Электронный микроскоп: эпизод IV

Продолжаем публикацию блога предпринимателя и конструктора-любителя Алексея Брагина, который рассказывает о том, как своими руками в гараже восстанавливает старый электронный микроскоп, выброшенный кем-то за ненадобностью. Сегодня речь пойдет о токарном деле — зачем в гараже собственный токарный станок, какими они бывают и как Алексей впервые приступил к его освоению.

Токарная мастерская для микроскопа

Для восстановления и модернизации такого рода аппаратов (SEM, TEM и прочих вакуумных приборов) просто жизненно необходимо уметь изготавливать всякие нестандартные переходники, заглушки, держатели, приводы и манипуляторы. Конечно, если купить новый микроскоп от дилера, то они все запустят и будут проводить ежегодное обслуживание «под ключ». Но, во-первых, цена этого удовольствия выходит из бюджета любого гаража, а во-вторых, это достаточно скучно.
Взять, например, наш микроскоп — в нем вообще нет ни одного стандартного вакуумного соединения, KF или CF. Поэтому любой вакуумный прибор из магазина подключить просто так не удастся. И единственно верным решением будет изготовление переходников на стандартные KF-фланцы.
С тем, как работает форвакуумный насос, мы разобрались в прошлой статье. Теперь надо все это подключить. Но даже если изготовить тройник, то понадобится еще штуцер на форвакуумный насос, чтобы надеть вакуумный шланг. И самое главное: в колонне есть несколько отверстий, которые необходимо закрыть, прежде чем испытать удовольствие от полученного в ней вакуума.
Прикинем список того, что нужно сделать:

1. тройник для подключения двух форвакуумных входов к одному насосу;
2. переходник на вакуумный насос;
3. заглушка для датчика вторичных электронов (датчик кем-то снят на запчасти);
4. два переходника с проприетарного вакуумного разъема JEOL на стандартный KF16 для подключения двух вакуумных датчиков на штатных местах (один оригинальный разбит, второй просто отклеился);
5. один переходник на KF25 для комбинированного датчика вакуума вблизи электронной пушки;
6. пара штуцеров для компрессора;
7. всякая мелочь.

Купить это нельзя, все индивидуальное. Можно начертить чертежи и заказать у токаря (предварительно озаботившись поисками хорошего токаря, так как там местами надо обеспечить хорошую точность). Но подгонять по месту не выйдет, а заранее все предвидеть невозможно. Хочется попробовать, как лучше, как будет работать, как не будет. К тому же у меня много планов, что еще можно сделать интересного и о чем вам рассказать.
Поэтому какой выбираем путь?
Конечно же, изучить токарное дело! Как сказал кто-то из моих читателей: засучить рукава дорого пиджака и вперед, точить. Совершенно с нуля, я никогда даже и не видел токарного станка (в Бауманском институте многие проходят практику на кафедре металлообработки, но для разработчиков программного обеспечения, среди которых учился я, сделали исключение, и в нашем учебном плане не было ни химии, ни металлообработки). Итак, вооружаемся научным методом и начинаем изучать предметную область.
В общем, есть два больших направления. Первое — это станки с ЧПУ. Второе — универсальные:

• токарно-винторезные;
• фрезерные;
• координатно-расточные;
• шлифовальные;
• сверлильные;
• заточные.

Если совсем по-простому, то станок с ЧПУ сам, с помощью набора инструментов и программы, создает из заготовки нужную деталь. Другими словами, создание детали — это разработка программы, которую можно получить из 3D-модели, для этого есть соответствующее программное обеспечение. А на универсальных станках работает человек, и от его умения и мастерства зависит качество детали, которую он изготовит.
Станок с ЧПУ имеет неоспоримое преимущество в двух случаях:

• серийный выпуск изделий
• сложная конфигурация изделия (например, гребной винт судна, или корпус модного гаджета)

Но к нам это не относится, поэтому я заинтересовался универсальными станками.

Малый токарный станок

Чтобы как-то вникнуть в тему, я решил начать с малого и по-случаю приобрел очень редкий и необычный токарный станочек Pilot L400, сделанный в Эскильстуне, Швеция. Редкий настолько, что эта статья будет второй во всем известном мне интернете, которая рассказывает про него. К этому станку в комплекте шла куча всего разного — делительная головка, координатный столик, синусный столик, часть сверлильного станка, резцы Sandvik, резцы японские, заготовки и даже приспособления, предназначение которых я до сих пор не выяснил.

Для облегчения перевозки многие части сняли, включая патрон, поперечную подачу, резцедержку. Но суть на этой фотке видна: станок установлен на деревянной тумбочке. Сделан он хоть и давно, но очень аккуратно, и состояние просто идеальное (ржавчины нет вообще). Из необычностей, сразу бросившихся в глаза, отмечу вот что: его передняя бабка регулируется по высоте! Кучу фоток этого станка в похожей комплектации можно увидеть по ссылке выше.

Деревянный столик для токарного станка — это несолидно. Поэтому для него был изготовлен из уголка новый стол. Двигатель заменен на гораздо более мощный советского производства, с частотным преобразователем Hyundai (в простонародье называемый частотником). Вообще, частотник делает работу на станках настолько удобнее, что я еще вернусь к нему специально. Однако у него есть очевидный недостаток — хороший (на большую мощность) частотник стоит достаточно дорого.

Для увеличения максимального диаметра обрабатываемых деталей рабочее положение передней бабки стало выше, и под резцедержку и заднюю бабку были изготовлены соответствующие подставки. Были заменены подшипники шпинделя, выточен новый шкив для двигателя (на нем же, сам для себя запчасти точит станочек). После всех переделок выглядит вот так:

Точит вполне хорошо, и выручал многократно, даже реставрация большого станка (о чем будет рассказано дальше) выполнялась с помощью него. Но, конечно, мог бы быть жестче. Большим отрезным резцом стальную заготовку невозможно отрезать, выгибает все.

На этом станке я и начал вникать в токарное дело. Забегая вперед, скажу, что в связи с вводом в строй большого токарного станка этот остался в резерве и сейчас используется очень редко.

Ресурсов для изучения основ работы на токарном станке в интернете очень много. Есть популярный форум Chipmaker, посвященный этой тематике. Отмечу два видеоканала, которые для меня оказались наиболее полезными:

• Видеокурс по металлообработке Виктора Леонтьева. Здесь исчерпывающе рассказывается про металлообработку на токарных станках.
• Дядько Максим. У Дядьки замечательные практические примеры, как и что можно делать на разнообразных станках. Украинский язык начал понимать через несколько видео.

Продолжение следует