Наверняка, многие из вас, хоть раз сталкивались с металлообработкой — хоть в каком-то виде, или возможно видели, нанесённые неровной рукой, надписи на подшипниках, свёрлах, фрезах, оправках. При этом — они прямо-таки выгравированы на металле, хотя и практически гладкие на ощупь. Делалось это всё электроискровым карандашом (он же: электрокарандаш, электроискровой маркер, электрограф, электроперо, электроэрозионный аппарат, электроискровое перо). Можно его ещё называть гравером, но тут есть шанс спутать с ротационным гравером.
В долазерную эру — это был практически единственный способ, быстро нанести надпись на калёный металл, типа быстрорежущей стали. Узнал я о таком удивительном устройстве от Павла Серкова aka spiritus_sancti в его канале Мир глазами инженера. После прочтения его поста в нашем общем чате обмолвился, что было бы круто иметь такое устройство в хозяйстве, а Павел, взял и предложил мне его прислать. Отказаться от такого предложения я не мог и с этого момента начинается квест по разбору в принципах действия этого устройства, приведение его в чувство, доработка его напильником и окончательный запуск.
❯ Проба электрического пера
Хочу в качестве референса продемонстрировать пример заводской гравировки контрольной оправки для проверки оптической делительной головки. Понятия не имею, откуда она у меня в хозяйстве, и зачем она мне нужна, но на ней уж очень интересная гравировка.
Пример гравировки
После получения карандаша, я легкомысленно думал, что получить такой результат вполне легко. Мне приехал карандаш без блока питания, поэтому я запитал его от лабораторника постоянного тока, подбирая ток и напряжение.
Но результат мне не очень понравился: электрод залипал, и весёлой гравировки не получалось. Стало понятно, что нужно подбирать родной блок питания и заниматься доработкой карандаша, для его работы.
❯ Устройство электроискрового карандаша
Прежде чем переходить к доработкам, следует понять, как же устроен электрический карандаш. Его суть достаточно проста: лёгкое замыкание, и потом разрыв цепи с зажиганием дуги, потом возврат и повтор.
Разобранный электроискровой карандаш
Достигается это за счёт того, что игла выдвигается на пружине, а в случае если цепь замыкается, электромагнит втягивает якорь вовнутрь, цепь размыкается и всё идёт по новой.
Крупный план собранного устройства
На фотографии можно увидеть якорь, в который вставлен медный электрод, пружинку для его выталкивания, электромагнит и детали корпуса.
На деле оказалось, что якорь приваривается к корпусу электромагнита и на фото видны следы таких приваров. И вся эта конструкция требовала доработки для нормальной работы. В процессе опытов выяснилось, что стабильнее она работает именно на переменном токе.
❯ Электровыжигатель-гравёр Орнамент-1
Наигравшись с этим чудесным карандашом, я вновь пришёл в наш общий чатик DIY-щиков, и говорю: вот что-то не торт гравирует. Да и родной блок питания было бы круто найти, и тут другой участник чатика (под ником rikoz) говорит: а у меня как раз есть комплект, с выжигателем, но без электрокарандаша. В результате у меня появился полный комплект.
Это любопытная приблуда, позволяла детям, температурно гравировать деревяшки (выжигать), и электрогравировать металл. Для этого, в соответствующие гнёзда нужно было ставить либо гравировщик, либо выжигатель.
После того как у меня оказался оригинальный блок питания от Орнамент-1, я не отказал себе в удовольствии даже повыжигать. К слову сказать, очень удобный выжигатель и регулировки. Недостаток только один — плохие провода, требующие замены.
Внешний вид выжигателя и результат его работы.
Однако, поскольку статья всё же про электроискровой карандаш, то дальше буду говорить про него.
❯ Доработки напильником, паяльником и наждачной бумагой
Первая моя самостоятельная доработка состояла в том, чтобы улучшить контакт подвижного якоря. Чтобы он не приваривался внутри статора. Для этого всего лишь надо было напаять кусок медного провода и обернуть его вокруг подвижного якоря.
Напайка небольшого куска провода сильно улучшила ситуацию, но всё равно работало нестабильно. Надо было придерживать пальцем, а это весьма горячо. В результате rikoz приехал ко мне лично, привёз мягкий и гибкий медный провод, который нашёл в своих широких закромах, и своими руками начал вести доработку моего и своего гравера.
Процесс доработки электрического карандаша
Кроме всего прочего, для лучшего хода мы ещё отполировали якорь практически до блеска. Изначально, в моём устройстве якорь выглядел так, будто бы его точили тупым резцом на максимальной подаче, и бугры от точения ощущались ногтем, чем ухудшало хождение якоря внутри статора. У меня даже была шальная мысль выточить на токарном его заново, но отогнал её, зачем тратить своё время, если работает и так. В результате ограничился только полировкой.
После всех доработок (запайки новой жилы и полировки якоря) — узел начал выглядеть следующим образом:
Экземпляр rikoz мы тоже доработали. Для меня стало открытием, что карандаши немного отличаются друг от друга.
Настало время проверить, как же оно работает!
Пишем, пишем!
Для особо интересующихся, даже коротенькое кинцо записал:
Но даже на этом этапе, меня такая реализация не устроила. Слишком жёсткий провод, идущий к карандашу, разбитые гнёзда у блока питания, питания под замену. Поэтому всё требовало дальнейшей доработки.
❯ Окончательная доработка устройства
Чтобы не утомлять читателя, тезисно расскажу о внесённых изменениях.
Исходники для доработки
Итак, что же было доработано:
1. Блок питания был разобран.
Потроха блока питания
Провода, как и трансформатор просто покрыты лаком, это не из-за перегрева они имеют такой цвет.
2. Просверлил отдельное отверстие и вставил туда ещё одну клемму, запаралеллив её с центральной (земляной) клеммой.
3. Провод питания 230 В был заменён на современный.
После замены провода и добавления клеммы
4. Самая главная доработка была — это в добавлении гибкого мягкого провода самому карандашу. После этого с ним стало намного приятнее работать.Обязательно меняйте в старых приборах провода и вилки!В целом, я много вожусь с техникой, и доверяю советской электрике. Делали хорошие вилки, выключатели и провода. Но с годами винты ослабляются, теряется контакт, место всё время сильно греется и это может привести к пожару.
Советская вилка с прослабленными винтами
На фото видны прослабленные контакты под винтами. Либо разбирайте и протягивайте, но лучше всего заменить. Тем более эти вилки не годятся для современных евро розеток.
Устройство в сборе после всех доработок
❯ Стоит ли это всё того?
Стоит ли всё это того, или может взять нормальный промышленный электроискровой карандаш?
Специально для вас провёл такой анализ — устройство «Орнамент-1», в комплекте с гравером на досках объявлений стоит порядка 1000 рублей. Немного пайки и шлифовки, и вы получаете нормальный инструмент. На тех же досках, ценник на современные электрические БУ карандаши начинаются от 13 000 рублей! Некислая такая экономия.
Разумеется, если вам надо гравировать в промышленных масштабах, иметь аккуратность и настраиваемость, то стоит взять современный заводской вариант. Но для того чтобы поиграться или что-то быстро подписать — этого решения вполне хватит.
Если вам интересна металлообработка, всякие DIY штуки, погроммирование и linux, то вы можете следить за мной ещё в телеграмме.
Возможно, захочется почитать и это:
- ➤ Гиковский КПК за копейки: как китайцы сделали ARM-ноутбук за 40$ с железом от… навигатора?
- ➤ Как запустить сотовую сеть стандарта AMPS при помощи SDR
- ➤ Декапсуляция микросхем в домашних условиях
- ➤ Что такое гексагональная архитектура. Разделение бизнес-логики и инфраструктуры с помощью портов и адаптеров
- ➤ Разработка BIOS на языках высокого уровня
Комментарии (47)
REPISOT
03.11.2023 08:10+2Как там с защитой глаз от излучения?
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10+4В комплекте с карандашом очечий не идёт, но вы можете использовать с защитой от жёсткого УФ. Хотя с такими токами, там вряд ли что-то серьёзное будет, это же не сварка на десятки ампер.
Я бы более опасался аэрозолей.
Kybb
03.11.2023 08:10+2В детстве развлекался подключая дроссель от ламп ЛДС к БП по схеме: плюс на дроссель и от него на напильник, а минус на иглу. И чиркал иглой по напильнику глядя на завораживающую игру разрядов. И каждый раз после сеанса в 5-10 минут болели глаза.
У меня сила тока явно была меньше и разряды наверняка были слабее, так что я бы не пренебрегал хоть какой-то защитой.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10По инструкции, надо использовать керосин, тогда искр вообще нет. То есть не как я на сухую.
MaFrance351
03.11.2023 08:10+4Крутой девайс! Давным-давно даже пробовал собрать самодельный аналог.
Делал по руководству отсюда:
Интересно, почему промышленные экземпляры настолько дорогие.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10Я полагаю, что там идёт регулировка хода иглы, тока, прочие всякие калибровки. Плюс, это штучный инструмент, а штучно делать дорого.
Можете показать ваш экземпляр, очень интересно?
sami777
03.11.2023 08:10+1Спасибо за интересную статью! Интересно в качестве жала попробовать графитовый стержень, например, от карандаша. Естественно, работает эта конструкция статично, без эл. магнита. Графитовый стержень может разогреваться до очень высоких температур, достаточных, чтобы "выплавлять" канавки в металле.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10Тогда будет немного другой принцип, и тут в действительности опасность для глаз.
MaFrance351
03.11.2023 08:10+2Там уже по сути настоящая сварка. Графитовыми электродами вполне успешно варят скрутки.
И, кстати, в карандаше графит не самый чистый, там есть примеси, которые при таком использовании будут выгорать и вонять.
MaFrance351
03.11.2023 08:10+5С этим я тоже экспериментировал. Но там уже больший ток нужен, и ещё ряд нюансов присутствует. Электромеханический в этом плане намного более совершенный.
cofein51
03.11.2023 08:10+4Когда работал на стройке, у меня была игра... Взять графитовый сирелень из овального строительного карандаша, вставить его в держак и...
Даже на 20А всё вокругистяло так, словно я зажег второе солнце. Плавит арматуру 6мм о графитовый стержень . просто нереально мощная игрушка. На больших токах стержень сиял, прогорал и рассыпался.
Вот если найти болванку в 10мм и более, то будет всем шикарно.
Barabas79
03.11.2023 08:10У меня было развлечение масштабом поменьше )
Брал трансформатор ТС-180 от телевизора, два провода, один накручивал на карандашный грифель, получался мини-держак с электродом и "варил" силуминовые железки, они очень весело плавились. Пробовал еще графитовые стержни от батареек, но они сильно воняли воском
F1eex
03.11.2023 08:10Если прокалить стержни на огне, то воск выгорит, и вонять они перестанут. ) Еще можно использовать щетки от троллейбусов.
MaFrance351
03.11.2023 08:10Самый простой вариант - электрод от солевой батарейки (их, к слову, успешно используют диванные лайфхакеры для сварки проводов). Угли от троллейбусов есть не везде (в моём Челябинске, например, их по приказу кого-то из депо сдают на конечных, а не выкидывают в кусты. За всё время, что я интересовался транспортом, найти на улице смог всего несколько штук), а специально где-то покупать ради разового опыта желание будет не у всех.
TedBeer
03.11.2023 08:10Графитовые стержни можно купить на али - https://vi.aliexpress.com/item/1005004042817260.html
А потом плавить металл
strvv
03.11.2023 08:10окошко для контроля дугового прожектора было зачернено так, что у яркого солнца в субтропиках было еле видно корону, а дуга и концы графита были ярко белые. а выстроенный филейными частями примерно в 20-30 метрах в зиимней одежде почувствовали конкретное тепло, когда по нам мазнули прожектором. о токах не знаю. далее собственно предыстория.
в 5-6 классе на новогодних каникулах в конце 80х был в ПУЦ(полевой учебный центр) на Капчагае.
там юным пограничникам показывали передовую технику, на тот момент, которой обучали погранцов.показали в работе аэродромный прожектор, вики подсказывает что это было АПМ-90, хотя возможно Б-200 - 2 зила-131, один несёт на себе прожектор, второй - генератор для него. показывали и двухэлектродный стержень, с глиной в виде изолятора. как я смутно помню, есть какой-то тугоплавкий стартер, подавая сборные электроды, утыкают в него и формируют дугу, далее автоматика удерживала дугу в фокусе.
saege5b
03.11.2023 08:10+2Карандашный грифель может легко загореться, и тушить его будет весьма занимательно.
Ещё, раскалённый кончик может отскочить в произвольном направлении.
iggr63
03.11.2023 08:10+1Так и делали. Обычный графитовый карандаш. На тупой стороне деревянная оболочка срезается так чтобы кончик графитового стержня торчал. Наматывается пара витков оголенного провода и вуаля прожигательный аппарат готов. По фолгированному гитинаксу запросто работал. Только с напряжением и токами не перебарщивать.
Javian
03.11.2023 08:10+1качестве референса продемонстрировать пример заводской гравировки контрольной оправки для проверки оптической делительной головки.
У меня есть штангенциркуль с надписью, имеющей такой же вид (какой-то учетный номер метрологической службы). Задумывался "а как же смогли" так нержавейку процарапать.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10+6Мне тут подсказали, что в книге Бастанов В.Г. "300 практических советов" есть описание подобной установки, проверил, и вправду есть:
На 158 странице (90 глава).
Serge78rus
03.11.2023 08:10+4Обратите внимание на два существенных отличия:
Наличие ванночки, что позволяет вести обработку в среде жидкости. Помимо всего прочего, это позволяет решить вопрос прилипания электрода.
Наличие конденсатора, благодаря чему меняется форма импульса разряда - он становится кратковременным, с крутым фронтом и с довольно большим импульсным током, то есть именно искровым, а не кратковременной дугой.
Когда-то тема электроискровой (электроэрозионной) обработки была довольно обсуждаемой, можно попытаться поискать старые материалы по теме, но, к сожалению, отнюдь не все статьи того времени в последствии обрели электронную форму. Хотя, если память не изменяет, даже на Хабре когда-то что-то такое проскакивало.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10+2Если нормально доработать, то электрод не залипает, совсем.
Конденсатор, согласно описанию, нужен для уменьшения электромагнитных помех, а не для изменения формы импульса.
Про конденсатор не прав, в действительности разрядный.
Из любопытного, тут вновь постоянный ток. В общем, пока есть куда играться :)
Serge78rus
03.11.2023 08:10+2По пункту 2: а комментарий со звездочкой под схемой не намекает Вам, что в этом объяснении что-то не так? Включите в себе инженера-электронщика, а не наивного читателя - разве увеличение амплитуды импульса тока в цепи способствует уменьшению уровня помех?
Update: извините, написал до того, как увидел Ваше дополнение.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10+2Update: извините, написал до того, как увидел Ваше дополнение.
Ничего, всё нормально. Я ж сам погорячился :)
strvv
03.11.2023 08:10ну для выгрызания металла из тела детали действительно постоянка, причём подвижный электрод минус, а вот переменка будет жрать оба электрода и капли металла будут идти в шлам.
в данной схеме - будет пульсирующий, и будет и разрядное напряжение и 0 для гашения дуги и возможности отлипнуть.
sim2q
03.11.2023 08:10+1Интересно пишите о казалось бы таких простых вещах.
Даже захотелось вам что-то отправить на препарацию:)
Жаль на пикабу у вас нет этой статьи, там хотя-бы безопасно для кармы:)
Ответ на : Как там с защитой глаз от излучения?
Но в ветке тут - схема, без неё не понятна:моя версия /на правах выходных/
диаметр электрода 19мм
никакого "фотошопа" или упаси - нейросетей
всё тяжёлое, натуральное :)Ответ на : Как там с защитой глаз от излучения?
Причин для беспокойства нет!
читая про гравирователь
припомнил - говорил Сергей, что продал свой УФ стиратель
а под прикрытием теперь на Хабре он писательчитатель мимо проходя и видя выжигатель
не думает его собрать - внутри он обыватель
но каждый бывший пионер страны времён СССР
хранит в душе Создатель (с)
и с ходу пробует собрать любой девайс
всегда(!) чуть умощнив питательВстречайте!
новую угрозу я принёс на свет
и это не ИИ картиночкой ответ
в металле мощном собран сет
вам представляю - МЕГАИСКРОВАТЕЛЬ!эррозия вольфрама на конце ещё дымит
что говорит
был у него когда-то целый и отважный испытатель
в диапазоне ультрафиолет теперь он завсегдатель
Так сколько вольт заряд подать? - вопрос открыт
прошу добавить тут - голосователь!ps по мотивам схемы выше. шутка сказанная дважды - так себе, но УФ стиратель всё ещё со мной :)
Dr_Faksov
03.11.2023 08:10На рисунке именно что электроэрозионная установка для проделывания отверстий в особо твердых\калённых металлах. К гравировке имеет довольно косвенное отношение. Хотя, при желании...
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10Отличие от моего карандаша только в закреплении на штативе. Можно мой карандаш закрепить на штативе и получится эта установка. Внезапно.
Moog_Prodigy
03.11.2023 08:10+10В промышленном электромаркираторе принцип посложнее. Там катушка в рукоятке управляется от своего генератора, частоту и амплитуду коего можно настраивать. На электрод и деталь - свое регулируемое питание, с обратной связью - если ток через электрод не спадает после подачи импульса с генератора на катушку, это значит что электрод залип, и амплитуда импульса в катушке при этом возрастает, дабы "отодрать" электрод. За счет относительно длинного хода сердечника в катушке расстояние поддерживается само собой, не надо ловить рукой десятые доли миллиметра. Частота следования импульсов не зависит от прижима как в простейшем карандаше, и это довольно удобно.
Зато в него можно как электрод пихать почти что угодно - гвозди, угольные стержни, вольфрамовые электроды, медные, алюминиевые и при этом все это дело греется не очень сильно. Этим же аппаратом можно "напылять" слои металла, медленно и печально конечно, но вполне возможно, по сути происходит очень кратковременное налепление капельки расплавленного металла, с ее отрывом, капелька остается на поверхности. Поверхность получается шершавая, у нас таким методом восстанавливали просаженные шейки различных валов и внутренних посадок - таким образом наращивается "мясо", затем на круглошлифе это обтачивается в нужную геометрию. В качестве электрода был кусок сварочной проволоки от полуавтомата. Много ее там не нужно, 2-4 куска длиной сантиметров 5.
Повторить подобный аппарат в домашних условиях - вполне возможно, там нет ничего сложного. В качестве генератора и катушки как основу можно поискать старый массажер "Чародей", его народ как только не использует. Настраивается амплитуда и частота перемещения.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10+3Прочитал ваше описание, теперь хочу попробовать промышленный электрогравер. Ну это следующая хотелка.
maximtkachev
03.11.2023 08:10+3У меня в детстве был выжигатель. И, возможно, даже такой. По крайней мере, перо ОЧЕНЬ похоже. За блок питания не скажу - дело было лет, эдак, 25 назад.
Dr_Faksov
03.11.2023 08:10Автор не прав, что это практически единственны способ нанести маркировку на метал в домашних условиях. Был ещё электролиз.
На зачищенную поверхность наносился расплавленный слой воска, после чего процарапывался до метала нужный рисунок. Далее поверхность подключалась с плюсу, а в середину ватно-марлевого тампона вставляться минусовой провод. Тампон пропитывался раствором поваренной соли, к примеру. Подавалось напряжение. Тампон перемешался по поверхности, а в процарапанных местах появлялось окрашивание. На стали - серое.
Преимущество данного способа - возможность нанесения очень тонких и очень сложных линий . С возможностью исправить неудачное движение. Возможно шкалы рисовать. Да и просто рисунки делать. И достаточно гладкая поверхность, если царапать аккуратно.
Но это, от начала до конца, не быстро, это точно.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10Тем не менее этот способ более долгий, чем электрогравировка. И никто им не пользовался в заводских условиях.
Электрохимическое и химическое травление эффективный способ создания рельефных изображений, но для маркировки не пригоден.
Serge78rus
03.11.2023 08:10Ну, не так уж совсем непригоден, скорее менее удобен - стеклянные детали и химпосуду маркировали химическим травлением, никто не мешает проделать то же и со стальной деталью.
dlinyj Автор
03.11.2023 08:10Ну в тексте у меня написано:
В долазерную эру — это был практически единственный способ, быстро нанести надпись на калёный металл, типа быстрорежущей стали.
Именно быстро, был единственный.
Arhammon
03.11.2023 08:10А еще если скрестить с ЛУТ... издалека от нормальной маркировки не отличить будет. Правда не уверен что электролиз подойдет, скорее хим травление.
Vsevo10d
03.11.2023 08:10+1Посмотрел ролик и промо-ролики серийных современных электромаркеров - крутая штука, но от точечности линии и держания в руках ровность линий страдает, надпись даже кажется неряшливой. А вот если воткнуть его в шаговики от 3D принтера, посмотреть бы как выходят простенькие геометрические узоры...
strvv
03.11.2023 08:10ссылку на простое видео не видел. спасибо. давно собираюсь так выжечь в алюминевом блоке закисший каленый болт 9.10, выворотки в нём крошились. свёрла тупились.
bodyawm
dlinyj запостил статью
dlinyj Автор
Регулярно пишу у себя в канале, но не регулярно на хабр. Требуется больше времени и сил на качественную подготовку материала.
bodyawm
А мог бы быть продуктивной машиной, как и я.
JohurN
Вопрос же в свободном времени)
У кого-то статьи - это работа.
А у кого-то просто хобби:)