Przedstawiona tu maszyna jest wynikiem gruntownej przebudowy i modernizacji szwajcarskiej wiertarki FK 300. Jest to wysokoobrotowa (od 24000 do 48000 obr/min) wiertarka odwrócona, mogąca pracować jako wiertarka „optyczna” (wymierzanie otworów przy pomocy mikroskopu) lub półautomatyczna kopiarka, wiercąca otwory według szablonu. Pierwotnie była to maszyna wolnostojąca, mająca 1,2 m wysokości i ważąca z całym osprzętem około 90 kg. Zrobiłem z niej możliwie najmniejszą maszynę stołową, „odchudzając” ją przy okazji o jakieś 40 kilogramów, by dała się jako tako przenosić z kąta w kąt.
Maszyna została wyprodukowana w 1973 roku, a do Polski przyleciała rok później. Do lat 80 pracowała w ZAE „Radiotechnika”, po czym trafiła do zakładu mojego wujka, w którym była używana do początku lat 90. Ostatnie 25 – 30 lat spędziła w kącie pod stertą kartonów, aż wreszcie trafiła do mnie i została poddana przebudowie, dzięki której nie trafiła na złom. Oto lista co ważniejszych modyfikacji:
Szafka
Oryginalną, stalową podstawę zastąpiłem lekką szafką zrobioną z paneli podłogowych i sosnowych kantówek. Dzięki sosnowej konstrukcji nośnej ukrytej wewnątrz, jedna ze ścian bocznych pełni rolę drzwi, pozwalających na uzyskanie dostępu do wnętrza maszyny.
Odciąg wiórów
Oryginalny odciąg wiórów był zrobiony z części jakiegoś domowego odkurzacza, przez co zajmował sporo miejsca.
Zastąpiłem go cichutką i miniaturową wersją skonstruowaną samodzielnie. Agregat ssący składa się z dużej, jednostopniowej turbiny zrobionej z laminatów FR4, napędzanej silnikiem klatkowym S12A. Wytwarza on podciśnienie 600 Pa, co w tym przypadku w zupełności wystarczy. Kierownica wylotowa (widoczna na przedostatnim zdjęciu na blacie maszyny), również zrobiona z FR4, jest przykręcona do tylnej ścianki, w której znajduje się wylot powietrza.
Zespół filtrów zawiera separator grawitacyjny, filtr wstępny z dzianiny i filtr przeciw najdrobniejszym pyłom – duży filtr paliwa znaleziony kiedyś na złomie. Całość można łatwo wyjąć z maszyny po otwarciu bocznych drzwiczek. Przezroczysta, odsuwana pokrywa pozwala łatwo sprawdzić czy nadszedł już czas na czyszczenie.
Końcówka mocy falownika wrzeciona
Wrzeciono jest tu napędzane trójfazowym silnikiem asynchronicznym o parametrach: 4 V 150 Hz – 28 V 1000 Hz, 125 W. Falownik jest zrobiony w pełni analogowo - tak wygląda jego płytka sterująca (niestety, w przeszłości mocno grzebana), znajdująca się w bloku sterowania:
Problem tkwił w zewnętrznym module końcówki mocy, składającym się z 6 tranzystorów 2N3055 na sporym radiatorze. Pełno tam było luźnych i poprzegrzewanych połączeń, a na dodatek sam obwód drukowany był połamany. Pojedynczą, dużą płytę zastąpiłem trzema mniejszymi – łatwiejszymi do wykonania. Potopione tulejki izolacyjne przy tranzystorach zastąpiłem podkładkami wyfrezowanymi z FR4 i izolowanymi śrubami. Teraz nie ma mowy, że coś się tu poluzuje i zacznie przegrzewać.
W oryginalnym rozwiązaniu, ruch powietrza wokół radiatora był wymuszany przez odpowiednio ukształtowany wylot z przedziału odkurzacza. Teraz rolę tę pełni 24 V wentylator 80 mm, który przy okazji przewietrza całe wnętrze szafki maszyny.
Wiązki przewodów
Oryginalne wiązki przewodów, zamknięte w zesztywniałych ze starości koszulkach z tworzywa, wymagały przeróbek. Przeorganizowałem je, zmniejszając bałagan i skracając połączenia. Wszystkie rozgałęzienia przewodów, które fabrycznie były zrobione w samej wiązce, przeniosłem na specjalnie zaprojektowaną płytkę węzłową.
Amortyzator hydrauliczny, który gdzieś zaginął
Wszystkie elementy maszyny są poruszane za pomocą elektromagnesów. Ruchem osi Z sterują aż dwa. Jeden odpowiada za ruch roboczy, drugi – za powrotny. Szybkość ruchu roboczego była regulowana specjalnym, hydraulicznym amortyzatorem o zmiennym tłumieniu. W zachowanej dokumentacji znalazłem wzmiankę, że już w 1981 roku ludzie z „Radiotechniki” prosili producenta maszyny o nowy amortyzator. Najwyraźniej oryginalny oraz 2 zapasowe sztuki, które dostali razem z maszyną, uległy zużyciu. Czy dostali nowe, nie wiem. Do mnie nie trafiła ani jedna. Ktoś wpadł jednak na pomysł, by zasilić elektromagnes ruchu roboczego przez potencjometr drutowy i w ten sposób wpływać na szybkość ruchu. Rozwiązanie to, choć pozwalało jakoś wiercić otwory, działało kiepsko bez żadnego mechanicznego tłumienia. Stwierdziłem, że amortyzator o stałym tłumieniu to jest to, czego tu brakuje. Jego cylinder zrobiłem z kawałka miedzianej rurki, w której jeden koniec wlutowałem szczelny korek ze śrubą - mocowaniem. Tłoczysko to nagwintowana na końcu prowadnica fi 3 mm z napędu CD, a sam tłoczek wykonałem z laminatu FR4. Optymalne tłumienie można dobrać, obracając względem siebie połówki tłoczka przed ich ściśnięciem nakrętkami. Zmienia się w ten sposób światło otworków, przez które przepływa olej. O-ring ma w rowku tłoczka drobny luz, dzięki któremu pełni rolę zaworu. Podczas ruchu roboczego olej płynie przez dwa otworki o regulowanym świetle, natomiast przy ruchu powrotnym olej płynie przez sześć otworków bez regulacji. Dzięki temu, opór w jedną stronę jest duży i regulowany, a w drugą minimalny. Całość pracuje zalana gęstym olejem silikonowym z kserokopiarki i, w połączeniu z regulacją prądu elektromagnesu, pozwala na uzyskanie prawidłowych szybkości posuwu.
Lampa mikroskopu
W oryginalnym rozwiązaniu, źródłem światła dla mikroskopu była specjalistyczna żarówka na 6 V. Niełatwo dziś taką dostać w rozsądnej cenie. Z tego względu, ktoś kiedyś zastosował w jej miejsce zwykłą żarówkę halogenową na 12 V, co działało, ale wymagało dodatkowego zasilacza. W ramach modernizacji postanowiłem zastąpić to wszystko jaskrawą diodą elektroluminescencyjną, zasilaną ze źródła prądowego na LM317. Nowy moduł pasuje idealnie w miejsce starej oprawki z żarówką.
Sonda do pracy z szablonami
Ten element był wewnątrz najmocniej zniszczony, by nie powiedzieć – zmasakrowany. Precyzyjny styk czujnika otworu był połatany taśmą klejącą, owinięty nicią, zalany klejem, a jego obudowa była poharatana kombinerkami i popękana. Z oryginalnej konstrukcji czujnika została tylko gwintowana część mosiężnego korpusu z nakrętką, szklany popychacz ze szklaną prowadnicą oraz złocona kuleczka i sprężynka. Całą resztę, tj. złocone styki (wyfrezowane ze złoconego kawałka jakiejś płytki FR4), tuleję dystansową i brakującą część korpusu zrobiłem nowe. Wszystko to w zasadzie tylko po to, by zobaczyć jak ta maszyna działa z szablonem, który zachował się z dawnych lat. Praktycznego zastosowania to raczej już nie znajdzie – choć wiercenie w tym trybie idzie naprawdę błyskawicznie, to od masowego wiercenia jest dziś CNC
Blok sterowania
To tu kryją się 3 pakiety odpowiadające za pracę wiertarki. O jednym już wspomniałem – stanowi on w pełni analogowy falownik skalarny, generujący ładne, sinusoidalne przebiegi (poniżej dwa z trzech).
Drugi pakiet zawiera 9 układów logicznych DTL, w których są zaszyte wszystkie sekwencje sterowania 4 elektromagnesami maszyny. Trzeci pakiet zawiera zestawy kondensatorów i współpracuje z falownikiem – zmiana prędkości obrotowej wrzeciona odbywa się przez przełączanie pojemności w układzie.
Na szczęście z elektroniką problemów nie było. Zwłaszcza z falownikiem, bo jest to jedyny pakiet, do którego nie mam schematu. Wymiany wymagał tylko przełącznik klawiszowy „EINRICHTEN”, w którym wyrobiła się zapadka i przestał być dwustabilny. Zastąpiłem go radzieckim przełącznikiem dźwigniowym, z którym nie powinno być żadnych problemów.
Na koniec kilka zdjęć gotowej maszyny. Tak się ona prezentuje przygotowana do pracy z szablonem (po lewej) oraz do celowania z użyciem mikroskopu (po prawej).
Jak to działa? Najlepiej obejrzeć na filmie. Nawet najcieńsze wiertła węglikowe z taką maszyną nie stanowią problemu
Cool? Ranking DIY
.
"Katorga" czy "masakra" to zdecydowanie przesadzone określenia. Poza tym, jak już wspomniałem, można też wymieniać narzędzia od góry.
