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迷你车床+用显微镜架改成精密袖珍台钻
有的时候,要制作小东西就需要小工具。我这个口袋车床只有8英寸(20.32厘米)长,3英寸(7.62厘米)宽,4.5英寸(11.43厘米)高。没错,我可以把它轻易地放进夹克衫的口袋和宽大的裤子口袋里。
口袋车床最早是在我想制作小型棋盘的时候想到。的另外,在本教程的最后,我写了一些改进的想法。
双向电梯
你需要:
○ 电动机。我把一台喷墨打印机给大卸八块了,取出了其中驱动打印头的电动机。这个电机的功率足以应付松木和其他轻质木料了。但对于铝材或者铜材来说就显得非常无力。
○ 厚硬木板。我找了些废弃的1/4英寸(0.635厘米)厚硬木板,来制作底座。
○ 2个滑板轮轴承(608ZZ型号)
○ 2个转轴支撑件(3/4英寸(1.905厘米)长,编号为WH12A)
○ 齿轮。你需要一些驱动齿轮或者一套皮带传动系统,这完全要根据你所选择的电动机来决定。我用的是尼龙斜齿轮,电机的传动比为1:2(齿轮比24/48)。
首先,你需要将转轴支撑件的开口扩大。它们本来是3/4英寸(1.905厘米)的,需要扩大到7/8英寸(2.2225厘米)。我是用标准钻头扩孔的。扩孔的深度只需要达到支撑件厚度的一半即可。
这时,你就可以将轴承安装上去,将支撑件压紧了。
轴承的方向朝着工作区域内侧。
选择一颗5/16×1英寸(0.79375×2.54厘米)的螺钉,在带螺纹的一头切割出一个十字形。用锉刀将切口的侧边磨成斜角。这就是将工作零件固定住的“牙齿”。
再找一颗5/16×2英寸(0.79375×5.08厘米)的螺钉,重复上面的切牙工序。
将1英寸(2.54厘米)的螺钉插入轴承和支撑件中,用几个垫圈和一个5/16的尼龙锁紧螺母将它拧紧。这颗螺钉应该就能够自由地旋转,而不会晃动了。
将2英寸(5.08厘米)的螺钉插入驱动齿轮中,斜面口朝着螺栓头。然后套上9个垫圈,再将螺钉插入支撑块和轴承中,随后再加上一个垫圈。同样地,最后用尼龙锁紧螺母拧紧,让驱动机构能够自由旋转,而不会卡住。驱动齿轮相对于转轴不应发生滑动。
这一步是可选的,你需要了解纤接或者焊接的技术。这一步完成后,你就会得到一个4爪卡盘。
你将需要一个1/4英寸(0.635厘米)的防护垫圈,和5个5/16的常规螺母。还有4个5/16的固定螺钉。
将一个定位螺钉拧入一个螺母中,让螺钉的斜角口从背部穿出来,让螺母处于防护垫圈孔的位置上。螺母必须和垫圈平齐。将螺母和垫圈纤接起来,然后将定位螺钉拧出来。
将垫圈反过来,让螺母位于下面。
将2颗螺母拧入5/16×2英寸(0.79375×5.08厘米)的螺栓上,并将它们隔开一定距离,让螺母的外边缘和防护垫圈的外边缘平齐。将这根带有螺母的螺钉插入垫圈中央,将螺母纤接到位。
重复一次这一步骤,在第一组连接件上以90度的方向纤接好螺母。
将零件清扫干净,并作适当调整。我还打了底漆,并涂成了黑色。
你可以在定位螺钉上使用螺纹锁。在启动机床之前,一定要确保所有的螺钉都拧紧了。
在照片中可以看到驱动转轴上后部螺纹的螺母。
底座为2.5英寸(6.35厘米)宽,8英寸(20.32厘米)长。用电动机和齿轮驱动装置将需要钻孔的地方标记出来。然后将这些驱动电机和驱动支撑件的孔都打好。
在底座最远和最近的点上,用尾部支撑块将安装孔的位置标示出来。用直尺将工作零件支撑块所需要的滑动孔的位置标记出来。这些深孔届时可以用来调整工作区域的工件尺寸,而且还可以当作工件的手动夹具。
将所有的孔都钻好,然后把多余的硬木板材料切割到合适的尺寸,制作底座。我切割了4块尺寸一模一样的木板。然后将其中一块切成了2.5英寸大小,作为末端的盖板。将底座组装起来,然后用胶水粘合在一起。我用的是强力胶,不过木胶水也可以。根据需要调整底座。我还打了底漆,并涂成了黑色。
电动机支架是用2.25英寸×1英寸(5.715厘米×2.54厘米)的铝质角铁制成的。
支架要准确地与驱动支撑块和原有的电极支撑件对齐。然后就要做好标记、钻好孔、打好螺纹,制作支撑夹具了。
首先应安装电机,然后再将支撑件安装在底座上,并用螺钉将驱动块固定其上。将驱动块与底座摆放整齐。
末端的滑动锁口是用1/2×1/4的铝条制成的,尺寸应比支撑块的底部略微窄一些。准确地将两者对齐,然后钻孔打螺纹,我用的是10-24套筒扳手头螺栓,因为艾伦内六角扳手(Allen key)必须拧紧到与4爪卡盘的定位螺钉完全相同的尺寸。将滑动锁装在底部下面,并用螺栓将末端支撑件固定住。
电路连线其实非常简单,你还需要一个开关和电源。我选择了一个12V 1A的“方邦”(wall wart),似乎并没有电力不足的问题。而且不用的时候可以装在车床底座里面,不怎么占地方。方邦的插头位于背部,电源开关则在顶部,靠近驱动齿轮的地方。电源直接接在电机上,并串联一个开关。
红色导线连入电机的正极,而黑色的则连入负极。这些导线都需焊接好。
这些电力器件的功率都不大,所以万一和齿轮发生了短路,或者卡住了,一般来说都不会造成什么损害。我在测试车床的时候,让刀具切到了卡盘,即便如此,刀具也没有损坏,而且电机立刻就停止了旋转。同样地,如果你一次性切割量过大的话,也只是让刀具卡住罢了。
要确保驱动转轴是逆时针旋转的,否则卡盘就无法固定在转轴上了。如果方向反了的话,只要把电极导线的极性换一下就好了。
中空底座是用来存放电源和刀具的。
我决定用乙烯基塑料布来制作工具包。我大致测量了一下,然后用喷胶将两部分粘起来,避免发生摩擦。然后将它对折,裁剪到合适的尺寸,然后沿着长的一边缝合起来。我将一头裁剪成直角,然后将边缘缝合起来。再将车床包裹在乙烯基塑料布中,找出合适的长度,然后裁剪成矩形,将剩下的边缘也缝合起来。
工具包是从前面打开的,所以当你松开手的时候,它会将车床固定住。我把前面的开口做成了尼龙搭扣,然后在背后的开片缝上一根短条,用来将其固定在底座上。再用热熔胶将中央的开片粘在底座内侧。最靠近使用者的开片带有尼龙搭扣,避免刮到或者钩到衣服。
我还用剩下了些乙烯基塑料布,于是就制作了一个小工具袋子,存放艾伦内六角扳手和刀具。
我的缝纫机最近坏了,请各位在吐槽我的非专业缝合针脚时口下留情。
完成了,加工精度勉强达到了我预期的效果。
虽然这口袋车床是用电池供电的,但似乎耗电量还不小,所以我建议你可以改用外部电源。
既然我这个车床只有单一的旋转速度,也就是电机转速的1/2,所以也许你可以加上一个PWM电机控制器,让速度变得可调。
你可以从电钻上拆下一个更大的电动机,这样就能提供更大的功率,应付较软的金属。我目前正在研究如何应付铜和铝材。目前设计的方法是可变转速控制的直接驱动。
用皮带传动的方式可以减小车床的尺寸,因为电机可以水平安装,而无需垂直安装。
底座可以用丙烯酸塑料或者夹合板制作。在旋转部件周围可以增加一层防护罩,提高安全性。
完成这个车床之后,我现在正在制作迷你的国际象棋。先把车和国王的照片发上来给大家看看。
用显微镜架改成精密袖珍台钻
在地摊买的显微镜架改的袖珍台钻。
当初拿回来还没有打算怎么用,就知道它是一个好东西。
上年要钻几个直径0.5毫米的深小孔,那把手电钻不争气一下子陪了我几块大洋(断了几支小钻头),可见手电钻在这方面多么有局限啊。
有何办法呢?
哦,想起了丢在床下的这个小东西,赶快拿出来构思构思。有了主意。
赶快去借了一个百分表,先检测一下显微镜架滑轨的“精度”。好哇,上下、左右最大垂直跳动只有0.15mm,经精心修锉刮研小台面的装配支承面,最后已经小于0.01mm。
到旧货市场买了个外型与显微镜架相匹配的直流电机(5元),轴径4毫米,检测一下轴承跳动,百分表没有跳一点点(千分表可能要跳),这个精度够爽吧。
不知电机是几伏的,从6到24伏渐渐试发现时最高20伏足已,但嫌转矩稍为不足。
拆开电机观摩,哗!又是一个好东西,转子6极,整流子12片,线头就夹在这上面,试撬开,可行。于是乎拆掉所有线圈,换上粗一点的漆包线。装上一试,电压调到15伏足矣,飞快有劲,差一点把我搅飞起来(玩笑)。连续转了一个小时,测温度比先前高几度之外没有其它异常,已符合我心仪要求。
根据钻切工作原理,在电机轴末端增加一个径向轴承座,只一颗小钢珠,小螺钉微调轴向间隙,以减少阻力,延长寿命。
在电机上增加了一块小滑板,精研后采取临时装配工艺装上显微镜架上的滑轨调校“形状位置偏差”,反复进行碾磨、校正不下十多次,最后的精度达到了0.01mm以内,如果有千分表调校再研磨,误差目标应是令专业人员瞠目结舌的。最后经过装配调校把电机装上显微镜架上。
夹头采用了市售铜夹头(3元)经检测精度省可,固定孔只有2.5的一种,电机轴是4的,怎么办?放心,当然有办法,改了几个配套使用,过程繁杂,在此略。
在夹头夹上检棒再测检棒的最高行程与最低行程的旋转跳动误差只为0.015到0.045毫米左右,这个精度在业余领域足以令某些产品汗颜。
试着在铁板上钻了几个小孔可以把钻头钻至看不到边刃为止。
我觉得,不论做什么都要专心致志去做去学,不怕辛苦反复,才能DIY一个好东西出来,急于求成不是各类DIY者的本色。DIY的真正目的在于成就感和乐在其中,那怕你是花钱或少花钱或不花钱。
最大垂直行程60毫米,钻夹0.5-2.5毫米,半径90毫米的东西随便钻,把6毫米的钻把磨小夹持可钻非金属材料。还可以用来刮切60毫米以下的塑料轮(圈),直流调压调速。
下图为台钻钻5mm孔时的情景
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