1.10　多功能手持电钻

电钻是开展电子制作活动少不了的常用工具。这里介绍一种采用专门的套件组装而成的多功能手持电钻，它体积小巧、性能优良、动力强劲、用途广泛，不仅适合用来在电路板、金属片、塑胶板或木板上打孔，而且能够轻而易举地实现切割、打磨、雕刻或抛光等多种功能，是电工、电子爱好者不可多得的一件制作利器。

该多功能手持电钻的实物外形如图1-91所示，它采用网购的套件组装而成，其主要特点如下。一是钻孔精度高。由于采用了高精密（同心度≤0.1mm）、宽夹持范围（0.3～4mm）的优质钢钻夹，因此无论是钻头同心度还是钻头夹持范围，都是普通电钻夹所无法相比的。二是动力强劲。由于采用高转速、大扭力、双滚珠轴承的强磁小电动机，因此虽然体积较小（利于电钻微型化），但其扭力并不小，一般钻孔感觉力量绰绰有余。三是操作方便。在电钻圆筒外壳的手持部位和尾端，分别设有控制电源的自复位按钮开关和拨动开关，实际使用中可根据需要方便地选择其中一个开关去控制电钻的通电工作。四是功率可调。由于采用外接式调压型电源适配器供电，因此通过改变工作电压（12～24V），可轻而易举地实现电钻转速和动力大小的调节，以满足不同的使用要求。五是外观漂亮。电钻外壳采用全铝合金材料车制，实际尺寸（不包括钻夹和开关等）为ϕ40mm×120mm，表面经过喷砂和硬化处理，不仅手感一流，而且金属外壳利于电动机散热，可延长其使用寿命。

1.10.1　工作原理

多功能手持电钻的电路如图1-92所示，它由安装在铝合金外壳（手持部分）内的电动控制电路和外接式调压型电源适配器两部分组成，两者之间通过直流电插座XS和插头XP1连接，使用很方便。

220V交流电经调压型电源适配器内部电路降压、整流、滤波等一系列处理后，通过插头XP1和插座XS向手持部分的电动控制电路提供功率充足、电压可调（在12～24V范围内分7挡可调）的直流电。当按下自复位按钮开关SB的按钮（或将拨动开关SA拨至闭合状态）时，小型直流电动机M通电运转，直接带动钻夹及钻头（图中未绘出）旋转，从而实现电动钻孔。当松开自复位按钮开关SB的按钮（或将拨动开关SA拨至断开状态）时，小型直流电动机M断电停止运转，钻头亦停止旋转。如果钻夹夹持的不是钻头，而是不同形状的金刚砂高速小磨头或带柄小砂轮磨头、带柄抛光轮等夹持具，便可实现相应的电动切割、打磨、雕刻或抛光等功能。

1.10.2　元器件选择

图1-93给出了多功能手持电钻全部套件的实物外形图。整个套件可从淘宝网上购得，花费一般不足100元（不含图1-97所示全套夹持件约90元）。

电钻外壳采用全铝合金材料，它包括ϕ40mm×120mm的筒体、ϕ36mm×5mm的前盖和后盖三部分，前盖和后盖通过螺钉口可分别紧旋在筒体的两端。外壳表面采用了喷砂和硬化阳极氧化处理工艺，耐磨、耐腐蚀、易握持。

小型直流电动机M采用高转速、大扭力、双滚珠轴承的555型电机，推荐选择性价比高的香港德昌牌产品。该直流电动机采用碳刷和纯铜线，全金属外壳，内设散热风扇，运行平稳，做工相当不错。主要参数：工作电压范围12～24V，空载电流290～370mA，空载转速6000～12000r/min。主要尺寸：机身直径35.6mm，机身长度80mm，轴长14mm，轴径3.17mm，质量200g。

SB采用DS-316型自复位、常开型按钮开关，其最大工作电压为交流250V，额定电流≤1A，安装孔径10mm，触点接触电阻≤50mΩ，机械寿命≥10000次。

SA采用MTS-102型单刀双掷钮子开关（也称摇头开关），本制作仅用其中一掷（即紧挨的一对引脚），其面板安装孔径6mm，最大工作电压为交流250V，额定电流≤3A，接触电阻≤20mΩ，机械寿命约10000次。SA也可用大小相当的KNX-2W1D、KNX102型钮子开关来直接代替。

XS采用孔径5.5mm、芯极（内针）直径2.1mm的面板安装式直流电源插座，其接线端识别和电路符号如图1-94所示。这种直流电源插座内部带有自动开关（主要用于接入外接电源插头时，自动断开机内干电池，本制作未用此功能）。故其有三个接线端，使用时注意不要接错接线端。该插座的安装孔径为11.5mm，最大工作电压一般为直流40V，额定电流≤3A。

A采用JT-96W型多用途、调压型电源适配器（也称万能笔记本电脑开关电源），其外形和附件详见图1-95。该电源适配器具有过载、过压、短路保护功能，输入电压范围为交流95～265V，最大输出功率96W，功率因数＞88%（TYP），最大输出电流4.5A（12V）～4A（24V）；具有7挡输出电压，分别是12V、15V、16V、18V、19V、20V和24V。通过拨动外壳上的7挡输出电压选择开关，可方便地选择所需要的输出电压（对应LED电压指示灯会点亮），从而使电源适配器能够满足各种用电器的不同工作电压要求；所配8种不同规格的直流电二芯插头，能够使电源适配器轻而易举地实现与各种用电器电源插座的可靠驳接。显然，该产品适应性强、用途广泛，是一款难得的具有较大输出功率的电源适配器。

钻夹推荐采用正品浙江三欧牌高精度小钻夹，型号为JT0，其夹持钻头直径的范围是0.3～4mm。整个钻夹采用特种工具钢制造，全长36mm，大外径21.5mm，小外径15mm，后内锥孔口径6.26mm。钻夹配套有一个“T”形小扳手，方便装卸钻头。

由于钻夹的安装孔大，而所用小型直流电动机M的轴较细，因此钻夹无法直接安装到电动机的轴头上面去，必须按照图1-96所示，通过特制的锥形黄铜套（也称黄铜连接杆）进行紧密套接。注意是直接插入，不需要螺钉等任何形式的固定。所用锥形黄铜套的最大外径（开有内孔口端）6.26mm，最大内径3.17mm，长度12mm。

钻头应根据所配钻夹和使用需要选择ϕ0.3～4mm范围内的普通麻花钻头，对数量没有限制。当然，如果选用价格比较贵的高品质含钴超硬麻花钻头，则钻孔效果更好。

除钻头外，只要是夹持柄直径在ϕ0.3～4mm范围内的各种金刚砂磨针或带柄小砂轮、带柄抛光轮等都可根据需要购买，将它们直接夹持到钻夹上去，便可实现电钻的打磨、雕刻或抛光等功能。图1-97罗列了一些常用的夹持具，读者可根据需要选购。

1.10.3　动手制作

该微型电钻的组装可分为安装小电动机、焊装后盖电路、通电调试三大步骤来完成。下面按制作步骤和流程逐一介绍。

第一步：安装小电动机。

首先，按照图1-98（a）所示，取一根ϕ2mm的粗铜电线，用尖嘴钳截取尺寸约ϕ2mm×2mm的铜粒，备用。再按照图1-98（b）所示，用镊子夹住铜套，在点亮的蜡烛火焰上均匀加热10多秒钟。紧接着按照图1-98（c）所示，将准备好的铜粒放进铜套的内孔中去（其作用是阻止下一步小电动机M较短的轴头全部被插入铜套内去），并按照图1-98（d）所示，趁热将铜套套在小电动机M的轴头上面去。一般情况下，只能够套进去一部分，不要紧，可按照图1-98（e）所示，将小电动机M翻转过来，垂直顶在桌面的木垫板（或地面）上，稍用力向下按压，即可将小电动机M的轴压进铜套底部。万一铜套不能套到底，按照图1-98（f）所示，趁铜套还没有完全冷却，将小电动机M的尾轴端顶放在钢丝钳等平整的金属体上，用锤子轻敲铜套顶端，即可搞定。需要说明的是，工厂是用专门的手动压力机将电机轴压进铜套内去的，业余条件下不可自作聪明用锤子强行冷砸入，否则有可能损伤铜套和电动机。而采用加热铜套的方法，是利用了铜套“热胀冷缩”的物理特性，笔者多次操作，证明可以轻而易举地将铜套套在电机轴上面去。显然，无论用什么方法装上的铜套，一旦紧套在电机轴上，就很难再取下来了。

其次，按照图1-98（g）所示，在小电动机M的正极接线端（旁边有一红色圆点标志）焊接上长约140mm的红色塑皮电线，在负极接线端焊接上长约140mm的黑色塑皮电线。按照图1-98（h）所示，分别给两焊接点套上电工用的绝缘套管（如用热缩管则更理想）。接下来，按照图1-98（i）所示，在距小电动机M的正极接线端4cm处，用电烙铁头烫去红色电线的塑皮，将自复位按钮开关SB的任一接线端焊接在该处。按照图1-98（j）所示，在自复位按钮开关SB的另一接线端焊接上长约120mm的红色塑皮电线，并给焊接点套上电工用的绝缘套管。按照图1-98（k）所示，退出自复位按钮开关SB上面的紧固螺母，以利于下面的安装。

最后，按照图1-98（i）所示，将小电动机M装入外壳筒体的前端口内。注意：应分辨前、后端口，不要弄反了。前、后端口的区别在于，外壳筒体的内壁有一圈定位电动机的窄台阶，距前端口约61mm，距后端口约54mm，并且后端口一侧的筒体上开有安装自复位按钮开关SB的安装孔。接下来，按照图1-98（m）所示，将外壳的前盖套在小电动机M的前端，并按照图1-98（n）所示，借助尖嘴钳头及其前盖上面的两个螺钉孔，通过前盖上的丝口，将前盖按顺时针方向紧旋在外壳筒体口沿的螺口内。再按照图1-98（o）所示，借助小螺丝刀，用两颗M3×7（直径3mm、长7mm）的螺钉将小电动机M与前盖紧固。按照图1-98（p）所示，用尖嘴钳将自复位按钮开关SB通过自带的紧固螺母，紧固在外壳筒体上所给出的安装孔内。按照图1-98（q）所示，将钻夹直接套在铜套上去。安装好的小电动机及其配件如图1-98（r）所示。

第二步：焊装后盖电路。

首先，按照图1-99（a）和图1-99（b）所示，通过钮子开关SA和直流电源插座XS自带的紧固螺母，分别将它们紧固在后盖所开的两个对应圆孔内。

然后，按照图1-99（c）所示，将引自按钮开关SB接线端的长约120mm的红色塑皮电线端，焊接在直流电源插座XS的芯极接线端，并在距焊接点2cm处用电烙铁头烫去红色电线的塑皮，将钮子开关SA的任一接线端焊接在该处。按照图1-99（d）所示，将引自小电动机M正极、并连接按钮开关SB其中一端的长约140mm的红色塑皮电线端，焊接在钮子开关SA的另一个接线端（如中间接线端）。按照图1-99（e）所示，将引自小电动机M负极端的长约140mm的黑色塑皮电线头，焊在直流电源插座XS的外极接线端。至此，电路焊接完毕。

最后，取空塑料饮料瓶或包装盒，剪取一块尺寸约为120mm×48mm的薄塑料片（其中一角剪掉25mm×25mm见方），按照图1-99（f）所示，将其作为绝缘片内衬到外壳筒体的后部位置，以防止直流电源插座XS和钮子开关SA的接线端碰到外壳内壁。接下来，按照图1-99（g）所示，通过后盖上的丝口，将后盖按顺时针方向紧旋在外壳筒体口沿的螺口内。由于旋紧后盖时里面的3根电线会跟随着相互缠绕约6圈，因此必须注意做到旋紧后盖上的螺钉口时不要空旋，并且在旋盖前应预先按逆时针方向（反方向）空旋后盖约3圈，这样可确保旋紧后盖时不会扭断里面的电线接头。至此，包括后盖电路焊装在内的组装即大功告成。

第三步：通电调试。

组装好的电钻，先不要装上钻头，可按图1-100（a）～（c）所示，将所配调压型电源适配器的直流输出插头插入电钻后盖上的直流电源插座XS内，再将调压型电源适配器（输出电压预选最低挡12V）的交流电插头接入220V交流市电插座，按下自复位按钮开关SB（或拨动钮子开关SA），电钻即通电转动。如果电钻不转动，应着重检查调压型电源适配器供电是否正常、电钻电路是否接线正确等。正常情况下，电钻夹的转动方向如图1-100（d）所示，即电钻头朝下，钻夹按顺时针方向转动为正转；按逆时针方向转动为反转。反转时电钻的钻孔效率低，应通过对调小型直流电动机M的红、黑两接线头位置进行调整。

电钻通电正常转动后，可按照图1-100（e）所示给电钻夹装上合适的钻头，注意一定要用“T”形扳手拧紧钻夹。接下来，按照图1-100（f）所示，在一块电路板边角料（或木板、塑料板、薄铁片等）上进行打孔试验，检查同心度是否正常、打孔精度如何、不同输出电压下的打孔速度如何。无问题后，即可正式投入使用了。

1.10.4　投入使用

每次使用时，应先给电钻安装上合适的钻头，再给后盖上的直流电源插座XS接上调压型电源适配器的直流输出插头，并将调压型电源适配器的交流电插头接入220V交流市电的插座内，右手持电钻，并用大拇指按下自复位按钮开关SB的按钮，或者用食指拨动钮子开关SA的手柄，即可开始打孔（参见图1-100）。每次使用前，还可根据打孔的实际情况，通过拨动调压型电源适配器上的7挡输出电压选择开关，选择合适的直流输出电压（如12V或15V、16V、18V、19V、20V、24V等）。通常在电路板、木板、塑料件上面打孔时，选最低12V直流电压挡即可满足需要；在金属片等硬件上打孔时，可选择较高的直流电压挡。一般电压越高，电钻转速越高，力量也越大。用毕后重复上面的逆过程（钻头可不拆卸），并将电钻及其配件装入一个体积合适的盒子内，以备下次使用。

在电路板上打孔时注意：钻孔前，建议最好用定位尖头冲子在欲钻孔的覆铜箔位置冲出小坑。尖头冲子可用普通水泥钉代替，也可用废钻头在砂轮上打磨而成。钻孔时，按照图1-100（f）所示，用右手紧握电钻，将钻头对准冲好的小坑，保持钻头与电路板面的垂直，手施加适当的向下压力即可。刚开始钻孔时，还要随时注意钻头是否偏移中心位置，如有偏移，应及时校正。校正时可在钻孔的同时适当给电钻施加一个与偏移方向相反的水平力，达到逐步校正。钻孔过程中，给电钻施加的垂直压力大小，应根据钻头的工作情况凭感觉进行控制。孔将钻穿时，送给力必须减小，以防止钻头折断、钻头卡死等情况发生。

该多功能手持电钻除了用来在电路板、塑胶板、木块、金属片等上面打孔外，还可在其钻夹上装上杆径≤4mm的不同形状的金刚砂高速小磨头或带柄小砂轮磨头、带柄抛光轮等夹持具，实现各种切割、打磨、雕刻或抛光功能。常用夹持具的外形如图1-97所示，实际使用情形如图1-101所示。这里要特别强调的是：使用时一定要注意安全，应正确安装各种夹持具，连接杆上的螺钉、钻夹等必须用力拧紧，高速钢锯片等千万不可反转，否则会造成锯片在工作中由于螺钉松动而飞出，酿成事故。用玻璃开孔器（将人工合成的金刚砂粘贴在圆形金属管端头制造而成）在玻璃或陶瓷、大理石上面打孔时，要不断加水（既可冷却钻头，避免摩擦高温损坏钻头，又可清洗金刚砂颗粒之间的粉渣，避免堵塞导致钻孔效率下降），严禁干钻。无论是切割，还是打磨、雕刻或抛光，建议均佩戴上必要的防护器具（如护目镜、防尘口罩等，必要时还可戴上布手套），安全操作始终要放在第一位。

该多功能手持电钻还可采用10节串联的5号可充电干电池组、12～24V蓄电池等来供电，只要电压符合要求（12～24V）、输出电流充足（≥2A）即可。这样，可使得钻孔场所不受有无220V交流电的限制，使用更方便。