Проектирование и конструирование гравировальной машины на занятиях в условиях школьных мастерских

Если есть возможность изготовить кронштейн для двигателя и держатель гибкого вала из целого дюралюминиевого бруска (вариант 2), то это будет наилучшим конструкторским решением.

Прежде чем крепить гибкий вал к подставке, снимите с него шкив, оставив вылет вала на 22 мм. На его хвостовике обрежьте не нужный больше кронштейн-фиксатор.

Остается выточить на токарном станке две втулки. Одну -

на вал двигателя, другую - на гибкий вал (вместо шкива). Их лучше всего выполнить из латуни или бронзы, главное, чтобы посадочные диаметры для мягкой втулки (из медицинского шланга) несколько превышали внутренний диаметр применяемого шланга.

Часто возникает необходимость сделать надпись или рисунок на металлической панели создаваемого прибора. Существует много способов выполнения надписей или рисунков на металле: химическое травление, механическая гравировка и целый ряд других. Одним из способов является электроискровая гравировка. Электроискровой карандаш позволяет наносить различные надписи на гладкую поверхность металла. Карандаш состоит из следующих элементов: катушки 6, намотанной между щечками 4 на медной или латунной трубке 3; сердечника 1 из стали (незакаленной), который может в небольших пределах перемещаться в осевом направлении; пружины 7 (из стальной проволоки диаметром 0,25—0,3 мм), которая одним концом упирается в сердечник, а другим — в текстолитовую пробку 8, ввинченную в трубку 3; рабочего электрода 2 из стали (швейной иглы), плотно вставленного в разрезной конец сердечника (рис. 3).

Рис.3 Электроискровой карандаш

1 – сердечник, Ст. А12; 2 – рабочий электрод, сталь (игла швейная); 3 – трубка (медь или латунь); 4 – щечка, латунь (можно гетинакс или текстолит) 2 шт.; 5 - лента изоляционная поливинилхлоридная; 6 – обмотка электромагнита; 7 - пружина, проволока стальная класса II, 0,25–0,3 мм; 8 – пробка, текстолит; 9 – провод соединительный; 10 – зажим, типа «крокодил».

Вначале в трубке внешним диаметром 6 мм, внутренним 4 мм и длиной 90-100 мм нарезают внутреннюю резьбу М5 (на длине 5-6 мм). С другого конца в трубку вставляют сердечник и легкими ударами молотка завальцовывают кромку ее торца в проточку сердечника. После этого на трубку надевают паяют латунные щечки (вместо латунных щечек можно клеем БФ-2 приклеить гетинаксовые или текстолитовые щетки). Возле передней (по рисунку) щечки трубку зачищают до блеска и припаивают к ней начало провода катушки (ПЭЛШО 0,5—0,6) и, обернув трубку одним-двумя слоями лакоткани, наматывают провод виток к витку по всей поверхности трубки в 6-8 слоев (до заполнения каркаса). Второй вывод катушки делают гибким монтажным проводом (например, марки МГШВ) сечением не менее 1 мм2. К свободному концу этого провода припаивают зажим типа «крокодил». От случайных повреждений обмотку защищают 2-3 слоями лакоткани (смазанной с одной стороны клеем БФ-2), поверх которой ровно наматывают полихлорвиниловую изоляционную ленту. После этого в трубку вставляют пружину (15-20 витков), ввинчивают пробку (винт М5), а в разрезной конец сердечника плотно вставляют электрод — стальную иглу диаметром 1 мм.

При работе металлическую деталь, на которую необходимо нанести рисунок или надпись, соединяют с одним из выводов понижающей (5-10 В) обмотки трансформатора, а другой вывод обмотки — с зажимом «крокодил». Смочив поверхность детали керосином, прикасаются к ней острием иглы. При этом замыкается цепь питания катушки и возникающее магнитное поле, индуцированное в ней, быстро втягивает сердечник внутрь трубки. Цепь размыкается. Затем сердечник под действием пружины возвращается в исходное состояние и игла вновь касается металла. Между иглой и поверхностью обрабатываемой детали возникает искра, которая и оставляет след на металле.

В процессе работы электрод довольно быстро изнашивается, поэтому его периодически необходимо затачивать на наждачном круге или бруске.

Для гравировки с помощью электроискрового карандаша потребуется источник переменного тока напряжением 18-20 В, желательно регулируемый, и держатель электрода — электроискровой карандаш.

В качестве источника тока можно применить трансформатор мощностью порядка 200 Вт. Один из выводов вторичной обмотки трансформатора при помощи зажима типа «крокодил» соединяют с заготовкой или деталью, на которую требуется нанести надпись. Другой вывод соединяют с электродом, зажатым в электроискровом карандаше. Соединения выполняют изолированным многожильным проводом сечением не менее 1,5 мм2, обеспечивающим работу с токами более 10 А. Схема соединений приведена на рис. 4.

Рис.4 Схема соединений электроискрового карандаша

Электроискровой карандаш представляет собой простейший зажим для электрода, в качестве основы которого можно использовать обычный цанговый карандаш (рис. 5). Однако, из-за высокой степени нагрева во время гравировки, его пластмассовый корпус требуется заменить другим, изготовленным из термостойкого изоляционного материала. Например, из текстолита или эбонита. Провод, идущий от трансформатора, пропускают через отверстие в корпусе и припаивают к цанге.

Рис.5 Электроискровой карандаш

а – цанговый

б – винтовой

Электродом может служить заостренный металлический стержень, диаметром 02-3 мм, желательно из тугоплавкого металла, например, вольфрама. Но можно применять стержни из других материалов, скажем, из менее дефицитного графита. Гравирующий конец стержня представляет собой конус с углом при вершине около 30°.

При включении трансформатора в сеть по приведенной схеме на электроде появляется напряжение. Касание концом электрода металлической поверхности вызывает появление искрового разряда, который, оплавляя поверхность металла, оставляет на ней заметный след.

Наиболее качественные надписи получаются при рабочем напряжении для вольфрамового электрода— 8-1 0 В, для графитового— 16-18 В. Перед нанесением надписи поверхность металла необходимо очистить от загрязнений и обезжирить. Надписи и рисунки наносят отдельными точками, касательными движениями.

При желании, в электрическую цепь «электроискрового карандаша» можно ввести электромагнитный прерыватель, последовательно включенный в разрываемую им же цепь, а карандаш снабдить соленоидом (в сердечнике которого закрепляют цангу) и пружиной, возвращающей цангу с электродом в исходное состояние после размыкания цепи. Это несколько упростит процесс гравировки, но усложнит конструкцию электрокарандаша.

Работа с электроискровым карандашом производится так. Один вывод вторичной обмотки трансформатора, понижающего напряжение сети до 3—10 в, соединяют с обрабатываемым изделием, второй — с проводом от электрокарандаша.

Надписи делают, прикасаясь электродом электрокарандаша к поверхности металла. В момент соприкосновения электрода с металлом замыкается цепь питания катушки, и ее электромагнитное поле втягивает внутрь сердечник. При этом между электродом и металлом возникает искра, которая и оставляет след на металле.