Творческий проект Койнова Александра /9 класс/ Дремель. Сверлильный станок из микроскопа

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
« Кадетская школа № 4 г. Горно-Алтайска»

Дремель
Минисверлильный станок
выполнил Койнов Александр
руководитель проекта Красиков Евгений Васильевич
г. Горно-Алтайск -2017-
Содержание
Оборудование кабинета технического труда
Идея проекта
-микроскоп УШМ-1
Актуальность
Цель
Задачи
Сверление. Сверлильные станки
-применение, конструкция и принцип действия
-основные узлы сверлильного станка
-технология сверления, элементы конструкции и их взаимодействие
-классификация сверлильных станков
-типы сверлильно-расточных станков
Схема решения
Подготовка к работе
Дремель-изготовление дремеляТехнология изготовления станка
Электрическая схема станка
Варианты самодельных сверлильных министанков на основе микроскопов
Безопасность работы на сверлильном станке
Технологическая, эстетическая, экологическая, экономическая оценки проекта
-характеристики и стоимость станков различных модификаций
-технические характеристики сверлильного станка /МСС-2017/
Самоанализ
Реклама изделия
Литература и другая информация для проекта

Оборудование кабинета технического труда
В кабинете технического труда в школе большое внимание уделяется самодельному оборудованию, различным приспособлениям, станкам, инструментам.
Столярные и слесарные верстаки
Стеллажи для хранения инструментов и материала
Выставочные полки
Оформление кабинета
Карнизы для штор
Столы для станков
Усовершенствованные станки
Ваймы для склеивания больших заготовок
Инструменты для работы
Станки и приспособления

Работа Бучнева Ивана - станок «ТВО-3м /2011/». Три в одном, модернизирован третьим по счёту в 2011 году.
Идея проекта
В клубе «Умелец» мы занимаемся резьбой по дереву, решением технических задач, оформлением школы к различным праздникам, смотрам художественной самодеятельности.
Я увлекаюсь техническим творчеством, резьбой, выжиганием, но в домашних условиях не всегда решается проблема обработки материала, в частности точное сверление мелких деталей и малого диаметра отверстий. Так родилась идея собственными силами сделать небольшой сверлильный станок на основе школьного микроскопа.

Микроскоп УШМ-1
Сегодня купить микроскоп может практически каждый – большой выбор позволяет подобрать модель для любых задач. Чтобы купить подходящий микроскоп, следует определиться, для чего он нужен.
Микроскоп в современном мире – это не только инструмент для профессиональных исследований, но и способ обучения наукам. Его можно использовать как для рабочих целей, так и для домашних исследований. Самые простые модели не требуют никаких базовых знаний и часто комплектуются руководствами для начинающих исследователей. Более дорогие и функционально сложные уже могут использоваться в профессиональных лабораториях для решения широкого круга задач. Сферы применения: биологические исследования, медицинская и клиническая диагностика, криминалистика, проведение точных работ, обучение.
Для проекта за основу взят отслуживший свой срок микроскоп УШМ-1 производства города Феодосия, оптический завод ОПТА. Используется при простых исследованиях деталей и предметов, которые невозможно рассмотреть невооруженным глазом. Его увеличения достигают: 56, 80, 140, 200, 400 раз. Микроскоп биологический УШМ-1 укомплектован тремя сменными окулярами: на 7, 10, 20 /крат/, а так же двумя сменными объективами: на 8, 10 /крат/. Длина тубуса 160 мм. При массе 1,3 кг габаритные размеры 105х180х340 /мм/.

Актуальность
Делать сверлильный станок своими руками целесообразно в тех ситуациях, когда в домашней мастерской или гараже возникнет необходимость сверления отверстий в деталях различной конфигурации, а также изготовленных из разных материалов. Следует отметить, что такое устройство позволяет получать отверстия с достаточно высоким уровнем качества.
На производственных или ремонтных предприятиях, где операция сверления считается наиболее распространенной, для ее выполнения используется специальное устройство, модели которого могут иметь различную функциональность. Так, это может быть компактный настольный сверлильный станок, отличающийся простейшей конструкцией, либо оборудование, оснащенное несколькими рабочими шпинделями и числовым программным управлением.
Для сверления отверстий в материалах, которое выполняется в условиях домашней мастерской или гаража, можно использовать оборудование, сделанное своими руками. Естественно, что для применения в домашних условиях необходимо простейшее устройство, которое можно сделать из комплектующих и материалов, находящихся практически в любом гараже или домашней мастерской.
Казалось бы, для выполнения такой операции можно использовать обычную дрель, но такой инструмент не всегда в состоянии обеспечить требуемое качество и точность выполнения сверлильных операций. Самодельный сверлильный станок, кроме своей компактности, обладает еще одним важным качеством: на него можно устанавливать сверла различных типов.

Цель проекта Задачи
Цель:
Изготовить сверлильный станок из неисправного микроскопа
Задачи:
Собрать информационный материал для проекта
Составить рабочий план по изготовлению станка
Собрать необходимый материал для изготовления станка
Изготовить сверлильный станок
Оформить проект по изготовлению дремеля и сверлильного станка

Сверление
Сверлильные станки
Применение, конструкция и принцип действия сверлильных станков
Сверлильный станок – это устройство, служащее для формирования отверстий в деталях из различных материалов. Технические возможности современных станков данной категории позволяют использовать их не только для создания отверстий, диаметр которых доходит до 100 мм, но и для выполнения целого перечня других технологических операций.
Сверлильные станки позволяют создавать в деталях из различных материалов сквозные или глухие отверстия. Выполняются эти технологические операции при помощи такого режущего инструмента, как сверло, за счет которого и обеспечивается снятие стружки с обрабатываемого материала.
Большинство аппаратов данного типа составляют промышленные сверлильные станки. Количество моделей для бытового использования, отличающихся значительно меньшей функциональностью по сравнению с профессиональными устройствами, незначительно. Между тем именно на примере простой конструкции бытовых моделей удобнее всего знакомиться с принципом работы сверлильного станка и его базовыми элементами.
Бытовая модель – это, как правило, настольный сверлильный станок, который отличается компактными габаритами и устанавливается на поверхности верстака или на любом другом возвышении, которое обеспечивает удобство его использования. В подавляющем большинстве случаев это вертикально-сверлильный станок, устройство которого является наиболее типичным для оборудования подобного назначения.
Базовыми элементами сверлильного станка, используемого как в домашних, так и в бытовых условиях, выступают:
• шпиндельная бабка, в которой монтируется рабочий патрон, служащий для фиксации режущего инструмента;
• сверлильная головка, конструкция которой включает в себя шпиндельную бабку, приводной электрический двигатель и ременную передачу;
• несущая стойка-колонна, на которой монтируется сверлильная головка оборудования;
• массивная опорная плита, изготовленная методом литья из стали или чугуна /она выполняет две функции: служит надежным основанием для станка и используется для закрепления вертикальной стойки оборудования/.

Основные узлы сверлильного станка

Технология сверления, элементы конструкции и их взаимодействие
Технологические операции, для которых предназначен вертикальный сверлильный станок, выполняются за счет двух движений шпинделя: основного и вспомогательного. Первое движение – вращение шпиндельного узла, второе – перемещение в вертикальном направлении. Название вертикально-сверлильный станок получил за то, что его шпиндель совершает движение подачи в вертикальном направлении. За выполнение такого движения отвечает специальная ручка-штурвал, расположенная на боковой части корпуса.
Шпиндельный узел производственного, и бытового сверлильного станка приводится в действие посредством электродвигателя, сообщающего крутящий момент валу ременной передачи. Сверлильные станки, предназначенные для бытового использования, оснащаются электродвигателями, мощность которых составляет 250–1000 Вт.
На многих моделях станков скорость вращения режущего инструмента можно регулировать, что обеспечивается за счет использования в их конструкции валов ременной передачи разного диаметра. Принцип регулирования скорости вращения шпинделя на таких станках достаточно прост: при выключенном электродвигателе ремень просто перекидывается в канавку той части шкива, которая имеет другой диаметр. Скорость вращения шпинделя можно регулировать в диапазоне 450–3000 об/мин.
На станках для бытового использования обычно устанавливаются сверлильные патроны, идентичные зажимным устройствам ручных электродрелей. Такие патроны с тремя самоцентрирующимися кулачками рассчитаны на фиксацию сверл, диаметр которых доходит до 12 мм. Для работы с этим патроном необходим специальный ключ, при помощи которого осуществляется зажим или ослабление фиксирующих кулачков.
Важным параметром, по которому оценивают любой сверлильный станок, является вылет сверла. Этот параметр, который у разных моделей бытовых станков может находиться в интервале 100–200 мм, характеризует расстояние от оси вращения режущего инструмента до оси стойки-колонны /от него зависит то, на каком расстоянии от края детали можно просверлить отверстие/.
Основным требованием к плите-основанию сверлильного станка, которая должна обеспечивать его устойчивое положение на любой горизонтальной поверхности, является ее массивность и габариты, достаточные для того, чтобы уравновешивать массу остальных конструктивных элементов оборудования.
Назначение верхней части такой плиты – служить рабочим столом, поэтому ее делают максимально ровной с несколькими пазами. Центральный из этих пазов используется при сверлении сквозных отверстий и необходим для того, чтобы в процессе выполнения такой технологической операции избежать повреждений сверла и поверхности рабочего стола. Остальные пазы на поверхности рабочего стола нужны для закрепления различных зажимных приспособлений.
Классификация сверлильных станков
По области применения:
-универсальные;
-специализированные, предназначенные для обработки конкретной детали. Отличительной особенностью является то, что состоят эти станки из стандартных узлов и деталей;
-специальные, предназначенные для крупносерийного и массового производств, создаются на базе универсальных станков путём оснащения их многошпиндельными сверлильными и резьбонарезными головками.
По способу управления:
-с ручным управлением;
-полуавтоматическое;
-автоматическое /с применением ЧПУ/.
Типы сверлильно-расточных станков:
-вертикально-сверлильные, одно- и многошпиндельные;
-радиально-сверлильные;
-горизонтально-сверлильные, для глубокого сверления;-горизонтально-центровальные;
-станки на магнитном основании.

Схема решения
ручки выключатели провода текстолит

Сверлильный станок


микроскоп болты
гайки
шайбы оргстекло измерительные приборы принтер
мелочи
Подготовка к работе
Чтобы сделать для своей домашней мастерской небольшой, но функциональный сверлильный станок, не надо приобретать особые материалы и комплектующие. Конструкция такого удобного и полезного настольного устройства содержит в себе следующие составные элементы:-основание, станина станка /стойка школьного микроскопа/;
-механизм, который обеспечивает вращение рабочего инструмента /двигатель/;
-устройство для обеспечения подачи /есть на микроскопе/;
-вертикальная стойка, на которой закрепляется механизм вращения.
В качестве материала для увеличения станины можно использовать лист текстолита.
Кроме деталей, имеющих прямое отношение к станку /микроскоп, двигатель, механизм подачи/ необходимо собрать выключатели, лампочки, провода, пластинки из разного материала, трубки. В процессе работы что-то не пригодится, что-то уйдёт на второй план, но чем больше выбор, тем лучше.
Продумать те части станка, которые придётся изготовить самому.
Дремель В процессе работы над станком родилась идея из запасного двигателя сделать ручной электрический инструмент-дремель.
Дре́мел /англ. Dremel/. Дремель - торговая марка ручного электрического и пневматического инструмента. Происходит от фамилии американского изобретателя Альберта Дрэмела, разработавшего первые модели высокоскоростного роторного ручного инструмента и основавшего в 1932 году «Дремел компани» для производства такого инструмента. В 1993 торговая марка была приобретена фирмой «Bosch».
История марки началась с создания электрического высокоскоростного роторного ручного инструмента. Основные отличительные особенности:
• малые размер и вес;
• высокая скорость вращения ротора и рабочего инструмента без использования механических повышающих редукторов. Высокая скорость компенсирует небольшие значения крутящего момента и позволяет выполнять работу без нагрузок на человеческий организм;
• разнообразные инструменты, позволяющие резать, сверлить, шлифовать, полировать, гравировать самые различные материалы;
• наличие моделей с различной скоростью вращения от 3000 до 37000 об/мин и возможностью регулирования в широких диапазонах;
• наличие моделей для работы от электрической сети и аккумуляторных батарей.
Сфера применения разнообразна. Часто инструмент используется в моделизме из-за удобства и лёгкости в работе. Популярность этого инструмента привела к тому, что название данного устройства стало нарицательным.
Дремель включает в себя такие элементы:
• электродвигатель;
• патрон и рабочую насадку;
• корпус из пластмассы.
Двигатель инструмента охлаждается благодаря пластиковой крыльчатке, находящейся на шпинделе, а поток воздуха создается посредством наличия воздухозаборных отверстий на корпусе прибора. Корпус имеет эргономическую форму, она помогает держать прибор удобно, чтобы рука при этом не уставала.
Ключевое преимущество данного приспособления – это его универсальность. Не потребуется покупать несколько разных инструментов для разных типов работ.
Дремель – это отличный прибор универсального назначения, который пригодится для выполнения мелкого ремонта или бытовых нужд. А для мастерских он и вовсе незаменим, ведь с его помощью можно выполнить легко и без труда многие работы.

Изготовление дремеляПластмассовый корпус дополнительной ручки для дрели
Изготовление ручки дремеля /корпус для двигателя/
Сверление отверстий под выключатель
Подгонка отверстия под выключатель ножом
Двигатель для инструмента
Крепление двигателя и выключателя в корпусе
Сборка электрической цепи

Крепление цангового зажима

Инструмент в работе
Технология изготовления станка
Для сверлильного станка использован коллекторный электродвигатель постоянного тока ДПМ-30-Н1-03 /миниатюрный и достаточно мощный/ — что и обусловливает возможности инструмента.
Коллекторный двигатель постоянного тока ДПМ-30-Н1-03 с возбуждением от постоянных магнитов предназначен для применения в качестве силовых двигателей и для привода различных механизмов кратковременного, повторно-кратковременного и непрерывного действия в аппаратуре промышленной автоматики, телемеханики, радиоэлектроники. Технические условия ОСТ 160. 515.022-76.
Структура обозначения двигателя:
-ДПМ – электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов;
-30 – номер габарита;
-Н1 – с одним выходным концом вала;
-03 – тип двигателя.
Технические характеристики двигателя:
-напряжение – максимальное 24 V, меньше число оборотов с уменьшением напряжения;
-мощность – 4,62 Вт;
-частота вращения – 4 500 оборотов в минуту;
-потребляемый ток – 0,6 А;
-масса – 0,22 кг;
-вращение – в обоих направлениях;
-режим работы – продолжительный.

Рабочий орган станка
Для крепления двигателя хорошо подошла
пластмассовая трубка пылесоса.
Начало трубки Ø37, конец Ø32
Кусок трубки длиной 100 мм.
Прорезан паз размером 60×7.

Выход проводов у двигателя сбоку, прошёл в паз.
Сам двигатель плотно вошёл в трубку до конца, вал выходит наружу.

С другой стороны трубки выше двигателя отверстия для выключателя /20×7/ и контрольной лампочки Ø8.
Для удобства сборки электрической цепи провода через паз выведены наружу. После сборки цепи вставлены внутрь.
Пластина крепления реечной передачи к кожуху двигателя.
В левом отверстии нарезана резьба М3, в правом сквозное отверстие для болта М3.
Левый болт держит крепление речной передачи за пластину.
Пластина изогнутым концом захватывает кожух.
На другом конце болт проходит внутрь кожуха и закреплён внутри гайкой.
Рейка реечной передачи в сборе.
Шайба /наружный Ø33, внутренний Ø14/, посажена на эпоксидный клей.
Верхняя крышка – выточена из древесины на токарном станке, по центру отверстие
Ø8 для провода.

Цанговый зажим на двигателе с посадочным гнездом Ø3. Крепится с помощью четырёх болтов за вал двигателя. Семь цанг для крепления режущего инструмента от Ø0,5 до Ø4.
Основание станка
Разборка основания микроскопа и покраска частей станка. Цвет жёлтый, аналог станков «Корвет».
Основание-пластина текстолита /260×140×8/, покрашена в чёрный цвет.
Три отверстия для крепления к станине.
Два отверстия для крепления готовальни.
Крепление готовальни из обрезка оргстекла.
Шесть глухих отверстий Ø6 для запасных цанг и девять отверстий разного диаметра под режущий инструмент.

Плита - пластина текстолита /100×90×8/,
крепится на болтах М5.
Стойка закреплена прижимным болтом, для этого нарезана резьба М4.
Защита-оргстекло /70×40×5/ на изогнутом профиле из проволоки.
Крепление двумя болтами М3 в кромку готового экрана.
Крепление защиты к стойке станка.
Отверстие Ø4,5.
Снаружи крепёжный болт М5.


Сверлильный министанок /МСС-2017/.
Электропитание через телефонный провод.

Электрическая схема станка




Варианты самодельных сверлильных министанков
на основе микроскопов
-Открытый двигатель, с подсветкой режущего инструмента.
-Поступательное движение стойки.
-Небольшая площадь станины.
-Трёхкулачковый патрон для крепления режущего инструмента.
-Поступательное движение двигателя.
-Цанговый зажим режущего инструмента.
-Контрольная лампочка включения станка.
-Подсветка режущего инструмента.
-Блок питания закреплён на станке.
Безопасность работы на сверлильном станке
Работа на сверлильном оборудовании может быть сопряжена с риском травмирования, если не соблюдаются требования безопасности. В частности, риск для здоровья работающего на сверлильном агрегате, могут представлять:• элементы станка, которые в процессе выполнения обработки вращаются и перемещаются линейно;
• токопроводящие элементы;
• обрабатываемые детали и инструмент, которые при недостаточно надежной фиксации могут вылетать из зоны обработки.
Важнейшим требованием по безопасности работы на сверлильном оборудовании является использование технически исправных и проверенных приспособлений и инструментов (и только по их прямому назначению).
Большое значение для исправной работы станка и получения качественных отверстий имеет режущий инструмент. Он должен быть хорошо и правильно заточен, а также выбран в соответствии с материалом детали, в которой необходимо просверлить отверстия. В процессе обработки режущий инструмент интенсивно нагревается, что может привести к его быстрому износу и выходу из строя. Чтобы минимизировать такой риск, в процессе обработки необходимо выполнять охлаждение инструмента при помощи специальной жидкости или обычной воды.
Некоторые особенности имеет процесс сверления отверстий, глубина которых более пяти диаметров используемого режущего инструмента. В процессе формирования таких отверстий инструмент следует периодически извлекать и освобождать незаконченное отверстие от скопившейся стружки, которая может привести к заклиниванию сверла в материале.
Соблюдение всех правил безопасности – это удовольствие в процессе и удовлетворение от проделанной работы.

Технологическая, эстетическая, экологическая, экономическая
оценки проекта
Технологическая оценка
Многие технологические операции, универсальность сверления, навыки полученные в процессе работы над проектом.
Эстетическая оценка проекта
Оригинальность конструкции – строгие слегка закруглённые формы изделия.
Композиционная завершённость – станок хорошо вписывается в станки класса «Корвет».
Цветовое решение – аналог решению станков «Корвет», жёлтый и чёрный цвета.
Решение по изготовлению не новое, но выполнение станка эксклюзивное.
Экологическая оценка проекта
Экология является одной из основных проблем на сегодняшний день. Большое количество отходов не перерабатывается, вывозится на свалку.
Работа не требует большого количества ресурсов: инструментов, материалов, оборудования. Для проекта выбраны материалы, бывшие в употреблении. При обеспечении полной безопасности проводимых работ и правильной эксплуатации изделия вред окружающей среде и здоровью сводится к нолю. Материалы не утилизируются, находят применение, приносят пользу.

Экономическая оценка проекта
наименование стоимость
стойка микроскопа УШМ-1 обрезки текстолита /260×140×8, 100×40×8/-2 шт. обрезок трубы пылесоса /длина100, Ø35/ обрезок оргстекла /70×40×5/ проволока /длина 240, Ø4/ телефонный провод провода пластинка металлическая /120×10×1,5/ болты М3-6 шт. болты М4-3шт. болты М5-2 шт. прижимные болты М5-2 шт. двигатель ДПМ1-30-Н1-03 700-00
контрольная лампочка 25-00
выключатель 20-00
переходник для проводов 30-00
цанговый зажим /7 цанг от Ø0,5 до Ø4/ 320-00
шайба прижимная /внешний Ø33, внутренний Ø14/ 2-00
краска жёлтая 210-00
краска чёрная 210-00
клей эпоксидный блок питания 1517-00
Характеристики и стоимость станков различных модификаций
Станок сверлильный Зубр ЗСС-350.
Станок, который позволяет осуществить сверления в заготовках различных материалов. Асинхронный двигатель имеет медную обмотку и высокую стойкость к перегрузкам. Электромагнитный выключатель предотвращает случайное включение при восстановлении напряжения. Рабочая поверхность регулируется по высоте, углу наклона.
Цена 7 203 рублей.

Станок сверлильный Кратон.
Тип вертикальный. Передача вращения-ременная. Управление ручное. Потребляемая мощность-500 Вт. Количество скоростей-9. Максимальное количество оборотов-2640. Тип патрона: под конус Морзе и ключевой. Диаметр патрона-16. Напряжение питания: 220V.
Цена 7 990 рублей.
Станок сверлильный Prorab 2911 P.
Станок: вертикальный. Передача ременная. Мощность 350 Вт. Патрон: ключевой, 13 мм. Опорная плита 152x170 мм.
Количество скоростей 5, минимальное количество оборотов 580 об/мин, максимальное количество оборотов 2600 об/мин.
Напряжение питания 220 V.
Цена 9 912 рублей.
Технические характеристики сверлильного станка /МСС-2017/
-напряжение – максимальное 24 V, меньше число оборотов с уменьшением напряжения;
-мощность – 4,62 Вт;
-частота вращения – 4 500 оборотов в минуту;
-потребляемый ток – 0,6 А;
-вращение – в обоих направлениях;
-режим работы – продолжительный.
-тип патрона – цанговый зажим;
-диаметр режущего инструмента – 0,5-4 мм;
-максимальный размер от патрона до станины- 130 мм;
-размер от стойки до центра режущего инструмента 90 мм;
-габаритные размеры станка – длина 250 мм, ширина 150 мм, высота 260 мм;
-масса – 1,5 кг;
-контрольная лампочка включения станка;
-защитное стекло;
-готовальня для режущих инструментов;
-смена угла сверления;
-автономное сверление – минидрель.

Самоанализ
Самостоятельность выполнения проекта способствовала развитию и совершенствованию возможностей в области технологии, владению технологическим мастерством, развитию вкуса, творческого отношения к работе, большому количеству новой информации.
Работая над созданием проекта, повысил свои знания в области технологии, физики, биологии, черчения.
Прикладное значение проекта:
-сверление отверстий малого диаметра;
-обработка труднодоступных поверхностей и мелких элементов;
-один из многих в кабинете самодельных станков и приспособлений;
-на примере станка легко понять технологию сверления.
Проект выполнен, цель достигнута.
Реклама
Моделистам и радиолюбителя невозможно обойтись без сверлильного станка.
Преимущества МСС-2017
-компактность;
-точное сверление;
-отверстия малого диаметра;
-безопасность работы;
-внешний вид;
-минидрельЛитература
Другие источники информации
Учебники
-Тищенко А.Т., Симоненко В.Д. Технология. Индустриальные технологии. 5 класс. Издательский центр «Вентана-Граф», 2012
-Муравьёв Е.М. Технология обработки металлов. 5-9 класс.
Издательство «Просвещение», 2002
Поисковая система «Яндекс»
-школьный микроскоп;
-сверлильные станки: типы, устройство, назначение, принцип работы;
-технические характеристики сверлильных станков;
-модификация сверлильных станков, цены;
-дремель.
Рецензия на работу Койнова Александра
«Дремель. Сверлильный станок»