Автоматическая сверлилка для плат

Сверление текстолита — очень увлекательное занятие. Кто-то делает это вручную маленьким моторчиком, держа его прям в руке, кто-то использует дешевые стойки из известных строительных гипермаркетов совместно с дремелью и прочими свистелками, кто-то покупает полноценные сверлильные станки. Я прошел все эти этапы и каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Держать мотор в одной руке и плату в другой — верх садо-мазо. Дешевые стойки не отличаются точностью и надежностью. Сверлильный станок дорогой, да и как-то глупо на метровом девайсе сверлом 0.8мм дергать рычаг длиной 20см, крутя при этом здоровенный 400Вт мотор и редуктор. Оно вообще как-то не для этого.

В какой-то момент меня осенило. А почему собственно все мы двигаем сверло к плате и с ним весь инструмент, а не наоборот ? Прижать легкую плату к жестко закрепленному тяжелому инструменту. Без картинок звучит жутко да ?

Дело в том, что если я уж собрался изобрести сверлилку именно для плат, то ничего другого она сверлить почти не сможет. То есть по сути, для решения конкретно этой задачи мне нужно 3мм хода по высоте, минимальные прикладываемые усилия, высокая точность и высокая скорость. Смотрим что получилось:

https://www.youtube.com/watch?v=dv3-0saZGUw

Состоит из 5 напечатанных на 3д-принтере деталей: Верхняя держалка шпинделя, корпус, крышка корпуса, корпус кнопок, крышка корпуса кнопок. Специально для этого проекта была нарисована и сделана плата управления:

Использует модуль

и драйвер шагового мотора на A4988

Плата кнопок управления:

Она-то и вставляется в корпус кнопок, шлейф идет внутрь корпуса и соединяется с платой управления.

В итоге получается вот такой девайс:

Шпиндель около 1500р на алиэкспрессе, 300Вт, 12-48в, 0-12000rpm, цанги ER11. Я использую БП от ноутбука на 19В 5А — вполне достаточно и очень тихо.

Справа видна алюминиевая пластина 100*100*10мм (стол). К ней сделаны 4 направляющих 10мм диаметром. Сами направляющие имеют резьбу М6 и в пластину вкручиваются. При затяжке встают в строго вертикальное положение благодаря оставшейся круглой опорной плоскости.

На направляющие надеты шариковые модули

 под вал 10мм

Эти модули вставляются в корпус сверлилки и там приклеиваются, соблюдая перпендикулярность хода стола относительно корпуса. Стол с направляющими свободно движется вверх и вниз по этим модулям.

В центр «стола» приклеивается гайка М20, а на шаговый двигатель (1.8А 40мм NEMA17 вполне достаточно), который вставляется снизу, изготавливается ходовой винтик М20 с отверстием под ось шагового мотора. То есть стол стоит на месте. Шаговый двигатель вращает ходовой винтик внутри гайки и тем самым поднимает стол. В реальности получился подъем около 20мм. Мне из них нужно 3.5: зазор 1мм сверла над столом, 1.5мм текстолит и 1мм ниже текстолита. Тут важно, чтобы ходовой винт и в верхнем и в нижнем положении оставался целиком внутри гайки. Так обеспечивается перпендикулярность стола оси движения, не смотря на попытки его перекосить. Плату же я придерживаю к столу рукой и не всегда равномерно и по центру. Шаговому двигателю нужно совершить 1 оборот чтобы перенести стол на 1.5мм вверх или вниз. (шаг резьбы 1.5мм) Как вы понимаете, делает он это мгновенно.

Держалку шпинделя переделал. Сделал полукруглое усиление. Так… на всякий случай 🙂 Получилась вот такая швейная машинка:

Отверстие рядом с мотором под подсветку. Пока обхожусь без нее.

Сбоку держалка для сверл.

В итоге работает это так:

1. включаем устройство — стол едет до упора вниз
2. кладем плату на стол, жмем «ехать столом вверх» пока не будет нужный зазор до платы, гарантирующий безопасное ее перемещение по столу
3. жмем «фиксировать верх», то есть ниже установленного стол уже не поедет
4. жмем еще раз «ехать вверх» пока отверстие не будет сделано с нужной глубиной
5. жмем «фиксировать низ, то есть выше установленного стол тоже уже не поедет
6. стол сам возвращается вниз до нижнего установленного предела
7. теперь доступны 2 кнопки:
   1. при удержании стол медленно едет вверх до достижения заданной глубины сверления, при отпускании (в любой момент времени) возвращается в нижнее положение, освобождая плату. В этом режиме можно прицелиться и если не попадаешь — вовремя отпустить кнопку — стол поедет вниз в исходное положение.
   2. при коротком нажатии исполняется цикл «быстрое движение вверх до установленного предела — быстрое движение вниз до установленного предела», то есть сверлим автоматически. Режим боевой и не допускает ошибок в прицеливании. Нажал — отверстие готово. Не попал — твои проблемы 🙂

Осталось научиться хорошо прицеливаться и практически «протыкать» до 60 отверстий в минуту и больше. А самое интересное, как это работает, в видео:

Для желающих повторить скоро выложу 3d-модели и список деталей. Электрическая часть повторяется хоть на ардуине. Достаточно уметь обращаться с драйвером ШД и кнопками.