W warsztacie modelarza można znaleźć wiele różnych narzędzi elektrycznych wg. mnie najbardziej uniwersalne zastosowanie mają dwie maszyny: hobbystyczna tokarka oraz hobbystyczna frezarka.  Bez tych dwóch maszyn, nie miałbym możliwości zrealizować wielu ciekawych projektów.

Pierwszą maszyną, która pojawiła się w moim warsztacie była mała hobbystyczna tokarka "Speedway" zakupiona w internetowym sklepie firmy Homier.  Jest to jedna z wielu wersji tokarki Sieg 7x12.  Kilka lat później stałem się szczęśliwym posiadaczem małej frezarki zakupionej w Harbor Freight Tools.  Jest to jedna z wielu wersji frezarki Sieg X2.  Te stosunkowo niedrogie maszyny po kilku poprawkach i prawidłowym dostrojeniu nadają się doskonale do małych projektów modelarskich.  Po dokładnej regulacji luzów udaje się mi uzyskać dokładność obróbki materiałów z błędem nie większym niż 0.02mm. Przywieziona w kartonie frezarka była prawie kompletnie zmontowana i wydawałoby się gotowa do użycia.  Ja jednak postanowiłem ją najpierw rozebrać, sprawdzić wyczyścić, nasmarować, złożyć i wyregulować.  Dzięki temu po wyregulowaniu maszyna pracuje bez zacięć i z bardzo małymi luzami.  Ponieważ moje konstrukcje wykonuje wg wymiarów w mm, to wymieniłem śruby posuwu stołu z calowych na metryczne.  Po niedługim okresie używania frezarki uznałem, że konieczne są pewne dodatki:  -Zestaw uchwytów do frezów.  Uchwyt wiertarski, który był na wyposażeniu tej frezarki nadaje się do wiercenia ale nie do frezowania.  Dla precyzyjnej obróbki frez musi być zamocowany centrycznie i blisko kolumny.  Jest to możliwe właśnie przy użyciu zaciskowego uchwytu do frezów. - Imadło maszynowe.  To jest oczywiste.  Element do obróbki musi być solidnie umocowany do stołu.  Najlepiej do tego celu nadaje się imadło maszynowe. - Głowica podziałowa z uchwytem tokarskim.  Niezliczone są możliwości zastosowania tego przyrządu.  Wiele z moich projektów nie byłoby możliwych do wykonania bez możliwości mocowania obrabianej części  w uchwycie, który można obracać o zadany kąt z dokładnością poniżej 0.1 stopnia. Kolejne dwie modyfikacje tej frezarki nie są absolutnie konieczne, ale na pewno ułatwiają znacznie pracę przy precyzyjnej obróbce materiałów.

Po wymianie śrub posuwu stołu na metryczne, jeden obrót pokrętła przesuwa stół po 1.5mm, a ponieważ podziałka na pokrętle ma 75 kresek na pełny obrót (1 kreska oznacza posuw stołu o 0.02mm), to jest trochę przeliczania z podziałek na mm. Na przykład aby uzyskać posuw stołu o 2mm co przelicza się na 100 jednostek podziałki, należy pokręcić jeden pełny obrót plus 25 kresek.  Bardzo łatwo o pomyłkę, zwłaszcza jeśli używa się frezów o rozmiarach calowych, co jeszcze bardziej komplikuje obliczenia.  Rozwiązaniem tego problemu będzie dodanie cyfrowego odczytu położenia (DRO).

Szukałem jakie istnieją możliwe opcje zainstalowania DRO dla tej frezarki.  Widziałem rozwiązania z zastosowaniem przerobionych suwmiarek cyfrowych (odczytu położenia dokonuje się bezpośrednio z cyfrowego wyświetlacza suwmiarki) oraz dość drogie zestawy DRO ze skomputeryzowanymi wyświetlaczami, które jednak pasują bardziej do większych maszyn (np. do frezarki SIEG X3 czy jeszcze większych).  Postanowiłem zastosować rozwiązanie pośrednie. 

Na eBay'u w sklepie internetowym kalifornijskiej firmy Anytime Tools znalazłem listwy DRO ze zdalnym odczytem i zewnętrznym wyświetlaczem.  To było dokładnie, co potrzebowałem.  Nabyłem trzy listwy: 12-calowa dla osi X, 6-calowa dla osi Y i 12-calowa dla osi Z w sumie za niecałe 150 USD.  Zamocowanie listew do frezarki było całkiem łatwe z wykorzystaniem oryginalnych uchwytów, które były w zestawie z listwami.  Trudne było tylko wykonanie podkładek do zamocowanie listwy w osi Y.   Powierzchnia podstawy frezarki, do której jest przymocowana listwa, jest bardzo nierówna, więc aby listwa była zamocowana równolegle do posuwu w osi Y, podkładki muszą odpowiedniej grubości i ścięte pod odpowiednim kątem.  Poniżej kilka zdjęć mojej frezarki po zamocowaniu systemu DRO.

Jedyną wadą tego rozwiązania jest to, że zakres ruchu w osi Y jest mniejszy o około 12mm, gdyż listwa pomiarowa osi X opiera się o kolumnę frezarki, gdy stół jest przesunięty maksymalnie do tyłu.  Jak na razie, po roku od zamontowania listew, układ DRO pracuje bez zarzutu. 

Listwa pomiarowa osi Z została zamocowana z lewej strony kolumny, w miejscu gdzie oryginalnie znajdowała się sprężyna przeciwwagi.  Oryginalne rozwiązanie przeciwwagi nie jest najlepsze, gdyż ogranicza pełny zakres ruchu głowicy w osi Z i siła przeciwwagi zależy od położenia głowicy.  Postanowiłem więc zastosować moje własne rozwiązanie.

Starsze frezarki firmy Sieg miały przeciwwagę głowicy wykonaną przy pomocy sprężyny gazowej umieszczonej wewnątrz kolumny.  Elementy tej konstrukcji dostępne są w sklepie internetowym LittleMachineShop.com pod nazwą "Air Spring Conversion Kit".  Po zamontowaniu daje to dokładnie takie samo rozwiązanie przeciwwagi głowicy jak miały starsze maszyny Sieg, rozwiązanie, które z jakichś powodów zostało przez firmę Sieg porzucone. Być może dlatego, że ma ono swoje wady.  Co prawda sprężyna gazowa zapewnia jednakową siłę przeciwwagi w całym zakresie ruchu osi Z, ale wymaga przynajmniej pół metra wolnego miejsca nad maszyną.  Ja tyle miejsca nie mam.  Samo rozwiązanie konstrukcji nie jest "eleganckie", jak na mój gust. 

Postanowiłem wprowadzić własne rozwiązanie przeciwwagi, które połączy zalety obu rozwiązań: stałą siłę w całym zakresie ruchu głowicy starego rozwiązanie Sieg ze sprężyną gazową i zwartą konstrukcję nowego rozwiązania ze sprężyną stalową.  Zastosowałem dwie sprężyny gazowe zakupione w Enco o skoku 15cm i sile 13.5kg każda.  Razem z układem bloczków zostały zamocowane wewnątrz kolumny frezarki.  Przez układ bloczków podtrzymują one głowicę frezarki zawieszoną na stalowej lince 1.5mm.  Za bloczki posłużyły mi rolki od drzwi przesuwanych, zakupione w sklepie metalowym.  Te rolki mają wbudowane łożyska kulkowe, wiec zapewniają ruch linki stalowej praktycznie bez oporów.  Poniższe zdjęcia przedstawiają szczegóły konstrukcyjne przeciwwagi.

Należy zwrócić uwagę, że sprężyny gazowe zamontowane są tłokami do dołu (położenie, które zapewnia najlepsze smarowanie uszczelek sprężyny) schowane wewnątrz kolumny, która zabezpiecza je przed opiłkami i wiórami.  Takie rozwiązanie jest "eleganckie".  Teraz wreszcie mogę wykorzystać pełen zakres ruchu głowicy w osi Z ponad 30cm.  W maksymalnie dolnym położeniu Nawet najkrótszy frez sięga stołu, a w górnym położeniu głowica znajduje się na samej górze kolumny.

Jest jedna istotna uwaga do tego rozwiązania.

Obie sprężyny gazowe, które zakupiłem w Enco mają numer części 319-4367 (30 LBS. 6" STROKE GAS SPRING GGS23).  Na etykiecie obie sprężyny były oznakowane tym samym numerem części, ale różnym numerem wersji.  Gdy porównałem je ze sobą, okazało się, że jedna sprężyna jest dłuższa o około 6mm.  Po skontaktowaniu się ze sklepem i wyjaśnieniu sytuacji Enco przysłało kolejne dwie tym razem identyczne sprężyny bez dodatkowych kosztów.

Na zdjęciach powyżej na krawędzi rolki widoczne jest "oczko" zrobione z drutu. Zabezpiecza ono przed zsunięciem się linki stalowej z rolki podczas montażu mechanizmu.  Bez tego luźna linka zsunęłaby się z rolki uniemożliwiając zmontowanie całości wewnątrz kolumny frezarki.  Dla ułatwienia montażu i dodatkowego zabezpieczenia można dodać podobne oczko do drugiej (górnej) rolki.  Kiedy frezarka nie jest używana przez dłuższy czas sprężyny gazowe blokują się trochę, i jeśli ruszę głowica do góry sprężyny rozciągają się z niewielkim opóźnieniem.   Przy gwałtownym ruchu głowicą linka może się poluźnić i zeskoczyć z górnej rolki.  Zjawisko to występuje tylko jeśli frezarka stoi nieużywana przez kilka lub więcej dni.  Aby tego uniknąć pierwszy ruch głowicą zawsze wykonuję do dołu, aby "rozruszać" sprężyny po dłuższym nieużywaniu.

Oto w jakiej kolejności zmontowałem cały mechanizm:

1. Zmontować wszystkie elementy mechanizmu ale bez linki.
2. Przykręcić zaczep linki do głowicy frezarki
3. Przeprowadzić linkę przez rolki mechanizmu tak, aby wolny koniec linki wystawał przez otwór na górze mechanizmu pomiędzy dwoma śrubami, jak to widać na zdjęciu 5)
4. Zamontować mechanizm we wnętrzu kolumny frezarki
5. Ustawić i zablokować głowicę frezarki w maksymalnie górnym położeniu, a następnie wstępnie naprężyć linkę tak, aby sprężyny gazowe były lekko ściśnięte i w tym położeniu podtrzymywały ciężar głowicy frezarki.
6. Zmocować na stałe naciągniętą linkę ściskając jej koniec przy pomocy dwóch śrub widocznych na zdjęciu 9 i zdjęciu 10)
7. Odblokować głowicę i posuwając ją w górę i w dól sprawdzić czy jest prawidłowo wyważona.  W mojej frezarce głowica była idealnie wyważona.

Głowice w mojej frezarce (bez uchwytu) waży dokładnie 15 kg.  Zmierzona siła nowej sprężyny gazowej o nominalnej wartości 13.5 kg wynosi od 16 kg (rozciągnięta) do 18 kg (ściśnięta).  Podejrzewam, że w czasem po utracie części gazu siła sprężyn nie spadnie poniżej 14 kg. 

2011-04-28

Kolejną modyfikacją frezarki było zainstalowanie zestawu napędu przekładnią pasową (Belt Drive Kit) zakupionego w sklepie internetowym Little Machine Shop.  To była bardzo najprostsza modyfikacja, jaką wykonałem dla tej frezarki.  Wszystkie komponenty były wykonane bardzo precyzyjnie, a konstrukcja dobrze przemyślana.  Instrukcja jest również logiczna i klarownie napisana.  Krotko mówiąc, zainstalowanie tego zestawu zajęło mi około 15 minut.  Bardzo jestem zadowolony z zakupu tego zestawu. 

W efekcie tej modyfikacji frezarka pozyskała dwie nowe zalety.  Przede wszystkim maszyna stała się dużo cichsza, ponieważ hałaśliwa oryginalna przekładnia została kompletnie wyeliminowana.  Dopiero teraz zrozumiałem, jak głośna była ta maszyna.  Przekładnia pasowa pracuje praktycznie bezgłośnie i jedyny dźwięk jaki maszyna wydaje (oczywiście poza chrobotem obrabianego materiału) jest cichy gwizd od szczotek silnika.   Drugą zaleta nowej przekładni jest podwyższenie obrotów głowicy.  W położeniu niskich obrotów maksymalne obroty wzrosły od 900 obr/min do 1525 obr/min.  W położeniu wysokich obrotów obroty wzrosły od 2500 obr/min do 4150 obr/min.  Oryginalna instrukcja zestawu podaje trochę wyższe obroty maksymalne obroty (1700/4300rpm) ale najprawdopodobniej to zależy od wersji produkcyjnej frezarki Sieg.  Z otwartym sercem mogę szczerze polecić ten zestaw.  Efekt jest warty jego ceny.