От теории к практике: начало работы
Хотя принцип работы механизма с винтами и шестернями был мне теоретически понятен, только практическая сборка позволила убедиться в его плавности и надежности. Первым шагом стала печать шаблонов шестерен, созданных с помощью онлайн-генератора от woodgears.ca.
После печати шаблонов я подобрал подходящий лист фанеры из балтийской березы толщиной 1/2 дюйма, чтобы вырезать детали.
Хотя технически проект можно повторить из недорогой фанеры, учитывая трудоемкость процесса резки и подгонки зубьев, я бы не советовал экономить на материале. Качественная фанера обеспечит долговечность. Альтернативой могут послужить плотные пластики, например, из которых делают разделочные доски, или оргстекло.
Изготовление и подгонка шестерен
Заготовки были вырезаны по грубому контуру, после чего в их центрах были просверлены отверстия.
Три шестерни получили отверстия диаметром 3/8 дюйма, а две другие — 1-3/4 дюйма.
Процесс вырезания зубьев оказался самым длительным этапом. Чтобы сделать его менее утомительным, я разработал систему: сначала грубо удалил основную массу материала, затем последовательно обработал одну сторону всех зубьев, потом другую и, наконец, очистил впадины. Первую шестерню я делал, обрабатывая каждый зуб по отдельности, что было не самым эффективным методом.
Важный нюанс: шестерни не обязаны быть идеальными. Более свободное зацепление с небольшим люфтом предпочтительнее, чем слишком тугое. Люфт в данном механизме не критичен, поэтому зубья не должны сцепляться с ювелирной точностью.
Шестерни шпинделя с большими отверстиями требуют максимально точного позиционирования. Из-за размера инструмента идеальной симметрии достичь сложно, поэтому я проверял равномерность, измеряя расстояние от вершины зуба до края в нескольких точках.
Небольшие погрешности корректировались с помощью шлифовального станка. Ключевой момент — концентричность отверстия относительно зубьев, а не его абсолютный диаметр, так как шпиндель будет подгоняться под полученное отверстие.
Работа над шпинделями и сборка механизма
Следующий этап — изготовление шпинделей. Важно придать им ровную круглую форму. Точный диаметр в 2-3/4 дюйма не столь критичен, гораздо важнее плотная посадка шестерни. Я периодически примерял соответствующую шестерню на хвостовик заготовки, чтобы контролировать процесс.
Шестерня должна садиться на шпиндель плотно, без перекоса.
Перед фиксацией ходовых винтов клеем я просверлил и нарезал резьбу под крепежные винты, которые будут удерживать шестерни на месте.
Сделать это гораздо проще, пока резьбовой стержень не установлен и не мешает.
Далее была изготовлена планетарная (ведомая) шестерня. Ее контур был разметлен с помощью компактного циркуля в виде серии окружностей.
Распил выполнил лобзиком, а края обработал на шлифовальном станке.
За шпинделями расположены большие шайбы диаметром 1 дюйм, которые нужно утопить в основную пластину. Для выборки материала я использовал фрезер, как показано в видео в конце статьи.
На этом этапе уже можно провести предварительную проверку работы механизма. В качестве временных осей для шестерен я использовал сверла диаметром 3/8 дюйма.
Для обеспечения необходимого зазора между шестернями рекомендуется подложить под них шайбу. Ее толщину можно регулировать, например, используя железо для шпона.
Следом изготавливается прозрачная передняя крышка.
Она, конечно, не обязана быть прозрачной, но если уж делать шестерни, то почему бы их не показать?
В качестве осей для планетарной передачи я взял обычный стальной пруток диаметром 3/8 дюйма. Предварительно я зажал его в патроне дрели и отполировал наждачной бумагой для получения гладкой поверхности.
Полированная сталь работает плавнее и меньше подвержена коррозии. Идеальным вариантом была бы нержавеющая сталь, но в данном случае риск коррозии невелик.
Для фиксации осей монтажные отверстия на тыльной стороне основной пластины были слегка зенкованы, а после установки осей заполнены эпоксидной смолой.
Планетарная пластина была приклеена и привинчена к основной.
Перед окончательной фиксацией я временно закрепил переднюю крышку двумя винтами, чтобы точно выровнять ее перед зажимом.
Изготовление рукояток и усиление конструкции
Одна из ошибок — сверление отверстий в рукоятках уже после того, как шпиндели были обточены и на них приклеены винты. Это усложнило задачу.
Я сделал точную разметку на торце для сверления под углом 90 градусов и закрепил заготовку в тисках сверлильного станка.
Просверлил отверстие наполовину с одной стороны, перевернул деталь, снова выровнял и завершил сверление с другой стороны.
Повторюсь: эту операцию лучше выполнять до токарных работ.
Хотя клей, фиксирующий ходовые винты в шпинделях, очень прочен, дополнительная страховка не помешает. Я просверлил винт и установил в отверстие штифт, который намертво зафиксирует соединение.
Для фиксации штифта также использовал полиуретановый строительный клей.
Обеспечение плавности хода и важные доработки
Для плавного вращения ходовых винтов есть два основных решения. Первое и лучшее — установить в подвижную губку подшипники скольжения или бронзовые втулки. Мне не удалось найти подходящие для резьбового стержня диаметром 1 дюйм, поэтому я выбрал второй вариант: залил отверстия эпоксидной смолой.
После застывания смолы я обработал поверхность, сделав ее гладкой и заподлицо с зубьями. Даже при использовании втулки заполнение резьбы в зоне контакта — хорошая идея, это предотвратит ее износ.
Примечание по винтам: я использовал стержень диаметром 1 дюйм, но если его сложно найти, подойдет и 3/4 дюйма. В этом случае просто потребуется просверлить соответствующие отверстия.
Задняя пластина с неподвижной губкой вырезана из цельного куска фанеры толщиной 3/4 дюйма. В ней необходимо сделать вырезы для гаек, в которые вкручиваются ходовые винты. Я решил добавить возможность индивидуальной регулировки каждой гайки, чтобы губки тисков были строго параллельны.
Сначала я выбрал пазы под гайки, а затем доработал их для идеальной посадки.
Но здесь я поторопился. Приклеивать гайки на этом этапе — плохая идея. Позже я осознал ошибку и исправил ее. Рассказываю об этом, чтобы другие могли избежать подобной проблемы — не клейте гайки сразу!
Следующий шаг не обязателен, но крайне рекомендуется. Поскольку у этих тисков нет верхней направляющей, при зажиме в верхней части подвижная губка может стремиться наклониться к основанию. Чтобы винты не врезались в дерево, я вырезал стальные пластины из двух 1-дюймовых шайб.
Углубления под них во внешней опорной пластине я выбрал фрезером вручную, используя фрезу диаметром 1/4 дюйма.
Затем приклеил пластины на эпоксидную смолу.
Если вы решите использовать подшипники скольжения, эта доработка не потребуется.
Еще две большие шайбы диаметром 1 дюйм были утоплены в тыльную сторону неподвижной губки. Для этого также использовался фрезер, после чего губка была приклеена на место.
Перед установкой ходовых винтов в подвижную губку рекомендую смазать поверхность шайбы и отверстие. Я использовал для этого вазелин.
Вообще, все трущиеся поверхности выиграют от смазки, включая зубья шестерен. Однако смазка может испачкать прозрачную крышку, поэтому можно обойтись и без нее. Альтернатива — воск или, что еще лучше, покрытие на водной основе, которое сделает поверхность более гладкой.
Завершающий штрих сборки — приклеивание накладок на губки из твердой древесины.
Я использовал клен, но подойдет любая плотная порода дерева.
Исправление ошибки и финальная сборка
Чтобы исправить раннюю ошибку с приклеенными гайками, я вырезал их из обойм и изготовил новые обоймы из еще одного куска фанеры 3/4 дюйма.
Совет по разметке центра гайки: обведите ее по контуру, найдите самый широкий диаметр и очертите круг, затем совместите и обведите гайку по этому кругу.
Изначально я пытался выбирать паз под гайку стамеской, но оказалось, что проще и точнее использовать шлифовальный станок с барабаном малого диаметра.
Чтобы клей не прилип к шайбе, я защитил ее поверхность малярным скотчем.
Затем вырезал два распорных блока одинаковой длины, чтобы зафиксировать губки параллельно, и вручную вкрутил в них гайки.
После этого я надел обоймы и приклеил их к гайкам, плотно прижав к тыльной стороне неподвижной губки.
Это гарантирует правильное положение обойм и исключает их перекос при вращении винтов.
Установка и испытания
Для установки тисков я закрепил их на торце верстака, вкрутив пять шурупов длиной 3-1/2 дюйма.
Первое испытание провел на обрезке ели. Тиски без проблем захватили его с силой, достаточной для агрессивного строгания. Как видно, губки остались параллельными.
Видео сборки:
Если вы захотите повторить этот проект, у меня есть подробные чертежи.
Тиски с двумя винтовыми передачами
Источник: https://ibuildit.ca/