Moje tvoření: Ruční mikrovrtačka (z elektromotoru DPM-30-N1-03) podzim 2012 / Blog pojmenovaný po Celeronu / Komunita
Ruční mikrovrtačka (někdy se nazývá „mini vrtačka“, ale nesmí se zaměňovat s „Dremelem“) — tohle je velmi užitečný nástroj pro každého elektronického inženýra… dokonce nezbytný! I když si nevyrábíte vlastní desky plošných spojů — vždycky se najde plastové pouzdro nebo něčí hotová deska, kterou je potřeba narovnat/opravit.
„Mikrovrtačka“ je nezbytná, protože běžná vrtačka je příliš velká a objemná: její sklíčidlo neudrží ani vrtáky malého průměru (Také si nepleťte „mikrovrtačku“ s „Dremelem“ (neboli vrtačkou-gravírkou). Dremel, ačkoli je univerzální nástroj, má příliš velký výkon a příliš vysoké otáčky (to je vlastnost vrtaček) – proto pokusy o použití „Dremelu“ místo mikrovrtačky obvykle neposkytují ani pohodlí, ani uspokojivé výsledky. (Poznámka od evsi: „Dremel je dobrý pouze tehdy, když vrtáte do lůžka a používáte karbid.“)
Takže všichni elektroničtí inženýři si dříve či později koupí mikrovrtačku: někteří si vyrábějí vlastní originální návrhy (1, 2, 3, 4, 5); někteří používají průmyslové verze. Jak průmyslové, tak i domácí – existují konstrukce různého stupně zajímavosti: od jednoduchých ručních motorů až po skutečné vrtačky.
Nejjednodušší implementací, ale zároveň docela efektivní konstrukcí je „manuální verze“: skládá se pouze z motoru a tlačítka napájení, bez dalšího stativu a držáků. Zde vám povím o své ruční mikrovrtačce:

Dále bude spousta fotek (všechny jsou klikatelné a vedou k obrázku v plné velikosti).

Konstrukce samotné mikrovrtačky
- Pasy pro další motory řad DPM, DPR, DP, DAO, DK si můžete stáhnout zde.
- Rychlost otáčení stejnosměrného motoru je regulována velmi jednoduše – hodnotou napájecího napětí.
- Co se týče hmotnosti a rozměrů, dobře a pohodlně padne do ruky. Válcovitě protáhlé tělo motoru umožňuje držet ho s úchopem podobným běžnému peru-tužce (jako by to byl nějaký speciální fix).
- Zároveň má mikrovrtačka dobrou výkonovou rezervu: je více než dostatečná pro vrtání otvorů. Do mikrovrtačky můžete také upnout silnější vrták (1.5-2 mm) a vybrat a vyřezat tak široká okna do plastu. (Je to samozřejmě nepohodlné a není to ani elegantní – vrtačka se neustále pohybuje do strany. ale je to možné! Obcházel jsem si takhle, když jsem ještě neměl Dremel).

Pedál.
Rád bych zvláště zdůraznil důležitost tlačítka start (nebo pedály, v mém případě) – přímo na těle mikrovrtačky!
V prvních verzích mé mikrovrtačky chybělo tlačítko napájení (s tím jsem měl zkušenosti): dráty vycházely z motoru přímo do banánek, které byly připojeny k laboratornímu nastavitelnému zdroji napájení.
Konstrukce byla podobná většině průmyslových verzí mikrovrtaček typu „just motors“ (levná a jednoduchá). Navíc jsou všechny navrženy pro napájení nastavitelným (rozhodně nastavitelným!) laboratorním zdrojem (který se dá sehnat v každé dílně: 30V 2A je naprosto dostačující).
Jak probíhá proces vrtání? Přemýšlíte, vyberete si díru, zaměříte. zaměříte ještě přesněji, vrtáte. Vyvrtáte několik děr – musíte se zastavit a přemýšlet. A vrtačka vám bzučí v uších a vibruje v ruce – velmi nepohodlné, musíte ji vypnout (na pár sekund nebo na pár minut)! Jak ji vypnete?
Pokud na pouzdře není tlačítko „start“, musíte na laboratorním zdroji kliknout na „Napájení“. Neustálé zapínání/vypínání je však pro zdraví laboratorního zdroje velmi špatné (nemluvě o tom, že je to poněkud nepohodlné).
Abyste ochránili zdraví svého milovaného a drahého napájecího zdroje, nesmíte jej vypínat, ale jednoduše vytáhnout/zasunout jeden z banánkových konektorů, které připojují vrtačku, ze zásuvky. Ale poté, co vrtačku namíříte, je nechat se rozptylovat a zasouvat zástrčku (a ta nikdy napoprvé nepasuje) mučení, vůbec to není ergonomické! Po několika desítkách takových operací jsem si uvědomil důležitost tlačítka „start“ na těle mikrovrtačky.

- Pod tímto speciálně tvarovaným pedálem, zakřiveným z měkkého hliníkového plechu, se na obou stranách nacházejí dvě malá taktní tlačítka s nízkým tónem (pravděpodobně TACT 6×6-4.3 SMD).
- Uprostřed, mezi tlačítky, pod pedálem, je úsek (~2 cm) silnostěnné, ale pružné cambricové trubice – funguje jako tlumič nárazů, poskytuje prstům dostatečnou sílu k stisknutí a zabraňuje tak stisknutí tlačítek.
- Elektrická páska se ovíjí kolem celého vodivého tělesa motoru a navrch je položena celá konstrukce s tlačítky, dráty a pedálem. Vše je navrchu upevněno volně navinutou lepicí páskou (jak je vidět na fotografii) – drží celou konstrukci pohromadě poměrně pevně a pružně.
- Tlačítka jsou elektricky paralelní – sepnutí kteréhokoli z nich (nebo obou) přepne napájení motoru a ten se začne otáčet.
- Tvar pedálu umožňuje stisknout tlačítko „start“ různými způsoby úchopu motoru: buď ukazováčkem, palcem nebo dlaní… tak pohodlně, jak chcete. (Ale hlavní je, že tento pedál je vždy „po ruce“, nebo přesněji řečeno, vždy v ruce.)
Rychlost otáčení – nastavuje se pomocí knoflíku „Napětí“ na laboratorním zdroji. (Rychlost otáčení je nutné upravovat poměrně zřídka. Obvykle se celá skupina otvorů vrtá stejnou rychlostí, na kterou si obsluha zvykla.)

Protože jsem omylem zakryl název motoru tím, že jsem karoserii štědře omotal izolační páskou. Abych nezapomněl na jeho „provozní režimy“, nechal jsem si zde připomenutí: Na tělo jsem prostě psal permanentním fixem a aby se to nesmazalo, „zalaminoval“ jsem to navrch a nalepil páskou (levné a veselé).

Sklíčidlo a kleštiny.
Elektromotor DPM-30-N1-03 jsem získal samostatně, z demontáže nějakého zubního zařízení. A i přesto, že je používaný a v provozu už neznámý počet let, je vyroben tak dobře, že se neobjevují žádné nedostatky: žádná vůle, žádná ztráta výkonu atd.
Průměr hřídele motoru je 3 mm. Proto jsem si pro něj koupil, z toho, co jsem měl k dispozici: „Kleštinové sklíčidlo PC-4-3 (se 4 kleštinami v ceně)“. Kvalita sklíčidla se mi líbila (výrobce, uvádí: „Rusko“). Ale jak vidíte při porovnání s fotografiemi jiných podobných mikrovrtaček: dodané 4 kleštiny nestačí, nepokrývají celý rozsah průměrů vrtáků od 0.3 do 3.2 mm!
Jak jsem později otestoval: ve skutečnosti jsem dostal kleštiny s čísly č. 1, č. 3, č. 5, č. 7 (viz kódování na přehledové fotografii)A celý sortiment pokrývá všech 7 kusů kleštin. V našich ukrajinských obchodech z nějakého důvodu všechny prodávané „sady kleštin“ (jak „od neznámého ruského výrobce“, tak od čínské „DONAU D-1508“) obsahují právě tyto 4 kusy kleštin. Ale kde seženu zbytek?
(Možná jsem se dostatečně nedíval? Ale tohle spotřební zboží je ve všech obchodech, a nic víc. I když jsem je viděl i na trhu, prodávané ve velkém, různé čínské kleštiny – ale ani sám výrobce neví, jaké průměry přistání a upínání dostal: jen leží na pultu v hromadě – vyberte si libovolné.)
Udělal jsem něco trochu neobvyklého: úplnou náhodou jsem si koupil „náhradní sadu 4 stejných kleštin“, které pasovaly do mého sklíčidla. (přesněji řečeno, předtím jsem si koupil další podobný „kleštinový upínač PC-4-5 (se stejnou sadou kleštin)“ – je pro upínací průměr 5 mm: nejdříve jsem plánoval použít jiný motor. ale rozmyslel jsem si to).
Z této sady jsem vzal 3 kleštiny (č. 1, č. 3, č. 5) – vyvrtal jsem je vhodnými vrtáky (1.2 mm, 2.1 mm, 2.9 mm) – a přeměnil je na kleštiny č. 2, č. 4, č. 6.
Hlavní věc je zde: vrtat kleštinu od stopky – ze strany, která je „nasazena na hřídel“ (tj. směřuje k motoru), a ne ze strany okvětních lístků! Zároveň, když vrták projde základnou kleštiny, jde také dále – do okvětních lístků a mírně je také vyvrtá. A také jak držet: Nemůžete tlačit na okvětní lístky, nemůžete držet za okvětní lístky – držte pouze za základnu; nemůžete okvětní lístky ohýbat – ideální možností je vrtat nepoužitou kleštinu, jakmile vyndáte novou z obalu. Je třeba vrtat poměrně vysokými otáčkami, ale posuv vrtačky by měl být velmi snadný. Šamanismus, že?
Celkově se výsledek povedl docela dobře – sám jsem překvapen!
Kalibrace vrtáku.
Je však třeba přiznat, že upnuté v jakékoli kleštině (nejen vrtané, ale i z výroby) jakákoli vrtačka ihned po instalaci – znatelně bijeMimochodem, narazil jsem na podobné stížnosti od jiných lidí na internetu.
Nejdřív jsem si myslel, že moje uchycení sklíčidla na hřídeli není kalibrované – zkoušel jsem ho na hřídel nainstalovat přesněji, experimentoval. Ale pokud jsem víceméně vyvážil jeden vrták, tak jakmile jsem ho vyměnil za jiný – nový bije ještě víc! Navíc různé vrtáky nainstalované ve stejném sklíčidle/kleštině – bije různě. Také změny ve stupni házení jsou patrné, pokud se stejný vrták jednoduše vytáhne a znovu upne. Možná jsou moje vrtáky křivé?
Takže závěr: všechno je trochu křivé (hřídel, uložení, sklíčidlo, kleštiny a hlavně vrtáky) – ale to je norma.
Jediná cesta ven: po výměně vrtačky ji znovu kalibrujte. A pokud možno, neměňte vrtačky během práce.
- Do sklíčidla a do vhodné kleštiny upneme nový vrták. Motor spustíme na nízké otáčky – a snažíme se odhadnout: o kolik se špička vrtáku dotkne? (vykreslí kružnici určitého průměru)
- Pokud vrták tvrdě udeří, je možná následující hrubá kalibrace: uvolněte upínací sklíčidlo, uvolněte vrták v kleštině, otočte vrtákem v kleštině 90 stupňů v libovolném (pamatujte si kterým) směru. Sevřeme, běžíme, testujeme. Pokud se tepy snížily, znamená to, že to pomohlo, můžete zkusit otočit o dalších 0 stupňů stejným směrem (možná to pomůže ještě lépe). A pokud se tepy zvýšily, tak to, sakra, otočíme zpátky. Zkrátka, tato metoda je jednoduchá, ale nezaručuje to.
- Musíte se pokusit odhadnout: kterým směrem je vrták ohnutý (tj. kterým směrem od středové polohy se hrot vrtáku odchyluje)? K tomu: je třeba vrtačku zapnout na nízké otáčky a postupně snižovat otáčení, dokud se úplně nezastaví (jednoduše postupně upínat sklíčidlo prsty) – pečlivě se podívejte na hrot vrtáku, kde se odchyluje.
- Jakmile určíte, kterým směrem je vrták ohnutý, je třeba tuto odchylku kompenzovat následujícím způsobem: (dovolte mi připomenout, že kazeta je upnuta čtyřmi šrouby ze čtyř stran) Povolíme (lehce vyšroubujeme) dvojici protilehlých šroubů ležících v rovině, s menším úhlem k rovině vychýlení (zkrátka povolíme šroub, který je na stejné straně sklíčidla, nejblíže místu, kde je vrták vychýlen; stejně jako protilehlý šroub). A dalších dvou šroubů – nedotýkejte se!
Dále lehkým tlakem ohněte sklíčidlo ve směru opačném k odchylce vrtáku (trochu, stačí kompenzovat chybu a nepohybovat vrtákem v opačném směru). Poté utáhněte šrouby a znovu vyzkoušejte (viz bod jedna) – dokud neodstraníme bití, dokud nedosáhneme uspokojivého výsledku (nebude možné ho úplně odstranit).

- Chtěl jsem k mikrovrtačce připojit vlastní samostatný zdroj napájení: Výkon až 20 W. Ale zatím nevím, jak vyrobit pulzní zdroj; a transformátorový by byl velký a těžký.
- Chtěl jsem, aby byl zdroj nastavitelný: Ale kam umístit knoflík regulátoru? Na zdroji – je to moc daleko na dosah, na motoru – je to moc těžkopádné na to, aby se tam dal nalepit potenciometr. Dokonce se objevil nápad udělat na motoru dvě tlačítka (nebo pedál se dvěma stupni tlaku) – pro zapnutí dvou různých rychlostí otáčení: „rychle“ a „pomalu“. Ale vyhlídky na implementaci řídicího obvodu na stabilizátoru KREN a tranzistorových klíčích CMOS – právem slibovaly neznámé závady a iracionalitu řešení. „Ještě musíme udělat ovládání na mikrokontroléru,“ pomyslel jsem si tehdy a odložil jsem tento nápad „na později“, až zvládnu mikrokontroléry.
- Chtěl jsem se pochlubit: aby aktuální rychlost otáček (napětí) byla zobrazena mnemotechnickou LED stupnicí.
- A aby všechno vypadalo skvěle: vyrobte si samostatnou krabici na uložení a přepravu všech těchto věcí – nejlépe dřevěnou, jako na vojenskou techniku.
Praxe ukázala, že minimalistický design, bez zbytečných a složitých uzlů, je lepší a pohodlnější.
Bonus: sada vrtáků (0,3-3,2 mm)

Protože jsem trochu „maniak“ (a sotva to skrývám),
pak kromě běžných průměrů vrtáků (0.6, 0.7, 0.8, 1.0, 1.3 mm), které jsou opravdu potřeba a které uchovávám v oddělené krabičce od tuh pro mechanickou tužku,
- 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm, 1.0 mm, 1.1 mm, 1.2 mm
- 1.3 mm, 1.4 mm, 1.5 mm, 1.6 mm, 1.7 mm, 1.8 mm, 1.9 mm, 2.0 mm, 2.1 mm, 2.2 mm
- 3.3 mm, 3.4 mm, 3.5 mm, 3.6 mm, 3.7 mm, 3.8 mm, 3.9 mm, 3.0 mm, 3.1 mm, 3.2 mm.
Samozřejmě jsem byl varován: že skutečný průměr těchto vrtáků se ve skutečnosti může lišit od uvedeného nominálního o +-0.05 mm (až 0.1 mm) – vzhledem ke zvláštnostem výroby, ne příliš přesné – jedná se o domácí vrtačky. To znamená, že si můžete koupit vrták 0.9 mm, změřit ho mikrometrem – a ukáže se, že je 0.98 mm (což je mnohem blíže 1.0 mm). To je třeba mít na paměti.
Pak jsem to změřil mikrometrem: průměry se skutečně liší. Ale obecně platí, že vrták s nominálně větším průměrem (X) mm je stále větší než vrták s nominálně menším průměrem (X-0.1) mm. A s tím se dá pracovat.
Internetový obchod „ChP Voron“, kde jsem vrtačky koupil, balí všechny prodané prvky standardním způsobem, do takových hermeticky uzavřených sáčků se zámkem (jak vidíte na fotografii), s nálepkou nahoře s názvem, kódem a stručnou charakteristikou prvku. (velmi pohodlné!)
Nejdřív jsem uvažoval o shromáždění všech vrtáků do jedné krabice – ale uvědomil jsem si, že mají tak různé velikosti/průměry, že i ty nejmenší vrtáky (0.3 mm – téměř jako vlas tlustý) bude jistě zlomený. Navíc: jak později najít správný průměr.
Obecně se ukázalo, že nejlepším řešením bylo nechat všechno tak, jak je: uložit to přímo do těchto tašek. A je to spolehlivé – nerozbijí se. A snadno se v tom vyhledává, jako v kartotéce. Perfektní!
Proč potřebujete tak velkou sadu? Na experimenty.
Jak se ukázalo, tato sada vrtáků je také velmi vhodná pro [přibližné] měření vnitřního průměru malých otvorů (od 0.3 do 3.2 mm, v krocích po 0.1 mm) – jako „testovací sada“. Stopka každého vrtáku je válec o [téměř] jmenovitém průměru.
Jeden po druhém (abychom si je nepomíchali) vyndáváme z pytlů vrtáky podobných průměrů a začneme je postupně vybírat pro měřený otvor (vkládejte je samozřejmě stopkou napřed): který vrták se ještě vejde, ale nejpevněji sedí v otvoru – to je průměr otvoru! Jaký jiný nástroj (zejména v běžném životě) je schopen měřit tak malé průměry?
Díky této sadě testerů jsem byl schopen diagnostikovat sadu kleštin, které jsem měl (4 ks), a vyvrtat zbývající 3 ks…
- Mikrovrtačka s kompletní sadou kleštin
- a „sada měřicích sond“!

Pokud se vám úhlová bruska spálí, nespěchejte s jejím vyhazováním. Proč ji nevyužít k nějakému kutilství? Například si ze spálené úhlové brusky můžete vyrobit ruční vrtačku.
O tento zajímavý nápad se podělil autor YouTube kanálu Rescatando Chatarra.
První věc, kterou budete muset udělat, je rozebrat tělo brusky a vyjmout převodovku s elektromotorem.

Dále je třeba oddělit převodovku od elektromotoru. K tomu se vyzbrojte pilou na kov a odřízněte hnací hřídel na správném místě.
Poté rozebereme převodovku a vyjmeme hřídel. Bude ji třeba prodloužit. K tomu k ní přivaříme kus závitového šroubu.


Výroba tělesa vrtáku
Mistr se rozhodl vyrobit tělo ruční vrtačky ze dřeva.
Uřízli jsme dřevěný blok vhodné velikosti, vyvrtali jsme otvor uprostřed pro hřídel a v horní části budeme muset vyvrtat čtyři montážní otvory pro upevnění převodovky úhlové brusky.

Zpracováváme dřevěný blok a dáváme mu požadovaný tvar.
Zvláštní pozornost je třeba věnovat horní části dřevěného polotovaru – musí být nastavena tak, aby skříň převodovky mohla pevně usadit.

Z kusů kovového pásu svaříme držák, který přišroubujeme ke skříni převodovky.

Výroba pera
Dalším krokem je výroba rukojeti vrtačky. K tomu ustřihněte kus kovového pásku a poté jej ohněte na dvou místech.

Pás přivaříme k kovové podložce. Na konci pásu vyvrtáme otvor, vložíme do něj kulatou ocelovou tyč a přivaříme ji.

Na tyč jsme nasadili dřevěnou rukojeť. Lze ji soustružit na domácím soustruhu.

Sestavení domácí konstrukce
Na dřevěné tělo připevníme převodovku brusky a na prodlouženou hřídel našroubujeme sklíčidlo vrtačky.

Rukojeť je připevněna k hřídeli převodovky. Rukojeť z brusky zašroubujeme do otvoru vyvrtaného v kovovém držáku.

Jak vyrobit kompaktní ruční vrtačku z vyhořelé brusky je podrobně ukázáno ve videu autora.