Мои поделки: Ручная Микродрель (из электродвигателя ДПМ-30-Н1-03) [осень 2012]

Ручная МикродрельРучная Микродрель (иногда называемая «минидрелью», но не путайте с «дремелом») — это очень полезный инструмент для любого радиоэлектронщика… даже необходимый! Даже если вы не делаете кустарно своих печатных плат — всегда найдётся пластиковый корпус или чья-то готовая плата, которые нужно подрихтовать/отремонтировать.

«Микродрель» необходима, потому что обычная дрель — слишком большая и громоздкая: в её патрон нельзя даже зажать свёрла малых диаметров (<1мм); а уж о том чтобы сверлить печатные платы с необходимой точностью (до +-0.2мм) — не может быть и речи…
Также не стоит путать «микродрель» с «дремелом» (aka бормашина-гравёр). Дремел, хоть и универсальный инструмент, но обладает слишком большой мощностью, и слишком высокими оборотами (это особенность бормашинок) — поэтому попытки использовать «дремел» вместо микродрели, обычно, не дают ни удобства, ни удовлетворительных результатов. (Примечание : «Дремел хорош — только если вы сверлите в станине и твердосплавом…«)

Итак, все радиоэлектронщики, рано или поздно, приобретают себе микродрель: кто-то делает свои оригинальные конструкции (1, 2, 3, 4, 5); кто-то использует промышленные варианты. Как промышленные так и кустарные — встречаются конструкции разной степени крутости: от простых ручных моторчиков, до настоящих сверлильных станочков…

Самой простой в исполнении, но в то же время довольно эффективной конструкцией — является «ручной вариант»: состоящий только из моторчика и кнопки включения, без дополнительных штатива и держателей… Здесь я расскажу о своей Ручной МикроДрели:

Далее, будет много фоток (все кликабельны и ведут на полноразмерное изображение)…
микродрель (Обзор)

коробка с микродрелью

Конструкция самой микродрели

Микродрель сделана на основе простого коллекторного электродвигателя постоянного тока ДПМ-30-Н1-03 (миниатюрный и достаточно мощный) — что и обусловливает возможности микродрели, границы режимов её работы…

Мои впечатления:

  • По весу и габаритам — в руке сидит хорошо и удобно. Цилиндрически вытянутый корпус моторчика — позволяет брать его хватом, на манер обычной ручки-карандаша (будто это какой-то особенный маркер).
  • При этом Микродрель обладает хорошим запасом мощности: для сверления отверстий — его более чем хватает. Также можно зажать в микродрель сверло потолще (1.5-2мм) и расковыривать-прорезать в пластике какие-то широкие окна (неудобно, конечно, и неаккуратно выходит — сверло постоянно уводит в сторону… но можно! я так выкручивался, когда у меня ещё Dremel не было).

микродрель (вид сверху)

Педалька…

Особым образом подчеркну важность наличия кнопки включения «пуск» (или педальки, в моём случае) — прямо на корпусе микродрели!

В первых итерациях моей микродрели, кнопка включения отсутствовала (имел опыт): провода выходили из моторчика прямо на штекеры-бананы, которыми подключалась к лабораторному регулируемому БП…
Конструкция была подобна большинству промышленных вариантов «просто моторчиков» микродрелей (дешёвых и простых). Причём, все они предназначены питаться от регулируемого (обязательно регулируемого!) лабораторного блока питания (которые есть в каждой мастерской: 30V 2A — вполне достаточно).

Как происходит процесс сверления? Подумал, выбрал отверстие, нацелился… ещё точней нацелился, сверлим… Просверлил несколько отверстия — нужно приостановиться и подумать… А дрель жужжит по ушам и вибрирует в руке — очень неудобно, надо выключить (на пару секунд, или пару минут)! Как выключить?
Если кнопки «пуск» на корпусе нет, то приходится щёлкать «Power» на лабораторном блоке питания. Но постоянные включения/выключения — это очень плохо для здоровья лабораторного блока питания (не говоря уже о том, что это несколько неудобно).
Чтобы уберечь здоровье любимого и дорого блока питания — приходится его не выключать, а просто выдёргивать/вставлять из разъёма один из штекеров-бананов, которым подключается дрель. Но после того как вы нацелились дрелью, отвлекаться и вставлять штекер (а он никогда не лезет с первого раза) — это мучение, это совсем неэргономично! После нескольких десятков таких операций, я осознал важность кнопки «пуск» на корпусе микродрели…

микродрель (вид сбоку)

  • Под этой педалькой особой формы, выгнутой из мягкого листового алюминия, по краям находятся две маленьких низких тактовых кнопки (наверное, TACT 6×6-4.3 SMD).
  • Посередине, между кнопками, под педалькой располагается отрезок (~2см) толстостенной но гибкой трубки-кембрика — она работает как амортизатор, обеспечивая пальцам достаточное усилие для нажатия, не давая продавить кнопочки.
  • Изолента обматывает весь электропроводящий корпус моторчика, а уже сверху проложена вся конструкция с кнопками, проводами и педалькой. Сверху всё фиксирует не туго намотанный скотч (как это видно на фото) — скрепляет всю конструкцию довольно крепко и гибко.
  • Кнопки электрически запараллелены — замыкание любой из них (или обоих) коммутирует питание на моторчик, и он начинает вращаться.
  • Форма педальки — позволяет, при разных хватах моторчика, нажимать кнопку «пуск»: либо указательным пальцем, либо большим, либо сразу ладонью… как удобно. (Но главное: что эта педалька всегда «под рукой», точнее — всегда в руке.)

Скорость вращения — настраивается ручкой «Voltage» на лабораторном блоке питания. (Скорость вращения приходится подстраивать сравнительно редко. Обычно, сверление всей группы отверстий происходит на одной и той же скорости, к которой приноровился оператор.)

микродрель (вид сзади)

Так как название моторчика я случайно заклеил, обильно замотав корпус изолентой… То чтобы не забыть его «режимы работы» — здесь я оставил себе памятку: просто написал на корпусе перманентным маркером, а чтобы не стёрлось — «заламинировал» сверху, приклеив скотч (дёшево и сердито).

микродрель (вид спереди)

Патрончик и цанги…

Электродвигатель ДПМ-30-Н1-03 мне достался отдельно, с разборки какого-то стоматологического оборудования. И не смотря на то что он Б/У, и проработал уже неизвестно сколько лет — сделан он так добротно, что никаких недостатков не проявляется: ни люфтов, ни снижения мощности и т.п.

Вал у моторчика = 3мм в диаметре. Поэтому купил под него, из того что мне было доступно: «Патрон цанговый ПЦ-4-3 (с 4 цангами в комплекте)». Качество изготовления патрончика — мне понравилось (производитель, написано: «Россия»)… Но как вы можете заметить, сравнив с фотографиями других подобных микродрелей: комплектных 4шт. цанг — недостаточно, они не покрывают весь диапазон диаметров свёрл от 0.3 до 3.2 мм!

Как я потом протестировал: фактически, мне достались цанги с номерами №1, №3, №5, №7 (смотри кодировку на обзорном фото). А полный же диапазон покрывают все 7шт. цанг… У нас, в украинских магазинах, почему-то все продаваемые «наборы цанг» (что «от неизвестного Российского производителя», что от китайцев «DONAU D-1508») — содержат именно эти 4шт. цанги. А где же взять остальные?
(Может я не слишком сильно искал? Но этот ширпотреб лежит во всех магазинах, и больше ничего. Хотя на базаре ещё видел, россыпью продаются, разные китайские цанги — но там даже сам производитель не знает какие посадочные и зажимные диаметры у него получились: так и лежат на прилавке горкой — выбирай любые…)

Я поступил немного нестандартно: совершенно случайно, у меня оказался купленный «запасной набор из 4шт. таких же точно цанг», подходивших к моему патрончику (точнее, перед этим я купил ещё другой подобный «Патрон цанговый ПЦ-4-5 (с тем же самым набором цанг)» — он под посадочный диаметр 5мм: я сперва планировал использовать другой моторчик… но передумал).
Взяв из этого набора 3шт. цанги (№1, №3, №5) — я их рассверлил, подходящими свёрлами (1.2мм, 2.1мм, 2.9мм) — преобразовав их до цанг №2, №4, №6.
Главное здесь: сверлить цангу от хвостовика — со стороны которая «одевается на вал» (т.е. направлена к моторчику), а не со стороны лепестков! При этом, когда сверло проходит основание цанги, оно ещё проходит и дальше — в лепестки и слегка рассверливает их тоже… А ещё как держать: Нельзя давить на лепестки, нельзя держать за лепестки — держите только за основание; нельзя гнуть лепестки — идеальный вариант это сверлить ещё неиспользованную цангу, как только достали новую из упаковки… Сверлить надо на довольно больших оборотах, но подача сверлышка должна быть очень лёгкой… Шаманство, да? ;)
В общем, результат получился неплохой — я и сам удивляюсь!

Калибровка сверла…

Но следует признать, что зажатое в любую цангу (не только рассверленную, но и заводскую) любое сверло сразу после установки — заметно бьёт. Кстати, я встречал подобные жалобы и от других людей в Интернете…
Сперва я думал, что это у меня посадка патрончика на вал неоткалибрована — пытался его установить на валу более точно, экспериментировал… Но если я более-менее уравновешивал одно сверло, то как только заменю на другое — новое бьёт ещё больше! Кроме того, разные свёрла установленные в один и тот же патрон/цангу — бьют по разному. Также заметны изменения степени биения, если одно и то же сверло просто вытащить и зажать снова. Может у меня свёрла кривые?
Таким образом, вывод: всё немного кривое (и вал, и посадка, и патрон, и цанги, и особенно свёрла) — но это такая норма…
Единственный выход: после замены сверла — калибровать его сызнова. И по возможности, не менять свёрла в процессе работы.

Как я калибрую сверло?
Методика 1:

  • Зажимаем новое сверло в патрон и в подходящую цангу. Запускаем моторчик на малых оборотах — и питаемся оценить: насколько кончик сверла бьёт? (он рисует окружность некоторого диаметра)
  • Если сверло бьёт сильно, то возможна следующая грубая калибровка: отпускаем зажим патрона, освобождаем сверло в цанге, проворачиваем сверло в цанге на 90 градусов в любую (запомнить какую) сторону. Зажимаем, запускаем тестируем… Если биения уменьшились — значит помогло, можно попробовать провернуть ещё на 0..45 градусов в ту же сторону (может ещё лучше поможет). А если биения увеличились — то, блин, проворачиваем обратно… Словом, этот метод простой, но не гарантирует…

Методика 2:

  • Нужно попытаться оценить: в какую сторону выгнуто сверло (т.е. в какую сторону от центрального положения отклоняется кончик сверла)? Для этого: нужно включить дрель на малых оборотах, и всё уменьшая вращение до полной остановки (просто, постепенно зажимайте патрон пальцами) — внимательно смотрите на кончик сверла, куда он отклоняется?..
  • Когда зафиксируете в какую сторону выгнуто сверло — нужно скомпенсировать это отклонение, следующим образом: (напомню, что патрон зажимается четырьмя винтами, с четырёх сторон) Отпускаем (слегка откручиваем) пару противоположных винтов, лежащих в плоскости, с меньшим углом к плоскости отклонения (короче, отпускаем винт, который с той же стороны патрона, ближе всего, куда и сверло отклоняется; а также противоположный винт). А два других винта — не трогаем!
    Далее, лёгким усилием, подгибаем патрон в сторону, противоположную отклонению сверла (чуть-чуть, нужно лишь скомпенсировать ошибку, а не увести сверло в противоположную сторону). После, винты зажимаем и тестируем опять (см. пункт первый) — пока не устраним биения, до удовлетворительного результата (полностью устранить не удастся).

микродрель (изометрия)

Признаюсь, на этапе задумки, я прорабатывал разные варианты реализации микродрели, разной степени эпичности:

  • Хотел приделать к микродрели свой отдельный блок питания: Мощность до 20W. Но импульсный БП — ещё не умею; а трансформаторный — выйдет большой и тяжёлый…
  • Хотел чтобы блок питания был регулируемым: Но где расположить ручку регулятора? На блоке питания — далеко тянуться, на моторчике — слишком громоздко лепить потенциометр… Была даже идея сделать на моторчике две кнопки (или педальку с двумя степенями нажатия) — чтобы включать две разных скорости вращения: «быструю» и «медленную»… Но перспективы реализации схемы управления на КРЕН-стабилизаторе и КМОП-транзисторных ключах — справедливо сулили неведомые глюки и нерациональность решения. «Надо всё-таки делать управление на микроконтроллере», — подумал тогда я, и отложил эту идею «на потом», когда освою микроконтроллеры. ;)
  • Хотел выпендриться: чтобы текущая скорость оборотов (напряжение) отображалась мнемонической светодиодной шкалой.
  • И чтобы всё выглядело козырно: для хранения и транспортировки всего этого хозяйства сделать отдельный ящичек — лучше деревянный, как для военки

Но всё это — «блажь и томление духа»!

Практика показала, что лучше и удобнее — минималистичная конструкция, без лишних и сложных узлов.

Бонус: набор свёрл (0,3-3,2мм)

Бонус: набор свёрл (0,3-3,2мм)

Так как я — немножечко «маньяк» (и почти этого не скрываю),

то вдобавок к ходовым диаметрам свёрл (на 0.6, 0.7, 0.8, 1.0, 1.3мм), которые действительно нужны, и которые у меня хранятся в отдельной коробочке от грифелей к механическому карандашу,

как только появилась такая возможность — я решил купить, в комплект к дрели, все возможные диаметры свёрл, которые она поддерживает (по 1шт., диаметры от 0.3 до 3.2мм, с шагом 0.1мм = 30шт.):

  • 0.3мм, 0.4мм, 0.5мм, 0.6мм, 0.7мм, 0.8мм, 0.9мм, 1.0мм, 1.1мм, 1.2мм,
  • 1.3мм, 1.4мм, 1.5мм, 1.6мм, 1.7мм, 1.8мм, 1.9мм, 2.0мм, 2.1мм, 2.2мм,
  • 3.3мм, 3.4мм, 3.5мм, 3.6мм, 3.7мм, 3.8мм, 3.9мм, 3.0мм, 3.1мм, 3.2мм.

(вы можете видеть этот набор свёрл на фото, отсортированный по трём пачкам)

Конечно, меня предупредили: что на самом деле, фактический диаметр этих свёрл может отличаться от указанного номинального на +-0.05мм (до 0.1мм) — из-за особенностей производства, не очень прецизионного — это бытовые свёрла. Т.е. может вы купите сверло на 0.9мм, измерите его микрометром — а оно окажется на 0.98мм (что гораздо ближе к 1.0мм)… Это нужно иметь в виду.
Я потом замерял микрометром: действительно, диаметры отличаются. Но в целом, тенденция к тому, что сверло номинально большего диаметра (X)мм — всё же больше, чем сверло номинально меньшего диаметра (X-0.1)мм. И с этим уже можно работать…

Интернет-магазин «ЧП Ворон», где я покупал свёрла — стандартно фасует все продаваемые элементы, в такие герметичные пакетики с замком (как видно на фото), с наклеенным сверху стикером с названием, кодом и краткими характеристиками элемента. (очень удобно!)
Сперва, я подумывал собрать все свёрла в одну коробочку — но понял, что они столь разных размеров/диаметров, что самые малые сверла (0.3мм — толщиной почти в волос) непременно будут сломаны. Тем более: а как потом искать нужный диаметр?..
В общем, лучшим решением оказалось — оставить всё как есть: хранить прямо в этих пакетиках. И надёжно — не поломаются. И искать легко, как по картотеке. Идеально!

Зачем нужен такой большой набор? Для экспериментов…
Как оказалось: набор этих свёрл — также очень хорошо пригоден для [ориентировочного] измерения внутреннего диаметра малых отверстий (от 0.3 до 3.2мм, с шагом 0.1мм) — как «набор пробников». Хвостовик каждого сверла представляет собой цилиндр [почти] номинального диаметра…
По очереди (чтобы не перепутать), достаём из пакетиков свёрла сходного диаметра и начинаем последовательно подбирать под измеряемое отверстие (вставляем, конечно, хвостовиком вперёд): какое сверло будет ещё вставляться, но сидеть наиболее туго в отверстии — таков и диаметр отверстия! Какой ещё инструмент (особенно в быту) способен измерить такие малые диаметры?

Именно благодаря набору этих пробников я смог продиагностировать имеющийся у меня набор цанг (4шт.), и рассверлить оставшиеся 3шт…

Теперь у меня есть ещё два ценных инструмента:

  1. Микродрель с полным набором цанг
  2. и «набор измерительных пробников»!

Комментарии закрыты.