Творческий проект Есипова Андрея /10 класс/ Самодельная бормашина. Эксперимент

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


выполнил Есипов Андрей
руководитель Красиков Евгений Васильевич
Горно - Алтайск-2017-
Содержание
I. Введение
обоснование
гипотеза
проблема
объект исследования
предмет исследования
цель проекта
задачи
методы
практическая значимость
критерии
II. Исследовательская часть проекта
роль инструментов в обработке материалов
бормашина, сфера применения
устройство бормашины
история создания бормашины
основные виды бормашин
самодельная бормашина – реально?
каким должен быть станок
III. Технологическая часть проекта
варианты и обоснование выбора
инструменты и материалы
технология изготовления
электрическая схема станка
кинематическая схема работы станка
правила работы на станке
технические характеристики электроинструмента
IV. Заключение
технологическая оценка проекта
эстетическая оценка
экологическое обоснование
экономический расчёт
самоанализ
реклама проекта
источники информации
V. Рецензия на работу
Введение
Обоснование проекта
У хорошего хозяина есть всегда большой выбор всевозможных деталей, материалов, инструментов. Разбирая старые, отслужившие свой срок принтеры нашлось немало полезных для творчества вещей: подшипники, металлические прутки, зубчатые колёса, моторчики и т.д. Это натолкнуло на мысль сделать бормашину своими руками, такой станок всегда найдёт применение, и не только в творчестве, но и в быту, домашнем хозяйстве.
Гипотеза
Создание бормашины - это решение проблемы по обработке материала во многих областях: моделирование, конструирование, выпиливание, проектирование. Основным назначением инструмента является помощь при работе в особенно труднодоступных местах, в обработке мелких элементов и деталей, также при выполнении работы, которая требует предельной точности.
Проблема
На фоне широкого выбора электроинструментов и станков, которые представляет отечественная и зарубежная промышленность создать свой, отличный
от других инструмент незаменимый
при проведении мелких работ по дереву с применением сверл диаметром меньше одного миллиметра и для шлифовально-полировальных работ в труднодоступных местах.
Объект исследования
Технология обработки /сверление, шлифование, полирование, рассверливание/ древесины и других материалов в труднодоступных местах, мелких элементов и деталей, сверление отверстий малого диаметра.

Предмет исследования
Бормашина

Цель проекта
Создать экспериментальную бормашину для обработки мелких объектов - аппарат, при помощи которого приводится во вращение режущий инструмент: бор, карборундовый камень, диск и т. д. Учесть все достоинства и недостатки для дальнейшего развития проекта


Задачи
-изучить и проанализировать источники информации по выбранной теме;
-приготовить необходимый материал для работы;
-продумать конструкцию бормашины;
-изготовить бормашину;
-провести технологический. экономический, экологический анализ изделия.

Методы
-анализ источников информации;
-беседы со специалистами;
-изучение технологии обработки
материалов с помощью дремеля, минидрели, бормашины.

Практическая значимость
-привлечение внимания к творчеству;
-создание собственной конструкции;
-опыт работы в образовательной области "Технология";
-применение практических навыков в работе над проектами.

Критерии
Конструктивные критерии:
-прочность и надёжность изделия;
-удобство в использовании;
-отсутствие опасных элементов.
Технологические критерии:
-долговечность;
-доступность материалов, инструментов;
-знакомые технологические операции.
Эстетические критерии:
-аккуратность исполнения проекта;
-оригинальность конструкции изделия.
Экономические критерии:
-минимальные материальные и
финансовые затраты;
-потребность применения изделия;
-окупаемость затраченных средств.
Экологические критерии:
-отсутствие утилизации.

Исследовательская часть проекта
Роль электроинструментов в обработке материалов
Резание, шлифование, полирование, сверление в труднодоступных местах и мелких элементов ручными инструментами является трудоёмкой операцией. Решить эту проблему прекрасно помогают бормашины. В отличие от ручного инструмента производительность труда и качество обрабатываемой поверхности повышается в несколько раз.
Бормашина, сфера применения
Назначение бормашины может быть различным, ограничивается применение этого инструмента не только стоматологией, без него практически невозможна работа резчика по дереву или кости. Для этих мастеров лучшим напарником является электрическая бормашина по дереву, своими руками они делают шедевры, но без такого аппарата работа тянулась бы в разы дольше. Для всевозможной полировки и шлифовки применяется это приспособление и в промышленности в сфере приборостроения. Нельзя не упомянуть и ювелиров, частым гостем на их рабочем столе является самодельная гравировальная бормашина, портативная помощница значительно расширяет спектр их услуг.
Бормашину можно описать как вращательный инструмент, ее вал, именуемый в технике шпинделем, вращается с огромной частотой, крутящий момент при этом достаточно небольшой. Это дает возможность выполнять работу в мелких масштабах с высокой эффективностью /шлифовать мелкие детали, делать микроотверстия и т.д./. В комплекте часто идет множество сверл, насадок, ножей. Устройство профессиональных моделей сложное из-за наличия множества функций, а вот простейший аналог бормашины вполне можно сделать самостоятельно.
Почти все виды бормашин дают возможность регулировать обороты. Также кроме привычных насадок для декоративных работ можно приладить и более непривычные атрибуты, которые превратят аппарат в дисковую пилу или фрезерный станок. Хорошо зарекомендовавшие себя производители – в основном, зарубежные, самые известные – Dremel, Proxxon, PowerMax, Omax. Встречаются как стационарные виды, так и ручные, также делят приборы на аккумуляторные и те, что работают от сети.
Широта использования бормашин зависит только от фантазии и наличия требуемой насадки. Но все-таки основным их предназначением является помощь при работе в особенно труднодоступных местах, а также при выполнении той работы, которая требует предельной точности.
Достоинств у бормашин много, что и свидетельствует об их популярности, но основное это простата в эксплуатации, возможность работать с разными материалами /от металла до пластика/. Используя бормашину, можно тщательно отшлифовать, а затем отполировать требуемый материал, например, стекло, дерево. Также можно выполнять резьбу по дереву, что сейчас приобретает особую популярность при оформлении интерьера и экстерьера загородных домов, создании произведений искусства, кроме этого при помощи бормашины можно заточить инструменты, выполнить гравировку или же просто подчистить немного покрывшуюся ржавчиной поверхность.
Применение бормашин не ограничивается бытовым кругом. Широко они используются и в промышленности, являются неотъемлемой частью технологического процесса на многих заводах, особенно тех, которые связаны с тонкими технологиями, создании плазменных экранов, например. Такой инструмент, как бормашина, просто обязан быть в наличии у любого мастера.
Устройство бормашины

Педаль включения и регулировки оборотов двигателя.
Крепление основания гибкого вала.
Шкив передачи движения на вал.
Двигатель.
Шкив передачи движения с вала двигателя.
Крепление гибкого вала.
Пружина наконечника.
Кнопка снятия наконечника.
Наконечник.
Гибкий вал.
Основание.
Крепление гибкого вала.
Пружина основания гибкого вала.
Шнур электропитания с вилкой.
Выключатель педали.
История создания бормашины /на примере стоматологической бормашины/
Современные бормашины могут вращаться со скоростью 400 000 оборотов в минуту. Такая скорость позволяет уменьшить резкие колебания, характерные при более медленном сверлении, которое было в прошлом. Сегодня сверла, часто изготовляемые из карбида вольфрама, используются для удаления разрушенных тканей зуба и подготовки зуба к заполнению пломбировочным материалом.
Среди примеров древних бормашин можно привести сделанные из кремня 9000 лет назад людьми каменного века, а также сверла, разработанные представителями народа майя более 1000 лет назад. Майя использовали нефритовый инструмент, поворачиваемый рукой для сверления отверстий в зубах, чтобы помещать туда драгоценности. Однако с древних времен бормашины были медленными и громоздкими, поэтому самым распространенным методом лечения кариеса было удаление зуба.
В 1728 г. французский врач Пьер Фошар, часто называемый отцом современной стоматологии, использовал сверло, которое приводилось в движение за счет дуги со шнурами, вращающими сверло.
В 1864 г. британский стоматолог Джордж Феллоус Харрингтон изобрел первую бормашину с мотором, которая была намного быстрее, чем более ранние сверла, но шумной и неудобной в использовании. Подобно часам, сверло заводилось ключом и работало в течение двух минут посредством вращения.
В 1871 г. американский стоматолог Джеймс Беалл Моррисон запатентовал бормашину, приводимую в действие ногой и сразу ставшую популярной. Лучшие сверла того времени, приводимые в действие рукой, могли достигать 100 оборотов в минуту, но Моррисон достиг 2000 оборотов в минуту. В 1870 г. американский стоматолог Джордж Ф. Грин запатентовал электрическую бормашину, но она зависела от ненадежных батарей и была слишком громоздкой, чтобы быть принятой с энтузиазмом.
Наконец, в 1957 г. стали доступны первые пневматические турбинные бормашины, которые вращались со скоростью 3000 оборотов в минуту. Сегодня альтернативу сверлам составляют лазерная абляция, абразия частицами и плазменно-лучевые устройства, а также экспериментальные роботоуправляемые бормашины.

Основные виды бормашин
Бормашины бывают двух типов:
-традиционной конструкции - с отдельным двигателем и длинным гибким валом;
-машины нового типа - на основе малогабаритных скоростных электрических или пневматических двигателей, встроенных в корпус-рукоятку машины.
В обеих системах бормашин инструмент может иметь прямое /аксиальное/ или угловое /Г-образное/ расположение.
Мощность бормашин составляет от 15 до 200 ВТ, частота вращения до 30 000 оборотов в минуту и более, напряжение питания обычно от 3,6 - 18 вольт. Сейчас появились инструменты и на 220 вольт, не требующие отдельного трансформатора или преобразователя.
За рубежом маломощный высокооборотный механизированный инструмент /бормашины/ выпускают десятки фирм, а продаются они в любом магазине хозтоваров. Как и любой электроинструмент, гравировальный инструмент бывает профессионального и любительского классов.
На российском рынке представлены бормашины для гравировальных работ многих марок, например:
Дремел (Dremel) http://www.dremeleurope.com
Проксон (Proxxon)http://www.proxxon.com
MBiTECH Advanced Tools http://www.mbitech.ru
Кроме традиционных бормашин для резьбы по дереву выпускаются инструменты с возвратно-поступательным движением инструмента /резца/, например электрическая стамеска Proxxon МSG, Электростамеска Проксон Необычная сверхскоростная микробормашина Turbo Carver со скоростью вращения инструмента 400 000 об/мин. Примеры работ выполненных при помощи этого Турбокарвера можно увидеть на страничке http://www.turbocarver.com/CustomerArtWork/CarverArtWork.htm
Бормашины бывают ножные, электрические и турбинные. Основными частями ножной бормашины, применяемой теперь крайне редко, являются педаль, посредством которой приводится во вращение маховое колесо, и шнур, передающий движение на рукав. В кожухе рукава находится гибкий валик, соединенный с наконечником, фиксирующим бор. В электрической бормашине двигателем служит электромотор. Кроме гибкого рукава, применяют «жесткие рукава», в которых передача на наконечник осуществляется от мотора шнуром, направляемым укрепленными на жесткий металлической основе роликами. Скорость вращения бора электрических бормашин достигает 30 000 об /мин. В турбинной бормашине режущий инструмент приводится в движение /до 350 000 об/мин/ расположенной в наконечнике турбиной, на которую под давлением 2,5--3,5 атмосферы подается струя сжатого /при помощи компрессора/ воздуха. Повышенная скорость вращения бора является преимуществом современных бормашин, так как снимаются основные причины болевых ощущений /вибрация и давление инструмента/, увеличивается эффективность.

Самодельная бормашина – реально?
Делая бормашину самостоятельно, следует учесть некоторые нюансы, например, что бесплатной машинка не будет, некоторые части придется докупить. Выгода получается только в тех случаях, если имеется хотя бы двигатель и некоторые хозяйственные подручные материалы, инструменты для обработки материалов, мелкие детали.
Каким должен быть станок
Сегодня промышленность выпускает большое количество электроинструментов и бормашин в частности, тем интереснее добавить ещё одну модель отвечающую следующим требованиям:
-удобен в работе и безопасный;
-выполняет множество функций /комбинированный станок/;
-компактный;
-окупаемый за короткое время;
-долговечный.

Технологическая часть проекта
Варианты и обоснование выбора
Выбор вариантов изделия состоял из двух двигателей 220V и 24V. Это мой первый опыт создания станка, поэтому выбор пал на второй вариант двигателя не исключая дальнейшее развитие проекта с более мощным двигателем от швейной машины.
При разборке отслужившего принтера нашлись мелкие подшипники, которые послужили толчком изготовления бормашины. Как оказалось, в процессе работы, для воплощения идеи в жизнь не все материалы имелись, тем интереснее становилась работа над проектом.

Инструменты и материалы для работы
-токарный станок по металлу;
-токарный станок по дереву;
-сверлильный станок;
-шлифовальная машинка;
-электролобзик;
-дрель;
-инструмент для нарезания резьбы;
-инструмент для резьбы по дереву;
-электромонтажный инструмент;
-краска.
Технология изготовления
При работе над бормашиной учитывались все возможные варианты механизмов передачи вращения от двигателя: с помощью зубчатых колёс, с помощью ремённой передачи. Я остановился на прямой передаче от вала двигателя на трос.
Чтобы инструмент получился качественным необходимо соблюдать чёткую последовательность действий.
Выбор вариантов
Гибкий вал бормашины.
Корпус бормашины.
Крепление всех узлов бормашины.
Сборка электрической цепи, испытание бормашины.
Выбор вариантов
Старый трос от автомобиля.
Перегибы, неисправен кожух, грубый.
Для ручки лейка от душа. Не подходит внутренний диаметр.
Водопроводный мягкий шланг. Резиновая внутренняя часть.
Шланг от душа. Без внутреннего резинового шланга не держит форму, меняет размер.
Гибкий вал бормашины
Для станка использован трос привода спидометра машины ВАЗ-2103,маркировка 3802610.
Втулка передачи движения с вала двигателя на трос, крепится двумя болтами М3.

Втулка с подшипниками для передачи движения с троса на цанговый зажим.

Кожух троса рассверлен до Ø10, на глубину 16 мм под подшипники.
Установка втулки.

Крепление цангового зажима на тросе
Рабочая ручка – наконечник


Для бормашины использован коллекторный электродвигатель постоянного тока ДПМ-30-Н1-03.
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.

Корпус бормашины
За основу для бормашины взят корпус старого отслужившего стационарного телефона.
Покрашен в жёлтый цвет.
Крепление двигателя в бруске /отверстие Ø30 мм/. Брусок установлен под углом, таким образом, чтобы вал выходил на центр большого отверстия корпуса.
Экран из оргстекла /120×110×5/ с отверстием Ø12 для прохождения троса.
Сборка электрической цепи.

Для более удобной работы инструментом не фиксируемая кнопка-выключатель /педаль/ для ноги.
Корректировка частей. Доработка, установка косынки для дополнительного крепления троса.

Держатель для ручки из обрезка трубки от пылесоса.

Окончательная сборка бормашины

Электрическая схема станка Кинематическая схема станка


Правила безопасной работы на станке
Бормашина относится к бытовому классу электроинструментов. Неправильное обращение может привести к травмам или выходу прибора из строя.
Рабочее место:
-содержать рабочее место чистым, хорошо освещённым;
-не использовать электроинструмент не по назначению;
-не отвлекаться во время работы.
Электробезопасность:
-перед включением убедится в соответствии напряжения /максимально 27V/;
-проверить исправность токопроводящей арматуры;
-не используйте электроинструмент во влажных местах;
-не перегружать электроинструмент;
-после непрерывной работы /10-12 минут/ необходимо выключить инструмент, возобновить работу можно через 5 минут;
-в случае блокировки двигателя выключить бормашину.
Личная безопасность:
-при работе не отвлекаться и не рассеивать внимание;
-не прикасаться к вращающимся частям бормашины
-рабочая одежда без свободных, свисающих концов;
-избегать внезапного включения;
-надёжно закрепить корпус к верстаку;
-использовать оборудование надёжно обеспечивающее безопасность /очки, респиратор/.
Обслуживание:
-вовремя проводить необходимое техническое обслуживание;
-следить за принадлежностями к электроинструменту.
Технические характеристики электроинструмента
-питание бормашины – 24 V;
-обороты – 4 500 об/минуту
-мощность – 4,62 Вт
-длина троса – 900 мм
-материал корпуса - пластмасса
-цвет – жёлтый, чёрный-размеры - 270×160×120
-вес бормашины – 1,2 кг
Комплектация:
-бормашина;
-блок питания;
-готовальня с насадками;
-струбцины/2
Заключение
Технологическая оценка проекта
-навыки механической обработки материалов;
-использование утилизированных предметов в работе
-знания и применение других предметов на практике /физика, черчение/
-реализация знаний в творчестве;
-оригинальность практического применения.
Эстетическая оценка
-цветовое сочетание материалов гармонично;
-все элементы выполнены ровно и аккуратно, в соответствии с технологией;
-экспериментальная работа оформлена в законченное изделие;
-изделие производит благоприятное впечатление.
Экологическое обоснование
Охрана окружающей среды и рациональное использование ресурсов - актуальные задачи. Любое изготовленное изделие оказывает влияние на окружающую среду. Технологическая часть проекта требует использования средств защиты, таким образом можно свести к минимуму негативные последствия для здоровья человека.
В работе над проектом решился основной вопрос утилизации материалов. При бережном использовании срок службы неограничен. Отходы от работы на станке /опилки, обрезки материала/ не представляют опасности в экологии и при утилизации быстро сгнивают.
Экономический расчёт
Основные материалы для станка бывшие в употреблении, но не потерявшие своих основных качеств. Стоимость материалов, приобретённых в магазине – 1 660-00 рублей.
Сумма расходов на материалы говорит об окупаемости станка.
наименование количество стоимость
корпус телефона 1 двигатель 1 700-00
цанговый зажим 1 320-00
трос спидометра 1 100-00
основание/ текстолит 1 экран/ оргстекло 1 лампочка/ 12 V 2 60-00
выключатель 1 выключатель/ педаль 1 30-00
трубка от пылесоса 1 подшипник 2 зажимной болт 4 подкладные шайбы 4 болт М3 7 саморез/ 20 6 провода переходник 1 30-00
блок питания 1 краска чёрная 1 210-00
краска жёлтая 1 210-00
втулка стальная 1 втулка латунная 1 ручка деревянная 1 набор насадок 10 абразивных
10 корундовых
5 свёрл 1 660-00
Самоанализ
Работа над проектом оказалась для меня интересным, нужным делом:
-познакомился с историей развития бормашины в области медицины;
-внёс большую пользу для кабинета технического труда;
-получил навыки и умения работы
-поставленная цель изготовления экспериментальной бормашины достигнута;
-изделие выполнено качественно;
Результатом работы является продолжение модернизации старых станков и оборудования и создание более совершенной бормашины для кабинета технического труда.
общая оценка проекта
достоинства недостатки
знакомые технологические операции не все материалы под рукой
творчество в достижении цели поиск комплектующих деталей
качество выполнения малый выбор деталей
опыт работы время работы над проектом
развитие проекта, исключая ошибки изделие, не имеющее аналогов приобретение навыков работы на станке совершенствование изделия Реклама проекта
Инструмент инструменту рознь. Особенно, если делать его самому – сколько людей, столько и способов, мнений, не говоря уже о вариантах конструкций, получающихся в итоге. В большинстве случаев работы по преобразованию бормашины и её изготовлению осуществляются для одной цели - сделать станок. Имея под рукой необходимый материал - это несложно. Но есть ещё хорошая русская пословица "Под лежачий камень вода не течёт".
Самодельные бормашины можно делать самыми разными способами, получая различные по конструкции и назначению. Типов такого инструмента очень много – начиная от сложнейшего, заканчивая примитивным. В проекте показана самая простая схема, а усложнения только отнимет время и может не оправдать себя. Станки и инструменты, отвечающие высоким требованиям сегодня лучше купить в магазине. Для глобальных, объёмных проектов такой станок не подходит, но получить навыки и удовольствие вполне способен.
источники информации
В интернете поисковая система "Яндекс": -история бормашины; -современные бормашины; -создание бормашины; -работа бормашиной.
рецензия на работу Есипова Андрея "Бормашина"