Показать сообщение отдельно
Непрочитано 17.11.2015, 18:07   #71
KIT67
Вид на жительство
 
Аватар для KIT67
 
Регистрация: 26.03.2010
Сообщений: 302
Сказал спасибо: 42
Сказали Спасибо 169 раз(а) в 82 сообщении(ях)
KIT67 на пути к лучшему
По умолчанию Re: Сверление печатной платы

Немного о самодельном сверлильном станке, успешно сверлящим печатные платы твердосплавными сверлами начиная от 0.1 мм.

Любителям сверл для печатных плат из стали Р6М5 (или если повезет Р18 ) можно дальше не читать, слишком геморройным им покажется следующее ниже решение.

Удивительно, но качественные твердосплавные сверла на али можно купить от 3.2 доллара за десяток ( набор 10 шт. от 0.1 мм до 1 мм http://ru.aliexpress.com/item/1-set-...rchweb201560_9 ), что сопоставимо по цене с обыкновенными стальными сверлами. Ради интереса внимательно рассмотрел под сильной лупой твердосплавное сверло всего 0.3 мм диаметром. Сверло имеет не только заточку, но и подточку режущих кромок! Подточка очень острая, с глянцевой поверхностью. Спираль сверла имеет переменный шаг. В общем не сверло а произведение искусства! Единственный и существенный недостаток этих сверл - они очень хрупкие. Малейшая радиальная нагрузка, и сверло ломается. Посему требования к центровке сверла в шпинделе очень высокие.

Собственно проблема всех сверлильных станков всегда упиралась в качественный шпиндель + цанговый патрон для сверла.

Есть в принципе неплохое решение для шпинделя, вот такой http://ru.aliexpress.com/item/C8-ER1...rchweb201560_9 цанговый патрон со шлифованным валом.
Резьбы на гайке и патроне тоже шлифованные.Подобный я себе купил для будущей сверлилки, когда получил, минут десять под лупой рассматривал патрон, за такие деньги получить такой качественный товар просто удивительно! (Еще долларов за 15-20 можно купить набор цанг вплоть до 7 мм, с шагом 0.5 мм)
Привод такого шпинделя проще всего сделать через ременную передачу.
Длинный вал, позволяет разнести подшипники, сведя биение к минимуму.
Правда на али есть еще коллекторные двигатели уже с цанговым патроном на валу http://ru.aliexpress.com/item/500W-d...08.4.13.SE7yIl
Но черт его знает какая там центровка получится, да и такой мощный двигатель для тонких сверл, как из пушки по воробьям.

И взяли меня сомнения на счет сверл малых диаметров, особенно 0.2 и 0.3 мм.
Кто то скажет и нафиг такая мелкота? Все упирается в диаметр контактных площадок переходных отверстий, особенно под брюхом корпусов микроконтроллеров типа TQFP с шагом 0.5 мм. Чем меньше диаметр переходной площадки, тем больше можно сделать переходных отверстий. Ну и соответственно чем меньше диаметр контактной площадки, тем меньше нужен диаметр отверстия.

Фирменные ЧПУ станочки для прототипирования печатных плат подобные такому как Protomat E33
Видео:
(самый бюджетный, всего то за 8500 евро )
ссылка на сайт производителя http://www.lpkf.com/products/rapid-p...n=protomat-e33, как правило регламентируют высокую скорость вращения шпинделя, наряду с его малым моментом инерции.

Именно малый момент инерции мне показался ключевым. Острое твердосплавное сверло при вхождении с слой текстолита может испытывать ударные вращательные нагрузки, и должно иметь
возможность слегка притормаживать под нагрузкой.

После очередных вечерних размышлений родилась следующая идея:
А что если сверло вставлять прямо в подшипник, и шкив надевать тоже прямо на сверло? Центровка сверла получается просто идеальной!
Были заказаны на али десять подшипников с диаметром внутренней обоймы 1/8 дюйма (3.175 мм)
http://ru.aliexpress.com/item/Non-st...rchweb201560_9
как у большинства хвостовиков твердосплавных сверл. Брали сомнения, насколько легко хвостовик сверла будет входить в подшипник.
Когда приехали подшипники, радости не было предела, все имеющися у меня сверла входили в купленные подшипники с легким натягом, точно так как и планировалось.

Сразу же на 3Д принтере из АБС были напечатаны тестовые шкив на двигатель, шкив на сверло, корпус для двух подшипников.
В качестве ремня была взята обыкновенная "резинка для денег". Шкив на двигатель диаметром около 60 мм, шкив на сверло диаметром около7.5 мм.
Попытка сверления куска текстолита толщиной 2 мм оказалась успешной, не смотря на то что корпус подшипника и двигатель удерживались двумя руками на весу, растягивая резинку между шкивами, а текстолит был зажат в тисках.

Сверло 0.3 мм диаметром входило в текстолит как в масло, слегка задерживаясь на медной фольге.

И все же окончательный вариант станка появился у меня только через 4 месяца.
В него собственно были добавлены:
Привод вертикальной подачи на шаговых двигателях,
общая плата управления на базе "народного" STM32F103.

Для привода шпинделя были докуплены:
муфта между ходовым винтом и шаговым двигателем
http://ru.aliexpress.com/premium/cou...ewCP=y&catId=0
Ходовой винт
http://ru.aliexpress.com/item/2-sets...rchweb201560_9
драйвер шагового двигателя
http://ru.aliexpress.com/item/Reprap...rchweb201560_9

линейный подшипник
http://ru.aliexpress.com/item/Free-s...rchweb201560_9
Шаговые двигатели были куплены на барахолке за недорого.
Шлифованный вал-направляющая 12 мм мне досталась от старого принтера,
в качестве приводных ремней был принят в дар от матерого ремонтника пакет с пасиками от старых видаков и магнитофонов.

Большинство кронштейнов-крепежей для сборки станка печаталось на 3д принтре из АБС и ПЕТ пластика.
На видео
Видео:

пробное сверление куска текстолита толщиной 1.5 мм, сверлом 0.9 мм. Напомню - вращение сверла осуществляется через обыкновенный магнитофонный пасик сечением 1х1 мм.
Более тонкие сверла "работают" еще быстрее. Сверла 0.1 все же экзотика, очень уж нежные, на текстолите толще чем 0.3 мм ломаются. Но в 0.3 мм текстолите сверлят отверстия на ура.

Дополнительным бонусом оказалась очень легкая смена сверла. Нужно всего лишь снять пасик со шкива сверла, вынуть сверло, и вставить новое, снова одев пасик. Разумеется на каждом сверле свой шкив заранее напрессован. К стати шкивы на сверла все таки пришлось заказать токарю из дюрали. На 3д принтере они получились недостаточно ровными, пасик неприятно дрожал, передавая вибрацию на всю конструкцию.
Сверло по вертикали удерживается сверху неодимовым магнитом, разумеется магнит не касается самого сверла. Помогло то что, хвостовики твердосплавных сверл сделаны из стали, и очень хорошо магнитятся в отличие от твердого сплава. Ко всему прочему был добавлен лазерый указатель точки сверления, из дешевого китайского лазерного указателя. Оказалось что на расстоянии 50-60 мм лазер можно фокусировать в точку диаметром всего около 0.2 мм. Правда пришлось занижать ШИМом ток лазера до десятков мкА, иначе точка была слишком яркой.
Примерная кинематика станка получилась такой

Готовый станок. По сравнению с рисунком кинематики на готовом станке другие приводные винты (сначала планировалось использовать обыкновенную шпильку М8, но движение оказалось очень медленным, было решено заменить на винты что указаны по ссылке выше. У них шаг резьбы 8 мм, сам винт из нержавейки, полированный, с четырех-заходной упорной резьбой. В итоге запросто можно получить скорость до 20 мм/с, что актуально при замене сверла и быстром подъеме шпинделя при окончании сверления. Теоретическое разрешение перемещения по вертикали (с учетом микрошага 1/16 получается 25 микрон. Реально же драйвер шагового двигателя дробит шаг неравномерно. Но все равно движение получается достаточно плавным.

Вид сверху.

Ручка справа - энкодер 512 положений на оборот.
Сверление инициируется кнопкой спереди (на фото, зелененькая в торце рабочего стола) или педалью.
При включении питания шаговые двигатели поднимают шпиндель в крайнюю верхнюю точку, определяемую оптопарами. Энкодером подбирается нулевое положение сверла. В управляющей программе предполагается выбирать скорость подачи сверления (в зависимости от диаметра сверла), толщину сверления, высоту подъема после сверления, счетчик просверленных отверстий для каждого из диаметров сверл. Хочу оценить примерный ресурс сверл такого типа. Уже можно управлять при помощи ручки энкодера яркостью лазерного указателя. Планируется так же контролировать скорость вращения сверла, дабы предохранить сверло от заклинивания. Если скорость вращения сверла падает - уменьшается автоматом скорость вертикальной подачи. Если сверло полностью останавливается - включается реверс и подъем сверла. Двигатель шпинделя умышленно запитан через источник тока на LM317. Ток ограничен на уровне 0.3А В результате стартует двигатель мягко, безударно. Сам двигатель коллекторный, на 24В, тихоходный, с большим количеством полюсов, и большим моментом на валу.
Уже реализовано засыпание станка через десять секунд после последнего нажатия на педаль. При этом отключается как двигатель шпинделя так драйверы шаговых двигателей.
Фото шпинделя
Видео смены сверла
Видео:

Сюда добавил еще общее фото шпинделя https://kazus.ru/forums/showpost.php...5&postcount=94
Продолжение следует...

Последний раз редактировалось KIT67; 18.11.2015 в 21:05.
KIT67 вне форума  
Эти 25 пользователя(ей) сказали Спасибо KIT67 за это сообщение:
airats (10.01.2016), akegor (17.11.2015), AlexPol (18.11.2015), baiderin (17.11.2015), b_raven (19.11.2015), dron220 (18.11.2015), Evg_55 (18.11.2015), Falconist (18.11.2015), Foto-Remont (18.11.2015), igor1000 (19.11.2015), laser532 (18.11.2015), leoblp (19.11.2015), messoft (18.11.2015), mikhail09p (17.11.2015), msng (18.11.2015), Nikom2009 (18.11.2015), pslebedev (18.11.2015), serg_42 (19.11.2015), Spruts (18.11.2015), Sukhanov (18.11.2015), timina (23.11.2015), vahegan (20.11.2015), VasMiP (24.11.2015), Борода88 (19.11.2015), Серж-Бегиннер (18.11.2015)