala wiercić (laminat epoksydowy, tworzywa sztuczne, drewno, aluminium, itp.) wiertłami w zakresie 0,4mm do 3,2mm,
  • zapewnia lepszy komfort pracy ze względu na lepiej usytuowany włącznik oraz możliwość sterowania z regulatora obrotów.
  • wiertarka jest niewiele dłuższa od miniwiertarki Velleman,
  • lepiej leży w ręce, bo jest lepiej wyważona i ma większą średnicę
  • możliwe jest wykorzystanie standardowych statywów do wiertarek o średnicy uchwytów 43mm.

Założenia

Przymierzając się do budowy wiedziałem, że podstawowymi elementami mojej konstrukcji będą:

  • opisany już uchwyt wiertarski oraz
  • silnik szybkoobrotowy pracujący pewnie w zakresie napięć 8-14V.

Koszt obu elementów nie przekroczył 60zł. Pozostało wykonanie trzpienia do głowiczki. Niestety w Olsztynie nie znalazłem zakładu ślusarskiego, który byłby w stanie wytoczyć mi to czego oczekiwałem. Zwłaszcza jeśli chodzi o precyzję wykonania.

Wykonanie trzpienia futerka

Głównym problemem jest to, że głowiczka ma gwint M6/0,75. Miałem szczęście - obyło się beznakładowo (pomoc koleżeńska, opłata chmielowa). Nowe narzynki M 6x0,75 HSS dostępne są w cenie ok. 16zł. Uznałem, że wystarczająco wytrzymałym materiałem na trzpień będzie mosiądz. Chodziło też o łatwość jego obróbki i lutowania. I tak do budowy trzpienia wykorzystałem:

  • grubościenną rurkę mosiężną: średnica zewnętrzna 6mm, wewnętrzna 3mm. Do wykonania trzpienia potzrba rurki długości ok. 20mm, ale ja obrabiałem odcinek o długości 40mm. Istotnym jest zwłaszcza centryczne nagwintowanie rurki.
  • nakrętkę mosiężną M6,
  • szeroką (średnica 14,5mm) podkładkę mosiężną M6.

Myślę, że zdjęcie (po prawej) może wyjaśnić wszelkie wątpliwości konstrukcyjne. Kolejność etapów wykonania trzpienia była następująca:

Budowa trzpienia

  • nagwintowanie (M6/075) rurki mosiężnej. Nagwintować należy nieco (2mm) więcej niż wynika to z konieczności wysuwania szczęk futerka. Ostateczną regulację wykonuje się po złożeniu całości,
  • rozwiercenie otworu wewnętrznego nakrętki M6 do średnicy 6mm,
  • mój silnik miał ośkę o średnicy 3,2mm. Ze względu na różnicę w twardości łatwiejszym rozwiązaniem było rozwiercenie otworu w rurce na długości ok. 12mm,
  • wlutowanie rurki w nakrętkę (winna wystawać tak by po dodaniu podkładki możliwe było spiłowanie rurki "na gładko". Nawiercenie na jednym z występów nakrętki (konieczne spiłowanie ostrej krawędzi) otworu 2,8mm, a następnie nagwintowanie go gwintownikiem M3,
  • "radełkowanie" krawędzi podkładki i sklejenie z resztą trzpienia żywicą epoksydową. Spolerowanie dolnej powierzchni trzpienia. Podkładka (i radełkowanie wykorzystywania jest przy kontrowaniu głowiczki podczas montowania wierteł.

Dokładność na tym etapie prac ze wszech miar popłaca. Przed założeniem trzpienia zeszlifuj koniec osi silnika. Można pójść na skróty, ale wolałem usztywnić czoło wiertarki poprzez dodanie krążka z laminatu epoksydowego.

Ośka

Po zamontowaniu głowiczki z trzpieniem na osi silnika okazało się, że nie ma żadnego bicia osiowego, a wiertarka bez problemu wierci otwory do 3,2mm. Pozostało więc już "tylko" wykonanie obudowy.

Wykonanie obudowy miniwiertarki

W przypadku wielu konstrukcji amatorskich okazuje się, że wykonanie dobrej obudowy jest co najmniej równie pracochłonne co wykonanie układu zasadniczego. Postanowiłem w tym przypadku działać inaczej. Wiadomym było, że od precyzji (dopasowania do silnika) zależy komfort przyszłej pracy. Dlatego też postanowiłem obudowę wykonać "metodą chałupniczą" z wykorzystaniem czegoś co roboczo nazwałem "kompozytem".

b_150_0_16777215_00_images_warsztat_elek_miniwier_wiert03.jpg

Etapy wykonania obudowy miniwiertarki

Jakkolwiek niektóre z etapów mogą się wydać dziwne, a wykorzystywane materiały zaskakujące zapewniam, że poniższy opis dotyczy procedury, którą rzeczywiście zrealizowałem. Ale po kolei:

  • do wykonania potrzebne nam będą: papier A4 (offsetowy o gramaturze ok. 80g), karton (o gramaturze 230g), nici bawełniane, szpagat lniany (1mm), taśma z włókna szklanego (gram. 280, szer. 5cm),laminat epoksydowy (4x4cm), sklejka modelarska (3mm),
  • kleje: Vikol, polistyrenowy, żywica epoksydowa,
  • włącznik kołyskowy ON/OFF - 1szt., mikroprzełącznik krańcowy z dźwignią 30mm - 1szt., gniazdo zasilania 5,5/2,5mm (do obudowy)
  • śrubki M3/8mm - 2szt, blachowkręty M2,5/10mm - 2szt..

Do dzieła:

Warstwy

  1. 4 kartki A4 (papier offsetowy) potnij wzdłuż na 4 paski szerokości ok. 52mm. Na jednym z nich w odległości ok. 5mm od (krótszej) krawędzi narysuj ołówkiem linię prostą. Ten pasek (na sucho) papieru owiń wokół silnika. Owiń tak, aby otrzymana papierowa tuleja (dalej będę ją nazywał tuleją) swobodnie przesuwała się na silniku. Końcówkę paska z kreską posmaruj delikatnie klejem Vikol, sklej i zabezpiecz przed rozwinięciem nicią bawełnianą. Zwróć uwagę, by papier nie był pofałdowany i by klej nie skleił papieru z korpusem silnika. Pozostaw do wyschnięcia.
  2. usuń nić bawełnianą. Posmaruj powierzchnię tulei klejem Vikol i nawiń kolejny pasek papieru. Po nawinięciu pierwszego zwoju posmaruj dokładnie powierzchnię paska tak aby dokładnie pokryć całą jego powierzchnię. Jego nawinięcie to ok. 2 zwoje. Zwróć uwagę na to, by brzegi kolejnych pasków pokrywały się. Pozostaw do wyschnięcia. Najlepiej na 24h.
  3. W czasie klejenia tuleja nieco się zaciśnie. Sprawdź czy nadal możliwe jest jej przesunięcie wzdłuż korpusu silnika. Tuleja winna dać się przesuną ciasno (bez luzów). Jeśli jednak zacisnęła się zbyt mocno przetnij ją wzdłuż skalpelem. Podłóż między korpus a tulęję wzdłuż rozcięcia wąski pasek papieru i naklej kolejny pasek papieru. Naklejaj kolejne warstwy do czasu otrzymania tulei o grubości ok. 1,5mm. Pozostaw do całkowitego wyschnięcia (ok. 24h).
  4. Posmaruj powierzchnię tulei klejem (lakierem) polistyrenowym i naklej kolejny pasek papieru. Zabezpiecz przed rozwinięciem nicią bawełnianą.
  5. Zdejmij nić i posmaruj powierzchnię tulei żywicą epoksydową. Naklej kolejny pasek papieru. W celu zmniejszenia lepkości żywicy (co spowoduje lepsze wysycenie nią papieru), a także przyspieszenia procesu żelowania żywicy podgrzej klejone powierzchnie przy pomocy suszarki do włosów. Żywica stanie się rzadka i wsiąknie w papier. Po częściowym zżelowaniu (żywica nie klei się do palców, ale jest miękka) ponownie pokryj powierzchnię papieru żywicą i ściśle nawiń na powierzchnię tulei szpagat lniany. Powtórz proces podgrzewania suszarką.
  6. Sprawdź średnicę uzyskanej tulei. Nie powinna przekroczyć 41mm. Następnie tuleję smarujemy żywicą i owijamy ją taśmą z włókna szklanego tak by tuleja miała średnicę ok. 43mm. Żywicę ogrzać suszarką. Proces laminacji żywicą powtórzyć do chwili gdy uzyskamy w miarę gładką powierzchnie i zbytnio nie przekroczymy średnicy 43-44mm. Tuleję pozostawiamy do czasu zżelowania żywicy (co najmniej 24h). Następnie szlifujemy powierzchnię tulei do uzyskania średnicy 43mm.
  7. Wyjmujemy silnik z tulei i wydzieramy tę (wewnętrzną) warstwę papieru, która nie była przyklejona. Wnętrze tulei przecieramy drobnoziarnistym papierem ściernym. Mierzymy wewnętrzną średnicę. U mnie było to ok. 39,4mm.
  8. Wycinamy z laminatu epoksydowego krążek o tej średnicy. Winien ciasno wchodzić do wnętrza tulei. Wiercimy w nim wszystkie niezbędne otwory. Jakkolwiek wykonałem otwory wentylacyjne, to okazały się one zbędne. Przykręcamy płytkę laminatu do silnika i wsuwamy do tulei. Po sprawdzeniu dokładności pasowania na obwodzie z zewnątrz punktowo nanosimy żywicę i pozostawiamy (ośką do dołu) do zżelowania. Warto sprawdzić, czy nie przykleiliśmy silnika do tulei?! Po zżelowaniu żywicy wyjmujemy silnik i ostatecznie przyklejamy krążek laminatu do tulei. Od zewnętrznej strony laminat pokrywamy również warstwą żywicy.
  9. Tak jak tworzyliśmy tuleję teraz oklejamy tuleję zgodnie (tj. na zakładkę) z powyższym rysunkiem. Z tym, że teraz zamiast papieru używamy kartonu. Paski kartonu naklejamy do uzyskania średnicy ok. 49mm.
  10. Następnie na tę część nakładamy cienkościenną tuleję metalową czyli... odpowiednio przycięty (i pozbawiony dna) pojemnik lakieru do włosów. Nadaję on dodatkową sztywność, okrągły kształt oraz punkty do zaczepienia do mocowania tylnej zaślepki.

b_150_0_16777215_00_images_warsztat_elek_miniwier_wiert06.jpgb_150_0_16777215_00_images_warsztat_elek_miniwier_wiert07.jpg

Pozostaje już tylko wykonanie tylnego dekielka (u mnie sklejka), zamocowanie włączników, gniazda zasilania, wykonanie połączeń i wiertarka gotowa.

I to by było na tyle...

Jeśli jesteś zainteresowany tym co jeszcze udało mi się zrobić z lutownicą w ręku zapraszam do Warsztatu krótkofalowca

Informujemy, iż w celu zebrania informacji o popularności portalu oraz identyfikacji IP odwiedzających korzystamy z informacji zapisanych za pomocą… plików cookies na urzą…dzeniach koń„cowych użytkowników. Pliki cookies użytkownik może kontrolować‡ za pomocą… ustawień„ swojej przeglą…darki internetowej. Dalsze korzystanie z naszego serwisu internetowego, bez zmiany ustawień„ przeglą…darki internetowej oznacza, iż użytkownik akceptuje stosowanie plików cookies. W celu uzyskania więcej informacji zapoznaj się z Polityką prywatności. Akceptuję ciasteczka (cookies) tej strony. By dowiedzieć się więcej o ciasteczkach (cookies) oraz jak je usunąć zajrzyj na stronę o polityce prywatności.

  Akceptuję ciasteczka z tej strony.
EU Cookie Directive Module Information