プリント基板用の自作ボール盤です。自作プリント基板用ボール盤基板ボール盤

PCB に穴を開ける最も簡単な方法は、ドリルチャックが取り付けられたモーターを手に持つことです。同時に、ドリルが複数回壊れ、すべてのアマチュア無線家は自分の考えの中で自分を叱りました、そして次回「シグネット」を作るとき、彼は間違いなくこのプロセスで何かを変えたいと思っていました。即席の手段で何かを作るか、既製のものを購入するかは、誰もが自分で決定します。それはすべてアマチュア無線家の居住地によって異なります。たとえば、遠く離れた田舎では、主要センター、この状況から抜け出す最善の方法は、マシンを自分で作ることです。

このような機械の主な要件は、そのタスクに対処できること、および誰もがアクセスできる機会があるわけではないため、その製造に複雑な回転部品を必要としないことです。旋盤。提案しますシンプルなデザインインターネットで見た、自宅作業場用のボール盤ですが、自宅で再現するのは難しくありません。残念ながら、このデザインの作者を私は知りません。もし彼が現れたら、喜んでここに彼の名前を示し、シンプルなデザインに感謝の意を表したいと思います。機械の寸法。ベース140x90 mm、高さ150 mm。それはそのタスクに非常にうまく対処し、デスクトップ上で占有するスペースはほとんどありません。このような寸法により、幅150〜170 mmまでのボードに穴を開けることができます。（ボードの長さに制限はありません）アマチュア無線の練習には十分です。

機械のベースは、少なくとも 6 ～ 8 mm の厚さの入手可能な材料で作られています。 textolite、getinaks、金属、合板から作ることができます。合板を使用する場合は、少なくとも10 mmの厚さがある方が良いです。ベースの寸法は上に示されていますが、必要に応じてベースと他の部品の両方の寸法を変更できます。将来的には、サイズを単に示すことにします。構造全体はU字型のスタンド上に組み立てられますが、そのためには構造全体が弾まないように十分な強度を確保するために厚い材料を使用する必要があります。

このデザインでは幅 25 mm の金属ストリップを使用します。そして厚さは4〜5mmです。全長は140～150mmです。 U字型に曲げて、ベースへの取り付けは30mm、高さ40mm、残りの長さは70〜80mmです。
ラックには 3 つの穴が開けられており、底部の 1 つはベースに取り付けるため、上部の 2 つは垂直ピン用です。長さ100mm、直径5mmのロングピン。

長いピンにスプリングが取り付けられています。短いピンには、スタンドにピンを取り付けるための両側と、ロックナット用の上部にネジが切られています。モーターが取り付けられた可動部分は、この 2 本のピンを中心に動きます。スプリングは、エンジンとともに可動部分の重量を持ち上げられるほどの剛性を持たなければなりません。

可動部分は少なくとも厚さ 1.5 ～ 2.0 mm、幅 20 mm の金属ストリップでできています。ストリップの全長は 100 mm、折り畳んだ寸法は 20x40x40 mm です。太いピン用の貫通穴と細いピン用の穴が開けられます。ちなみに、ピンは同じ直径で作ることができますが、主なことは、ドットマトリックスプリンターのシャフトなど、材料が十分に硬いことです。エンジンを取り付けるためのクランプは、既存のエンジンの直径に応じて、アルミニウム板で作られています。 DPM-30マシンに使用されているエンジンを持っています。

このようなエンジンに電力を供給するには、12 ボルト電源で十分ですが、最も重要なことは、そのためのモーター制御回路を作成する必要があることです。これは、負荷がなければモーターがゆっくりと回転し、ドリルがボードに触れるとフルパワーで動作し始めるようにするためです。このようなスキームは好きなだけあります。たとえば、ここから選択できます。私の意見では、後者を収集する方が良いと思います。
正直に言うと、私はまだそのような回路なしでそれを使用していますが、調整可能な電源を備えており、一時停止中は単に電圧を外しています。

ホルダー付きレバー、デザインは写真ではっきりと見えます。ホルダーに固定してラックに取り付けます。

可動部分を固定し、ナットでロックします。

さて、それだけです。残っているのは、この構造全体をベースに固定し、利用可能なモーターを可動部分のクランプで固定し、ドリルを固定して作業を開始することだけです。
はい、私は妻から熱い皿用の使用済みコルクスタンドを「没収」し、そこからプリント基板用のアタッチメントを切り出し、それをベースに接着しました。そうすることで、シグネットに穴を開けるときにドリルがベースに届かないようにしました。

皆さんの仕事の幸運とご多幸をお祈りします。

追伸はい、ドリルについても少しお話したいと思います。
怠け者にならずに、自分の仕事のためにグラスファイバーに穴を開けるための特別なドリルを見つけてください。当社のドリルは VK6M 合金で作られており、通常は同じ直径のシャンクを持ち、ドリル自体は 0.7 ～ 2.0 です。ドリルで開けた穴は、普通のドリルで開けた穴よりもずっとまともで、こんな感じです。

輸入品もこんな感じです。
これは宣伝のためではなく、仕事の利便性と楽しみのためです。
最初に普通のドリル（金属用）でボードに穴を開けましたが、数個の穴をあけると非常に鈍くなり、十数個の穴をあけると完全に使用できなくなりました。その後、そのようなドリルについて知り、見つけて購入しました（ちなみに価格）、20〜50ルーブルの範囲内です）。私は彼らと一緒にドリルしようとしました - 天と地。アマチュア無線家のレビューによると、1 つのドリルで、不注意な取り扱いで破損するまで、数年間 (数千の穴) の回路基板の穴あけに使用できるとのことです。

ただし、これらのドリルはハンドドリルには適していません。穴を開けようとすると（ちょっとした歪みで）すぐに壊れてしまいます。つまり、機械で長時間確実に穴あけすることができるだけであり、チャックに振れがあってはならず、チャックにクランプされたドリルが適切に中心に配置されている必要があります。そうすれば耐久性も保証されます。

PCB ボール盤はミニ機器のカテゴリーに属します特別な目的。必要に応じて、入手可能なコンポーネントを使用してそのようなマシンを自分で作成できます。専門家なら誰でも、生産現場でそのようなデバイスを使用せずにそれを行うのは難しいことを確認するでしょう。電気製品、その回路要素は特別なプリント基板に実装されています。

ボール盤に関する一般的な情報

ボール盤は、材料から作られた部品を効率的かつ正確に加工するために必要です。さまざまな素材。高精度の加工が必要な場合（穴あけ加工も同様）から、技術的プロセス手作業を可能な限り排除する必要がある。自家製の問題を含め、誰でも同様の問題を解決できます。硬い材料を加工する場合、オペレーター自身の努力では十分ではない穴を開ける場合、機械設備なしで穴を開けることは事実上不可能です。

ベンチトップ型ベルト駆動ボール盤の設計 (クリックして拡大)

どのボール盤も、支持要素上で相互に安全かつ正確に固定された多くのコンポーネントから組み立てられた構造です。これらのノードの一部は次のように固定されています。耐荷重構造厳密に固定されており、一部は 1 つまたは複数の空間位置に移動および固定できます。

加工プロセスを保証するボール盤の基本機能は、切削工具であるドリルの回転と垂直方向の移動です。多くの現代のモデルこのような機械では、切削工具を備えた作業ヘッドも水平面内で移動できるため、この装置を使用して部品を移動せずに複数の穴をあけることができます。さらに、最新のボール盤には自動化システムが積極的に導入されており、生産性が大幅に向上し、加工精度が向上しています。

以下に、例として、ボードのいくつかの設計オプションを示します。これらの図はいずれも、マシンのモデルとして機能します。

プリント基板穴あけ加工装置の特長

プリント基板穴あけ機は、穴あけ装置の一種です。小さいサイズそこで加工される部品はミニデバイスのカテゴリーに属します。

無線アマチュアなら誰でも、プリント基板が無線機を取り付ける基盤であることを知っています。構成要素電子的または電気図。このような基板はシート状の誘電体材料で作られており、その寸法は基板上に配置する必要がある回路素子の数に直接依存します。プリント回路基板は、そのサイズに関係なく、回路要素の互いに対する正確かつ信頼性の高い位置決めと、それらの要素間の電気信号の通過の確保という 2 つの問題を同時に解決します。

プリント回路基板が作成されるデバイスの目的と特性に応じて、少数または膨大な数の回路要素を収容できます。それぞれをボードに固定するには、ドリルで穴を開ける必要があります。回路の要素が正しく配置されるかどうか、また組み立て後に完全に機能するかどうかを決定するのはこの要素であるため、このような穴の相互位置の精度には非常に高い要求が課されます。

プリント基板の加工の難しさは、現代の基板のほとんどが電子部品寸法が小型であるため、配置する穴の直径を小さくする必要があります。このような穴を形成するには、極小工具（場合によっては極小工具）が使用されます。従来のドリルを使用してこのようなツールを使用して作業することができないことは明らかです。

上記のすべての要因により、プリント基板に穴を形成するための特別な機械が開発されました。シンプルな設計でありながら、この工程の生産性を大幅に向上させ、高い加工精度を実現します。簡単に手作りできるミニボール盤を使用すると、さまざまな電子・電気製品の組み立てに使用されるプリント基板に素早く正確に穴を開けることができます。

プリント基板に穴を開ける機械はどのように機能するのでしょうか?

プリント基板に穴を形成するための機械は、小型サイズとその設計のいくつかの特徴において従来の穴あけ装置とは異なります。そのような機械の寸法（製造用のコンポーネントが正しく選択され、設計が最適化されている場合は、自家製のものを含む）が30 cmを超えることはめったにありません。当然のことながら、重量はわずかです - 最大5 kg。

自分の手でミニボール盤を作成する場合は、次のコンポーネントを選択する必要があります。

支持フレーム。
安定化フレーム。
作業ヘッドの動きを保証するバー。
衝撃吸収装置。
作業ヘッドの動きを制御するためのハンドル。
電気モーターを取り付けるための装置。
自分自身電気モーター;
パワーユニット。
コレットとアダプター。

機械部品の図面（クリックすると拡大します）

これらすべてのコンポーネントが何のためにあるのか、そしてそれらから自家製のミニマシンを組み立てる方法を理解してみましょう。

ミニボール盤の構成要素

DIY ミニボール盤は互いに大きく異なる場合があります。それはすべて、製造にどのようなコンポーネントや材料が使用されたかによって異なります。ただし、そのような機器の工場製モデルと自家製モデルはどちらも同じ原理で動作し、同様の機能を実行するように設計されています。

構造の耐荷重要素はベースフレームであり、掘削プロセス中の機器の安定性も確保します。この構造要素の目的に基づいて、フレームを金属フレームで作成することをお勧めします。その重量は、他のすべての機器コンポーネントの総質量を大幅に超える必要があります。この要件を無視すると、システムの安定性を確保できなくなります。手作りの機械これは、必要な穴あけ精度が達成できないことを意味します。

掘削ヘッドが取り付けられる要素の役割は、移行安定化フレームによって実行されます。金属のストリップまたはコーナーから作るのが最適です。

バーと衝撃吸収装置は、ドリリングヘッドの垂直方向の動きとそのバネ荷重を確保するように設計されています。任意の構造をそのようなバーとして使用できます（ショックアブソーバーで固定することをお勧めします）（唯一重要なことは、それに割り当てられた機能を実行することです）。この場合、強力な油圧ショックアブソーバーが役に立ちます。このようなショックアブソーバーがない場合は、バーを自分で作るか、古いオフィス家具から取り外したスプリング構造を使用できます。

ドリリングヘッドの垂直方向の動きは特別なハンドルを使用して制御され、その一端はミニボール盤の本体、そのショックアブソーバまたは安定化フレームに接続されています。

エンジンマウントは安定化フレームに取り付けられています。木製ブロックやクランプなどのこのような装置の設計は、構成と状況によって異なります。デザインの特徴プリント基板用のボール盤のその他のコンポーネント。このようなマウントの使用は、確実な固定の必要性だけでなく、電動モーターのシャフトを移動バーから必要な距離に移動する必要があるという事実によっても決まります。

自分で組み立てるミニボール盤に搭載できる電動モーターを選択すれば問題ありません。駆動装置としては、小型ドリル、カセットレコーダー、パソコンのディスクドライブ、プリンターなどの不要になった機器の電動モーターを使用することができます。

見つかった電動モーターの種類に応じて、ドリルを固定するためのクランプ機構が選択されます。これらの機構の中で最も便利で多用途なのは、コンパクトなドリルのチャックです。適切なカートリッジが見つからない場合は、コレット機構を使用することもできます。非常に小さなドリル (またはマイクロサイズのドリルでも) を保持できるように、クランプ装置のパラメータを選択します。クランプ装置をモーターシャフトに接続するには、アダプターを使用する必要があります。アダプターの寸法と設計は、選択した電気モーターのタイプによって決まります。

ミニボール盤にどの電気モーターを取り付けたかに応じて、電源を選択する必要があります。この選択を行うときは、電源の特性が電気モーターの設計対象となる電圧および電流パラメータに完全に対応しているという事実に注意する必要があります。

手動ドリルで基板を穴あけするのはもう飽きたので、プリント基板専用の小型ボール盤を作ることにしました。インターネットにはあらゆる好みに合わせたデザインが溢れています。同様のドリルの説明をいくつか見た結果、不要な古い CD ROM の要素を基にしてボール盤を複製することにしました。もちろん、このボール盤を作るには、手元にある材料を使用する必要があります。

ボール盤を作るには、古い CD ROM から 2 つのガイドが取り付けられた鉄骨フレームと、ガイドに沿って移動するキャリッジだけを取り出します。下の写真では、これらすべてがはっきりとわかります。

ドリルの電動モーターは可動キャリッジに取り付けられます。電気モーターをキャリッジに取り付けるために、厚さ 2 mm の鋼片から L 字型ブラケットを作成しました。

ブラケットに、モーターシャフトとその取り付けネジ用の穴を開けます。

最初のバージョンでは、供給電圧 27 V、電力 1.6 W のタイプ DP25-1.6-3-27 の電気モーターがボール盤に選択されました。ここに彼が写真に写っています。

実際にやってみるとわかるように、このエンジンは掘削作業にはかなり弱いです。その出力（1.6 W）は十分ではありません。わずかな負荷でエンジンが停止します。

これは、DP25-1.6-3-27 エンジンを搭載したドリルの最初のバージョンの製造段階での外観です。

したがって、より強力な別の電気モーターを探す必要がありました。しかし、ドリルの生産は停滞してしまった…。

ボール盤の製作工程の続きです。

しばらくして、分解された故障した Canon インクジェットプリンタの電気モーターを見つけました。

エンジンには刻印が無いので出力は不明です。モーターシャフトにはスチールギアが取り付けられています。このモーターのシャフトの直径は 2.3 mm です。ギアを取り外した後、モーターシャフトにコレットチャックを装着し、直径1mmのドリルで数回テスト穴あけを行いました。結果は有望でした。「プリンター」モーターは DP25-1.6-3-27 モーターより明らかに強力で、12 V の供給電圧で 3 mm 厚のテキストライトを自由に穴あけできました。

したがって、ボール盤の生産は続けられました...

L 字型ブラケットを使用して電動モーターを可動台車に取り付けます。

ボール盤のベースは厚さ10mmのグラスファイバー製です。

写真は機械のベースのブランクを示しています。

穴あけ中にボール盤がテーブル上で動き回らないようにするため、底面ゴム足が取り付けられています:

ボール盤の設計は片持ちタイプです。つまり、モーターを備えた支持フレームがベースからある程度離れた 2 つの片持ちブラケットに取り付けられています。これは、十分な大きさの PCB を確実に穴あけできるようにするために行われます。デザインはスケッチから明らかです。

機械の作業領域、目に見える白色LEDバックライト:

これが作業エリアの照明の実装方法です。写真では照明が明るすぎることがわかります。実際、これは誤った印象です (カメラの映り込みです)。実際にはすべてが非常に良く見えます。

カンチレバー設計により、少なくとも 130 mm の幅と無制限 (妥当な制限内) の長さのボードを穴あけできます。

作業エリアの寸法の測定:

写真は、ボール盤の底部のストップからドリルの軸までの距離が68mmで、加工されるプリント基板の幅が少なくとも130mmであることを示しています。

穴あけ時にドリルを下に送るために、写真に見える圧力レバーがあります。

ドリルをかざすにはプリント基板穴あけプロセスの前、および穴あけ後に元の位置に戻すときに、ガイドの 1 つにリターンスプリングが取り付けられています。

負荷に応じてエンジン回転数を自動調整するシステム。

ボール盤を使いやすくするために、2 つのバージョンのエンジン速度コントローラーが組み立てられ、テストされました。電気モーター DP25-1.6-3-27 を備えたドリルのオリジナルバージョンでは、レギュレーターは 2010 年の Radio No. 7 マガジンの図に従って組み立てられていました。

このレギュレーターは期待通りに動作しなかったため、容赦なくゴミ箱に捨てられました。

ボール盤の 2 番目のバージョンでは、Canon インクジェットプリンタの電気モーターをベースにしています。 猫のサイト - アマチュア無線電気モーターのシャフト速度コントローラーの別の回路が見つかりました。

このレギュレーターは、電気モーターの 2 つのモードでの動作を保証します。

無負荷時、つまりドリルがプリント基板に触れていない時は、モーターシャフトは減速（100～200rpm）で回転します。
エンジンの負荷が増加すると、レギュレーターは速度を最大まで上げ、それによって通常の穴あけプロセスが確保されます。

このスキームに従って組み立てられた電気モーター速度コントローラーは、調整なしですぐに機能しました。私の場合、回転速度はアイドリング 200rpmくらいでした。ドリルがプリント基板に触れた瞬間、速度は最大まで上昇します。掘削が完了すると、このレギュレーターはエンジン速度を最低速度まで下げます。

電気モーターの速度コントローラーは、小さなプリント基板上に組み立てられました。

KT815Vトランジスタには小型ラジエーターが装備されています。

レギュレーターボードはボール盤の後部に取り付けられています。

ここでは、公称値が 3.9 オームの抵抗器 R3 が、公称値が 5.6 オームの MLT-2 に置き換えられています。

ボール盤のテストは成功しました。自動モーターシャフト速度制御システムは正確かつ確実に動作します。

ボール盤の操作に関する短いビデオ。

あらゆる種類のボール盤の中で最も小さいのは立型ボール盤です。ベンチトップマシン。コンパクトな装置は、小さなワークピースへの非常に細い穴の穴あけ、フレア加工、エッジのある穴の作成、ねじ山やリベットの切断用に特別に設計されています。狭い面積や回転率の低い生産に便利な装置です。ミニマシンのさらなる利点は、価格が安いことです。

ミニボール盤の目的

小型のサイズにもかかわらず、卓上ボール盤はそのタスクを十分に実行し、精度と精度では大型の類似品に劣りません。

多くの卓上ボール盤にはフライス機能が組み込まれており、修理工場や工場で広く使用されています。トレーニングセンター。ほとんどの場合、ミニマシンは超小型回路やプリント基板に穴を開けるために使用されます。直径1ミリ以下の微細な穴はドリルでは開けられません。

ミニマシンの設計

この設計で使用される主な動きの種類は、スピンドルに保持されたドリルの回転です。送りの動きは、垂直面内の同じドリルの動きによって表されます。部品はワークトップ上にあります。

機械のすべての主要コンポーネントは、重いフレーム、つまりベース上のラックに配置されます。スピンドルを備えた作業ヘッドを移動させるためにスタンドに沿ってレールが走行しており、コラム内にはモーターが組み込まれています。速度を変更できる場合は、ハンドルを使用して実装されます。最新のモデルでは、パラメーターは電子的に制御されます。

アクチュエータヘッドはポンプで汲み上げられたオイルで潤滑されています。ポンプは冷却剤も供給します。作動ヘッドは通常、鋳鉄から鋳造されており、送り装置と速度装置が含まれています。ギアボックスは手動でギアを切り替えて動作します。ミニマシンの電気モーターは、電圧 220 V の家庭用電気ネットワークで動作します。

機械には、回転中に髪の毛や布地がチャックに入るのを防ぐための保護スクリーンが装備されている場合があります。スクリーンは通常、透明で耐久性のあるプラスチックでできており、取り外し可能なデザインになっています。

ミニボール盤の動作原理

電気モーターが始動すると、スピンドルが駆動されます。デスクトップマイクロモデルの電動モーター出力は 150 ～ 300 W の範囲です。ベルトドライブが最もよく使用されますが、最小のモデルではベルトドライブも可能です。ギヤ。ハンドルを動かすことで速度が変わります。

ドリルは、ツールの端をしっかりと保持する小さなジョーまたはコレットチャックに挿入されます。ジョーチャックはキーでクランプ、コレットチャックは自動でクランプします。

送りハンドルを押すと、取り付けられたドリルがワークに向かって下降します。それはレバーに似ており、頭の右側にあります。ヘッドは内蔵されたスプリングの働きにより独立して元の位置に戻ります。一部の製品では、締め付けレバーを使用して任意の位置でドリルをロックできます。

穴あけ深さを調整する機構を備えた穴あけ装置もあります。それは次のように始まります。将来の穴の必要な深さが部品の側面にマークされます。ドリルの先端がマークに達するまでチャックを下げます。締め付けハンドルが締め付けられ、ドリルのそれ以上の前進が抑制されます。

ミニボール盤の特徴

電力は、エネルギー消費とパフォーマンスに影響を与えるパラメータです。プリント基板上の微細な穴の場合は、最小電力 150 W で十分です。

ドリルの回転速度は 200 rpm から 3000 rpm まで変化します。最新のミニマシンには、最大 12 の速度モードを切り替える機能を備えたギアボックスが装備されています。

ミニマシンで加工される部品の最大高さは 50 cm です。この指標は、ラックのレールに沿って垂直に移動する穴あけヘッドの最上部の点によって決まります。通常、モジュールは手動で移動されます。ある時点で、ヘッドは特別なハンドルで固定されます。

穴あけ直径は、穴のサイズではなく、ドリルの直径を示します。最小シャンク径は16mmです。

機械ブランド	電力、W	回転数、rpm	速度数	チャック径、mm	垂直ストローク、mm	重量、kg
コルベット 411	150	100-5000	2	6	40	6
バイソン ZSS-350	350	580 — 2650	5	13	50	16,4
	350	580 — 2650	5	16	50	18
クレイトン DM-13	350	620 — 2620	5	13	50	17

表1 ミニボール盤の一部機種の特徴

微細部品を扱うときのベッドの重量とサイズは、大きなワークピースに穴を開けるときほど重要ではありません。ただし、ベースは工具を保持するのに十分な安定性と強度が必要です。ワークトップの表面は完全に平らで、いくつかのスロットがあります。サイドスロットは、クランプや万力を使用して部品を固定したり、ストップや定規を配置したりするために使用されます。また、中央のスロットは、穴を開けるときにドリルがテーブルトップと接触するのを防ぎます。

ミニマシン用ドリル

多くの場合、無線機器のマイクロボードはこのような装置を使用して作られます。ボードはグラスファイバー上に配置されているため、ドリルでは破壊的です。穴を開けるのは 100 個までで十分であり、ドリルは研ぐか捨てなければなりません。直径0.5mmのマイクロドリルを自分の手で研ぐことはできません。グラスファイバーでの作業に耐えられる超硬合金で作られたドリルもあります。 0.5〜2ミリメートルのマイクロ直径を見つけることができますが、テールセクションの直径はすべて2 mmが標準です。このドリルは数千の微細な穴に十分です。ただし、壊れやすい器具がすぐに壊れてしまう側圧を避けながら、非常に慎重に作業する必要があります。

ハンドドリルにマイクロドリルを取り付けようとすると失敗します。ボール盤で長年にわたって活躍します。

ミニドリルを自分で作る方法に関するビデオ:

プリント基板やその他の小さなものに穴を開けるための機械を組み立てたかったのですが、モーターシャフトに直接コレットチャックを付けるようなオプションは私には合いませんでした。もっと本格的なものが必要でしたが、マシンを最初から作り始める勇気はありませんでした。しかし、その後、（火災後に）壊れた自家製マイクロドリルが見つかり、それを私の工作のベースとして、またはむしろ復元しました。

マシンの初期の外観は撮影しませんでしたが、状態は非常に悪かったです。主軸頭、主軸が挟まっていて、主軸移動機構、コラム、ベースがありました。

最初のステップは、新しい柱を彫ることでした。古い柱はひどく変形していました。