Резка текстолита | Электроника для всех

В данной статье пойдет разговор о том, как сделать своими руками из доступных средств устройство для резки фольгированного стеклотекстолита. Устройство, способное в некоторой мере облегчить труд радиолюбителя – самодельщика. Статья, полагаю, будет интересна широкому кругу радиолюбителей разного уровня. Особенно тем, для кого это больная тема. Конструкция устройства не содержит дефицитных материалов и несложна в изготовлении. При изготовлении использовался нехитрый слесарный инструмент.

И так все по порядку.

Некоторое время назад, довелось мне получить небольшой заказ, на изготовление двух десятков устройств. На тебе чертежи, на тебе схемы, бери мяч и пи…… чь. Собственно поначалу ничего сложного казалось, не было, и заказчик особо не торопил. Но все же хотелось выполнить работу как можно раньше. Два десятка устройств по три платы размером в пачку сигарет. По началу, все шло нормально, но это только по началу. Усталость постепенно давала о себе знать. По концовке, пара испорченных листов материала, и плюс мозоли от резака на пальцах. Вот так!

После этого случая, я решил все радикально в этом плане поменять. Прежние методы резки стеклотекстолита меня мало чем устраивали. У каждого из них есть свои определенные недостатки. К примеру, при резке ножницами по металлу, можно порезать приблизительно ровно заготовку лишь небольших размеров. Ножовкой, ровно не всегда получается. Сабельный резак режет ровно и хорошо, но бывает иногда, затягивает материал, да и тупится довольно быстро. Гильотинные ножницы, увы, не всем доступны, и к тому же довольно небезопасны. Ручной резак из ножовочного полотна это вообще сущее издевательство.
Погуглив самоделки, я к великому своему сожалению не нашел ничего интересного для повторения. Даже как то странно, такое ощущение, что мир в этом направлении стоит на месте. Потом задался вопросом, а как же нынче в промышленности обстоят дела в этом плане? В совковое время, на сколько, я знал и видел, стеклотекстолит резали в основном на гильотинных ножницах. Сегодня же дело обстоит совершенно иначе. Режут этот материал методом скайбирования или фрезерованием, если плата имеет сложную форму. Технология скайбирования не сложная, материал пропускают между двумя заостренными дисками диаметром около 100 мм. Сами диски снабжены по периметру мелкими зубьями. Сам процесс несколько напоминает работу циркульной пилы.

Тогда я решил попробовать изготовить устройство похожее на небольшой скайбер самостоятельно. Но наткнулся на ряд проблем разного характера, в связи с чем, устройство получалось не бюджетным и сложным для повторения. В принципе я и не питал больших надежд по этому поводу, понадеялся на авось, но в плане эксперимента результат получился отрицательный. Но как говорят отрицательный результат, это тоже результат. Хотел было выбросить свое художество на помойку, но вовремя включилась соображалка, и изменил конструкцию. Идея пришла сама собой, но потребовала некоторых, переделок. Первоначально я приобрел победитовую пластину для резца размером 22 × 4 × 2 мм.

Марка победита мне не известна, как неизвестна, как я думаю, и человеку который торговал этим добром на рынке. Сегодня, к сожалению, трудно встретить человека, торгующего, чем либо, и который сможет дать вам грамотную консультацию по тому товару, который он продает. Чаще они или не понимают, о чем идет речь или задают, глупые вопросы, типа “ а для чего тебе это нужно ”. На это, для таких любопытных, у меня всегда готовый ответ. Говорю им, что делаю капкан для мышей. Сшибает с ног и с толку на раз.

Касаемо победита то это твёрдый сплав карбида вольфрама и кобальта в массовом соотношении 90:10. Обладает высокой твёрдостью 80—90 по шкале Роквелла. Существуют так же сплавы с добавками карбидов титана и тантала. Более подробную информацию можно получить тут или тут или, где ни – будь еще.
Конструктивно, устройство похоже на обычный плиткорез, да и сама идея тоже. Но изготовлено из более прочных материалов, так как в начале, предполагались более высокие нагрузки. В качестве направляющих, я использовал штоки от задних амортизаторов автомобиля Volkswagen. В первых, у них достаточная длина чтобы обеспечить разрезание заготовки формата А4, по наибольшей длине листа. Во вторых, изготовлены они из достаточно прочной стали (предположительно сталь Ст 40 или ее аналог). Поверхность штока цементирована и кроме того закалена и хромирована. И в третьих, поверхность обработана суперфинишированием. Правда, есть один незначительный минус, это две кольцевые канавки, проточенные с обоих концов штоков.
Суперфиниширование применяют для улучшения качества поверхностного слоя и удаления дефектов, возникших на предыдущих операциях. При обработке лезвийным инструментом или шлифованием на поверхности остается дефектный слой, вызванный сильной деформацией металла и действием высокой температуры. Суперфиниширование, выполняемое на мягких режимах, приводит к удалению дефектного слоя и увеличению износостойкости обработанной поверхности. Кроме того, суперфиниширование очищает поверхность от внедренных в нее при шлифовании обломков абразивных зерен. Применяя данный процесс, можно повысить размерную точность деталей и получить зеркальную поверхность. Шероховатость поверхности после суперфиниширования может достигать высшего, 14-го класса. Полированием достигают только 12-го класса шероховатости.

При повторении конструкции, если появится такое желание, плиткорез, можно смело взять за основу. Но тут все зависит от ваших запросов и кармана. Можно приобрести обычный с двумя направляющими, а можно и более дорогой, но и более качественный, рельсовый.

Прежде чем покупать, все же желательно ознакомиться с предлагаемым ассортиментом. Не следует покупать слишком навороченные и дорогие. Все навороты все равно полетят в мусорное ведро. Основное требование это прочность изделия и качество изготовления. Изделия, изготовленные ПТУшниками, не годятся однозначно. Пусть пользуются строители такими изделиями, для них плюс – минус сантиметр, не косина. А нам нужна в первую очередь точность! По большому счету, нас интересуют направляющие, ползун (или каретка) и крепление направляющих. На это следует обратить внимание в первую очередь. Направляющие и ползун нужно осмотреть более внимательно от них зависит работа устройства в дальнейшем, они не должны иметь дефектов; типа вмятин, сколов, глубоких царапин и следов коррозии. Ход ползуна должен быть легкий без заеданий и рывков. В то же время ползун, по возможности, не должен болтаться в направляющих (люфтить). Само основание устройства, если выполнено из тонкой штампованной жести, вам вряд ли будет полезно. Но если оно изготовлено из алюминиевого сплава, то тут стоит подумать, как поступить с ним в дальнейшем. В принципе можно будет использовать и его, если собираетесь резать материал только по разметке. Для этого понадобится лишь сделать дополнение в виде прижимного устройства для разрезаемой заготовки.
После моей прежней публикации в комментариях создалось обсуждение этого вопроса. Но, к сожалению, в диалоге по больной теме, приняли активное участие всего два пользователя сообщества. В частности пользователь 1essor1, предложил еще два варианта девайсов как кандидатов на рассмотрение в плане использования как полуфабрикатов. Это сабельный и дисковый резаки для бумаги. Но, ознакомившись с ними ближе, пришел к выводу, что они годятся к использованию только, по прямому назначению. Хотя если кто — то захочет подтвердить или опровергнуть мои мысли на этот счет может попробовать и поэкспериментировать.

И так о конструкции.

Как я уже писал выше, за основу взят плиткорез, по своему образу и подобию. Ползун изготовлен из дюралюминия, марки Д16Т. Диаметр отверстий, соответствует диаметру штоков. В данном случае это 11 мм. Расстояние между центрами отверстий составляет 40 мм. Первоначально, просверлил отверстия сверлом, Ø 10,8 мм. Потом развернул отверстия разверткой Ø 11 мм. Крепление направляющих изготовил из стального уголка 60 × 60 × 6 мм. Правда, одну сторону уголков обрезал до ширины 20 мм. Это было необходимо для увеличения рабочей зоны резца и экономии наружных габаритов устройства.

Механизм подачи резца, простая рычажно – винтовая кинематика, на которой я не буду заострять сильно внимание. Выглядит и устроена она очень просто. В качестве винта подачи использовал обычный длинный болт с резьбой М5. Головке болта придал шаровидную форму. Шарик винта утоплен в специально сделанном углублении резцедержателя, и стопорится Г – образной пластиной с разрезом под ось болта.

Возможны и другие варианты механизмов подачи резца, лишь бы они были просты и надежны. Все зависит от ваших возможностей и познаний в механике. Очень неплоха система вертикальной подачи резца как в поперечно – строгальном станке, если кто видел или знает о чем идет речь. Но не обязательно ее делать, как говорят один в один. За основу можно взять лишь сам принцип. Для тех же, кто не знает о чем идет речь, привожу простые, но надеюсь понятные эскизы. По габаритам, такой механизм резцедержателя может быть размером примерно со спичечный коробок.

Пару эскизов резцедержателя в полуразобранном виде.

На нижних рисунках показано как может меняться положение резца при движении вперед, и при движении назад.

Для тех кому такой механизм может оказаться не под силу, могу предложить еще один вариант крепления резца, можно сказать что самый простой и примитивный.

Но и в таком случае все равно придется придумывать механизм вертикальной подачи резца, так как рычагом плиткореза контролировать глубину реза будет крайне сложно и неудобно. К тому же победитовую пластину все равно придется паять. Механическое крепление пластины в данном члучае неприемлемо из за малой толщины и хрупкости победита.

К своему великому сожалению, дать определенные размеры деталей боюсь не смогу, тут все будет зависеть от конструктивных особенностей и размеров выбранного вами устройства. Я же в данной публикации в основном делюсь самой идеей и принципом работы устройства в целом. Поэтому первоначально вам придется определиться необходимо ли вам это, и сможете ли вы самостоятельно или с чьей либо помощью изготовить такое устройство.
Если у вас, нет определенных навыков по работе с металлом, можете поступить следующим образом. В начале, изготавливаете модель. А после можете обратиться к слесарю, или какому ни будь умельцу с просьбой, в изготовлении устройства или только какой ни будь отдельной детали.
Обычно в таких случаях часто поступают так. Изготавливается модель устройства в натуральную величину из тех материалов, с которыми легче работать. Это может быть пластик, дерево, картон, металл, гипс, глина или комбинация из этих материалов. И вот когда конструктор определился окончательно с формами и размерами устройства, он переводит их, к примеру, в металл. Предлагаю попробовать, это очень удобно. Экономятся материалы и время. И порой по концовке и дешевле.

Для крепления резца в устройстве, изготовил простую оправку из стального бруска размером 16 × 16 × 10. В ней пропилил паз под резец, и сделал отверстие с резьбой для крепления в резцедержателе. После установил в паз победитовую пластинку и припаял припоем ПСр. Паял в пламени паяльной лампы. После этого уже заправил резец. Правда, с этой задачей справился не сразу. По началу, пробовал заправить на обычном сине – зеленом, мелкозернистом камне. Но оказалось, что задача эта не так проста, как кажется на первый взгляд! Но потом вспомнил, что у меня есть алмазный круг. На алмазе вся процедура по приданию необходимой формы заняла всего пару минут. Угол заточки резца выбрал около 20 градусов.

После сборки устройства в черновом варианте провел несколько пробных резов и, убедившись в работоспособности устройства, взялся за дальнейшее его развитие.
Приобрел две стальные линейки, алюминиевый уголок и пару брусков дюраля, коллега по работе подкинул два длинных каленых и шлифованных стержня Ø 8 мм от КПП автомобиля Volkswagen. Из всего этого сделал подвижный упор. Теперь можно нарезать материал по упору, минуя разметку.

Так же стало возможным разрезать уже готовые протравленные платы, а так же групповые заготовки плат без риска их испортить. Правда, такой возможности пока еще не представилось, но думаю, что в этом плане проблем быть не должно. В качестве резки можете убедиться, рез ровный, равномерный и чистый. Сам процесс резки материала стал теперь в разы легче, и перестал быть утомительным. В процессе резки, каретка движется вперед усилием большого пальца, назад усилием среднего, а подъем и опускание резца (вращение винта подачи резца), указательным. Четыре – шесть движений резцом вперед – назад с одной стороны и столько же с другой, и готово. Ширина реза составляет около 0.5 мм, в зависимости от глубины надреза, и благодаря клиновидной форме углубления в месте надреза, материал разламывается очень легко.

Во время конструирования появилась идея оборудовать устройство лазерной меткой. Впоследствии, меня чутье не обмануло, данное дополнение оказалось весьма полезным и удобным при вырезании прямолинейных отверстий в заготовках и резке по разметке.
Заинтересовался темой преобразования лазерного пучка в линию, Порылся в интернете и кое – что нашел на этот счет. В общем, вариантов существует немало, но доступных для своих возможностей выбрал поначалу два. Первый, казалось самый простой это преобразование точки в линию с помощью цилиндрической линзы, мне не сильно понравился. Линия получалась несколько выпуклой посередине. Кроме того проекция получалась на достаточном удалении от источника света, что меня не устраивало в принципе. Вероятно все же возможно получить необходимый результат, но полагаю, что это потребует построения более сложной оптической системы.
Кое – что полезное на этот счет почерпнул отсюда.
И тогда пошел по запасному маршруту и поэкспериментировал с механической разверткой луча.

И вот тут – то я понял, что это оно. За неделю удалось изготовить из того что было и как умел устройство с механической разверткой луча.

Для этого использовал электродвигатель от DVD плеера, питанием в 3.0 V с насаженным на вал зеркалом и ПП лазер от фонарика – указки. Получилось довольно компактно, если не считать батарейный отсек, который занял две трети длины устройства. Но надеюсь, что от этого недостатка вскоре избавлюсь. Думаю приспособить зарядку от мобильного телефона в качестве сетевого блока питания.

Все устройство изготовлено из дюралюминия марки Д16Т на обычном настольно – сверлильном станке. При изготовлении деталей к примеру на фрезерном станке думаю хватило бы и двух, максимум, трех часов. Отверстие для движка просверлил обычным пером для сверления древесины. Сверло сточил до размера диаметра двигателя 24.5 мм, сверление проводил на малых оборотах с применением СОЖ (смазывающей охлаждающей жидкости). В качестве СОЖ использовалась обычная отработанная тормозная жидкость. Немогу объяснить почему, но с ней чистота отверстий при сверлении получается гораздо лучше чем в сравнении скажем с водо – масляными эмульсиями.

С зеркалом получилось тоже интересно. Обычное простое зеркало не подходило, потому что получалось двойное отражение луча, от поверхности стекла, и от амальгамы. Причем чем тоньше стекло, тем ближе сходились световые пучки. Экспериментировал с различными материалами и предметами. В общем, со всем, что попадалось под руку и на глаза. Все было не то и не так. Помог случай. Купил не барахолке, тонкое зеркальце от косметички. Когда отделил зеркало от основы, то на обратной стороне обнаружил остатки клея. Решил смыть клей растворителем, но вместе с клеем постепенно стал смываться и защитный слой. Осталась только амальгама, как раз то, что мне было необходимо. А дальше все просто, надфилем зашершавел торец пластикового шкива от этого движка и приклеил к нему отрезок полоски из латунной жести, которую согнул под угол в 45°. К другой плоскости приклеил маленький квадратик зеркальца. Немного потрудился с фокусировкой луча и получил искомый результат. ПП лазер использовал от обычного фонарика – указки, мощностью около 5 mW. До этого в своих опытах использовал фонарик с ПП лазером мощностью около 1 mW.

А теперь немного о том, как все это работает и выглядит.
К примеру, необходимо сделать в плате отверстие прямоугольной формы. Для начала, по углам будущего выреза сверлим отверстия. Это необходимо для начала захода резца в материал.

Далее устанавливаем заготовку по метке в устройстве и фиксируем прижимными винтами. Торцам винтов специально придал коническую форму. Это необходимо для того чтобы при вращении винтов заготовка не смещалась.

Углубляем резец первоначально в одном из отверстий, устанавливаем первый упор – ограничитель. Далее повторяем то же самое и со следующим отверстием и ставим второй упор. Проводим несколько раз резцом от упора к упору. И так от отверстия к отверстию с обеих сторон. Остается выдавить вырезанный фрагмент, убрать надфилем облой, и отверстие готово.
На первый взгляд может показаться, что это очень долго и нудно. Но на самом деле это не так. По времени на изготовление отверстия размером 20 × 30 мм потратил всего 10 минут. А если применить стандартную технику (сверление по контуру и опиливание) то времени требуется гораздо больше. Меня, в общем, интересовало в первую очередь, на сколько, возможна эта операция на данном устройстве. К тому же я не сильно старался, чтоб получилось очень красиво. Но как видно получается довольно неплохо. Но если все же вас заинтересует такая опция в устройстве, то тогда все же для удобства в работе лучше установить резец в передней части каретки.

Данное устройство пока что еще представляет собой экспериментальный, но уже вполне работоспособный образец. В процессе эксплуатации, я думаю, что еще придется поработать над его совершенствованием в плане добавления дополнительных опций.

И в завершение.
Если у кого – то появится здоровый интерес к данному устройству и повторит его на базе плиткореза, полагаю что было бы хорошо поделиться с народом вашим собственным вариантом конструкции.