1.10　多功能手持電鉆

電鉆是開展電子制作活動少不了的常用工具。這里介紹一種采用專門的套件組裝而成的多功能手持電鉆，它體積小巧、性能優良、動力強勁、用途廣泛，不僅適合用來在電路板、金屬片、塑膠板或木板上打孔，而且能夠輕而易舉地實現切割、打磨、雕刻或拋光等多種功能，是電工、電子愛好者不可多得的一件制作利器。

該多功能手持電鉆的實物外形如圖1-91所示，它采用網購的套件組裝而成，其主要特點如下。一是鉆孔精度高。由于采用了高精密（同心度≤0.1mm）、寬夾持范圍（0.3～4mm）的優質鋼鉆夾，因此無論是鉆頭同心度還是鉆頭夾持范圍，都是普通電鉆夾所無法相比的。二是動力強勁。由于采用高轉速、大扭力、雙滾珠軸承的強磁小電動機，因此雖然體積較?。ɡ陔娿@微型化），但其扭力并不小，一般鉆孔感覺力量綽綽有余。三是操作方便。在電鉆圓筒外殼的手持部位和尾端，分別設有控制電源的自復位按鈕開關和撥動開關，實際使用中可根據需要方便地選擇其中一個開關去控制電鉆的通電工作。四是功率可調。由于采用外接式調壓型電源適配器供電，因此通過改變工作電壓（12～24V），可輕而易舉地實現電鉆轉速和動力大小的調節，以滿足不同的使用要求。五是外觀漂亮。電鉆外殼采用全鋁合金材料車制，實際尺寸（不包括鉆夾和開關等）為?40mm×120mm，表面經過噴砂和硬化處理，不僅手感一流，而且金屬外殼利于電動機散熱，可延長其使用壽命。

1.10.1　工作原理

多功能手持電鉆的電路如圖1-92所示，它由安裝在鋁合金外殼（手持部分）內的電動控制電路和外接式調壓型電源適配器兩部分組成，兩者之間通過直流電插座XS和插頭XP1連接，使用很方便。

220V交流電經調壓型電源適配器內部電路降壓、整流、濾波等一系列處理后，通過插頭XP1和插座XS向手持部分的電動控制電路提供功率充足、電壓可調（在12～24V范圍內分7擋可調）的直流電。當按下自復位按鈕開關SB的按鈕（或將撥動開關SA撥至閉合狀態）時，小型直流電動機M通電運轉，直接帶動鉆夾及鉆頭（圖中未繪出）旋轉，從而實現電動鉆孔。當松開自復位按鈕開關SB的按鈕（或將撥動開關SA撥至斷開狀態）時，小型直流電動機M斷電停止運轉，鉆頭亦停止旋轉。如果鉆夾夾持的不是鉆頭，而是不同形狀的金剛砂高速小磨頭或帶柄小砂輪磨頭、帶柄拋光輪等夾持具，便可實現相應的電動切割、打磨、雕刻或拋光等功能。

1.10.2　元器件選擇

圖1-93給出了多功能手持電鉆全部套件的實物外形圖。整個套件可從淘寶網上購得，花費一般不足100元（不含圖1-97所示全套夾持件約90元）。

電鉆外殼采用全鋁合金材料，它包括?40mm×120mm的筒體、?36mm×5mm的前蓋和后蓋三部分，前蓋和后蓋通過螺釘口可分別緊旋在筒體的兩端。外殼表面采用了噴砂和硬化陽極氧化處理工藝，耐磨、耐腐蝕、易握持。

小型直流電動機M采用高轉速、大扭力、雙滾珠軸承的555型電機，推薦選擇性價比高的香港德昌牌產品。該直流電動機采用碳刷和純銅線，全金屬外殼，內設散熱風扇，運行平穩，做工相當不錯。主要參數：工作電壓范圍12～24V，空載電流290～370mA，空載轉速6000～12000r/min。主要尺寸：機身直徑35.6mm，機身長度80mm，軸長14mm，軸徑3.17mm，質量200g。

SB采用DS-316型自復位、常開型按鈕開關，其最大工作電壓為交流250V，額定電流≤1A，安裝孔徑10mm，觸點接觸電阻≤50mΩ，機械壽命≥10000次。

SA采用MTS-102型單刀雙擲鈕子開關（也稱搖頭開關），本制作僅用其中一擲（即緊挨的一對引腳），其面板安裝孔徑6mm，最大工作電壓為交流250V，額定電流≤3A，接觸電阻≤20mΩ，機械壽命約10000次。SA也可用大小相當的KNX-2W1D、KNX102型鈕子開關來直接代替。

XS采用孔徑5.5mm、芯極（內針）直徑2.1mm的面板安裝式直流電源插座，其接線端識別和電路符號如圖1-94所示。這種直流電源插座內部帶有自動開關（主要用于接入外接電源插頭時，自動斷開機內干電池，本制作未用此功能）。故其有三個接線端，使用時注意不要接錯接線端。該插座的安裝孔徑為11.5mm，最大工作電壓一般為直流40V，額定電流≤3A。

A采用JT-96W型多用途、調壓型電源適配器（也稱萬能筆記本電腦開關電源），其外形和附件詳見圖1-95。該電源適配器具有過載、過壓、短路保護功能，輸入電壓范圍為交流95～265V，最大輸出功率96W，功率因數＞88%（TYP），最大輸出電流4.5A（12V）～4A（24V）；具有7擋輸出電壓，分別是12V、15V、16V、18V、19V、20V和24V。通過撥動外殼上的7擋輸出電壓選擇開關，可方便地選擇所需要的輸出電壓（對應LED電壓指示燈會點亮），從而使電源適配器能夠滿足各種用電器的不同工作電壓要求；所配8種不同規格的直流電二芯插頭，能夠使電源適配器輕而易舉地實現與各種用電器電源插座的可靠駁接。顯然，該產品適應性強、用途廣泛，是一款難得的具有較大輸出功率的電源適配器。

鉆夾推薦采用正品浙江三歐牌高精度小鉆夾，型號為JT0，其夾持鉆頭直徑的范圍是0.3～4mm。整個鉆夾采用特種工具鋼制造，全長36mm，大外徑21.5mm，小外徑15mm，后內錐孔口徑6.26mm。鉆夾配套有一個“T”形小扳手，方便裝卸鉆頭。

由于鉆夾的安裝孔大，而所用小型直流電動機M的軸較細，因此鉆夾無法直接安裝到電動機的軸頭上面去，必須按照圖1-96所示，通過特制的錐形黃銅套（也稱黃銅連接桿）進行緊密套接。注意是直接插入，不需要螺釘等任何形式的固定。所用錐形黃銅套的最大外徑（開有內孔口端）6.26mm，最大內徑3.17mm，長度12mm。

鉆頭應根據所配鉆夾和使用需要選擇?0.3～4mm范圍內的普通麻花鉆頭，對數量沒有限制。當然，如果選用價格比較貴的高品質含鈷超硬麻花鉆頭，則鉆孔效果更好。

除鉆頭外，只要是夾持柄直徑在?0.3～4mm范圍內的各種金剛砂磨針或帶柄小砂輪、帶柄拋光輪等都可根據需要購買，將它們直接夾持到鉆夾上去，便可實現電鉆的打磨、雕刻或拋光等功能。圖1-97羅列了一些常用的夾持具，讀者可根據需要選購。

1.10.3　動手制作

該微型電鉆的組裝可分為安裝小電動機、焊裝后蓋電路、通電調試三大步驟來完成。下面按制作步驟和流程逐一介紹。

第一步：安裝小電動機。

首先，按照圖1-98（a）所示，取一根?2mm的粗銅電線，用尖嘴鉗截取尺寸約?2mm×2mm的銅粒，備用。再按照圖1-98（b）所示，用鑷子夾住銅套，在點亮的蠟燭火焰上均勻加熱10多秒鐘。緊接著按照圖1-98（c）所示，將準備好的銅粒放進銅套的內孔中去（其作用是阻止下一步小電動機M較短的軸頭全部被插入銅套內去），并按照圖1-98（d）所示，趁熱將銅套套在小電動機M的軸頭上面去。一般情況下，只能夠套進去一部分，不要緊，可按照圖1-98（e）所示，將小電動機M翻轉過來，垂直頂在桌面的木墊板（或地面）上，稍用力向下按壓，即可將小電動機M的軸壓進銅套底部。萬一銅套不能套到底，按照圖1-98（f）所示，趁銅套還沒有完全冷卻，將小電動機M的尾軸端頂放在鋼絲鉗等平整的金屬體上，用錘子輕敲銅套頂端，即可搞定。需要說明的是，工廠是用專門的手動壓力機將電機軸壓進銅套內去的，業余條件下不可自作聰明用錘子強行冷砸入，否則有可能損傷銅套和電動機。而采用加熱銅套的方法，是利用了銅套“熱脹冷縮”的物理特性，筆者多次操作，證明可以輕而易舉地將銅套套在電機軸上面去。顯然，無論用什么方法裝上的銅套，一旦緊套在電機軸上，就很難再取下來了。

其次，按照圖1-98（g）所示，在小電動機M的正極接線端（旁邊有一紅色圓點標志）焊接上長約140mm的紅色塑皮電線，在負極接線端焊接上長約140mm的黑色塑皮電線。按照圖1-98（h）所示，分別給兩焊接點套上電工用的絕緣套管（如用熱縮管則更理想）。接下來，按照圖1-98（i）所示，在距小電動機M的正極接線端4cm處，用電烙鐵頭燙去紅色電線的塑皮，將自復位按鈕開關SB的任一接線端焊接在該處。按照圖1-98（j）所示，在自復位按鈕開關SB的另一接線端焊接上長約120mm的紅色塑皮電線，并給焊接點套上電工用的絕緣套管。按照圖1-98（k）所示，退出自復位按鈕開關SB上面的緊固螺母，以利于下面的安裝。

最后，按照圖1-98（i）所示，將小電動機M裝入外殼筒體的前端口內。注意：應分辨前、后端口，不要弄反了。前、后端口的區別在于，外殼筒體的內壁有一圈定位電動機的窄臺階，距前端口約61mm，距后端口約54mm，并且后端口一側的筒體上開有安裝自復位按鈕開關SB的安裝孔。接下來，按照圖1-98（m）所示，將外殼的前蓋套在小電動機M的前端，并按照圖1-98（n）所示，借助尖嘴鉗頭及其前蓋上面的兩個螺釘孔，通過前蓋上的絲口，將前蓋按順時針方向緊旋在外殼筒體口沿的螺口內。再按照圖1-98（o）所示，借助小螺絲刀，用兩顆M3×7（直徑3mm、長7mm）的螺釘將小電動機M與前蓋緊固。按照圖1-98（p）所示，用尖嘴鉗將自復位按鈕開關SB通過自帶的緊固螺母，緊固在外殼筒體上所給出的安裝孔內。按照圖1-98（q）所示，將鉆夾直接套在銅套上去。安裝好的小電動機及其配件如圖1-98（r）所示。

第二步：焊裝后蓋電路。

首先，按照圖1-99（a）和圖1-99（b）所示，通過鈕子開關SA和直流電源插座XS自帶的緊固螺母，分別將它們緊固在后蓋所開的兩個對應圓孔內。

然后，按照圖1-99（c）所示，將引自按鈕開關SB接線端的長約120mm的紅色塑皮電線端，焊接在直流電源插座XS的芯極接線端，并在距焊接點2cm處用電烙鐵頭燙去紅色電線的塑皮，將鈕子開關SA的任一接線端焊接在該處。按照圖1-99（d）所示，將引自小電動機M正極、并連接按鈕開關SB其中一端的長約140mm的紅色塑皮電線端，焊接在鈕子開關SA的另一個接線端（如中間接線端）。按照圖1-99（e）所示，將引自小電動機M負極端的長約140mm的黑色塑皮電線頭，焊在直流電源插座XS的外極接線端。至此，電路焊接完畢。

最后，取空塑料飲料瓶或包裝盒，剪取一塊尺寸約為120mm×48mm的薄塑料片（其中一角剪掉25mm×25mm見方），按照圖1-99（f）所示，將其作為絕緣片內襯到外殼筒體的后部位置，以防止直流電源插座XS和鈕子開關SA的接線端碰到外殼內壁。接下來，按照圖1-99（g）所示，通過后蓋上的絲口，將后蓋按順時針方向緊旋在外殼筒體口沿的螺口內。由于旋緊后蓋時里面的3根電線會跟隨著相互纏繞約6圈，因此必須注意做到旋緊后蓋上的螺釘口時不要空旋，并且在旋蓋前應預先按逆時針方向（反方向）空旋后蓋約3圈，這樣可確保旋緊后蓋時不會扭斷里面的電線接頭。至此，包括后蓋電路焊裝在內的組裝即大功告成。

第三步：通電調試。

組裝好的電鉆，先不要裝上鉆頭，可按圖1-100（a）～（c）所示，將所配調壓型電源適配器的直流輸出插頭插入電鉆后蓋上的直流電源插座XS內，再將調壓型電源適配器（輸出電壓預選最低擋12V）的交流電插頭接入220V交流市電插座，按下自復位按鈕開關SB（或撥動鈕子開關SA），電鉆即通電轉動。如果電鉆不轉動，應著重檢查調壓型電源適配器供電是否正常、電鉆電路是否接線正確等。正常情況下，電鉆夾的轉動方向如圖1-100（d）所示，即電鉆頭朝下，鉆夾按順時針方向轉動為正轉；按逆時針方向轉動為反轉。反轉時電鉆的鉆孔效率低，應通過對調小型直流電動機M的紅、黑兩接線頭位置進行調整。

電鉆通電正常轉動后，可按照圖1-100（e）所示給電鉆夾裝上合適的鉆頭，注意一定要用“T”形扳手擰緊鉆夾。接下來，按照圖1-100（f）所示，在一塊電路板邊角料（或木板、塑料板、薄鐵片等）上進行打孔試驗，檢查同心度是否正常、打孔精度如何、不同輸出電壓下的打孔速度如何。無問題后，即可正式投入使用了。

1.10.4　投入使用

每次使用時，應先給電鉆安裝上合適的鉆頭，再給后蓋上的直流電源插座XS接上調壓型電源適配器的直流輸出插頭，并將調壓型電源適配器的交流電插頭接入220V交流市電的插座內，右手持電鉆，并用大拇指按下自復位按鈕開關SB的按鈕，或者用食指撥動鈕子開關SA的手柄，即可開始打孔（參見圖1-100）。每次使用前，還可根據打孔的實際情況，通過撥動調壓型電源適配器上的7擋輸出電壓選擇開關，選擇合適的直流輸出電壓（如12V或15V、16V、18V、19V、20V、24V等）。通常在電路板、木板、塑料件上面打孔時，選最低12V直流電壓擋即可滿足需要；在金屬片等硬件上打孔時，可選擇較高的直流電壓擋。一般電壓越高，電鉆轉速越高，力量也越大。用畢后重復上面的逆過程（鉆頭可不拆卸），并將電鉆及其配件裝入一個體積合適的盒子內，以備下次使用。

在電路板上打孔時注意：鉆孔前，建議最好用定位尖頭沖子在欲鉆孔的覆銅箔位置沖出小坑。尖頭沖子可用普通水泥釘代替，也可用廢鉆頭在砂輪上打磨而成。鉆孔時，按照圖1-100（f）所示，用右手緊握電鉆，將鉆頭對準沖好的小坑，保持鉆頭與電路板面的垂直，手施加適當的向下壓力即可。剛開始鉆孔時，還要隨時注意鉆頭是否偏移中心位置，如有偏移，應及時校正。校正時可在鉆孔的同時適當給電鉆施加一個與偏移方向相反的水平力，達到逐步校正。鉆孔過程中，給電鉆施加的垂直壓力大小，應根據鉆頭的工作情況憑感覺進行控制。孔將鉆穿時，送給力必須減小，以防止鉆頭折斷、鉆頭卡死等情況發生。

該多功能手持電鉆除了用來在電路板、塑膠板、木塊、金屬片等上面打孔外，還可在其鉆夾上裝上桿徑≤4mm的不同形狀的金剛砂高速小磨頭或帶柄小砂輪磨頭、帶柄拋光輪等夾持具，實現各種切割、打磨、雕刻或拋光功能。常用夾持具的外形如圖1-97所示，實際使用情形如圖1-101所示。這里要特別強調的是：使用時一定要注意安全，應正確安裝各種夾持具，連接桿上的螺釘、鉆夾等必須用力擰緊，高速鋼鋸片等千萬不可反轉，否則會造成鋸片在工作中由于螺釘松動而飛出，釀成事故。用玻璃開孔器（將人工合成的金剛砂粘貼在圓形金屬管端頭制造而成）在玻璃或陶瓷、大理石上面打孔時，要不斷加水（既可冷卻鉆頭，避免摩擦高溫損壞鉆頭，又可清洗金剛砂顆粒之間的粉渣，避免堵塞導致鉆孔效率下降），嚴禁干鉆。無論是切割，還是打磨、雕刻或拋光，建議均佩戴上必要的防護器具（如護目鏡、防塵口罩等，必要時還可戴上布手套），安全操作始終要放在第一位。

該多功能手持電鉆還可采用10節串聯的5號可充電干電池組、12～24V蓄電池等來供電，只要電壓符合要求（12～24V）、輸出電流充足（≥2A）即可。這樣，可使得鉆孔場所不受有無220V交流電的限制，使用更方便。