Тиски: делаем самостоятельно – варианты и разновидности, схемы, реализация
На просторах рунета можно встретить утверждения вроде: «Настоящий мастер делает тиски только самостоятельно». Что скажет по этому поводу настоящий мастер, представить нетрудно. Он-то, любитель или живущий своим трудом, профи прекрасно знает, какой инструмент и оборудование лучше купить и что из него стоит сделать самому. Однако бывают случаи, когда изготовить и тиски своими руками имеет смысл. Напр., для дачи (покупные там зиму зря простаивают, и спереть их могут), при работе на выезде и/или при случае (приехал в гости к родственникам, попросили помочь, а они совсем не мастеровые). К сожалению, при теперешнем положении с инструментом появляется также обстоятельство, заставляющее задуматься: а не сделать ли тиски все-таки самому?
Чугун и сталь
Детали станины и зажима слесарных тисков положено делать из конструкционного чугуна – он очень плохо ржавеет, тверд и вязок, имеет малый ТКР (коэффициент температурного расширения), но главное – практически не подвержен усталости металла. Чугунные тиски служат не десятилетия – столетия. Поскольку «прочность всей цепи определяется ее самым слабым звеном», губки тисков и пара ходовой винт – гайка изготавливаются из инструментальной стали различных марок. Простая конструкционная слишком пластична, ее сильно ведет при сварке, и она легко ржавеет. Поэтому оставлять самодельные тиски вроде тех, что на рис. ниже, зимовать на даче не рекомендуется – за зиму могут прийти в полную негодность.
Самодельные слесарные тиски
Но суть проблемы не в этом. А в том, что сейчас у купленных по приемлемой цене тисков лапы губок часто ломаются уже при первом зажиме; в лучшем случае при регулярном пользовании тиски прослужат полгода-год. При осмотре излома оказывается, что сделаны они из простого серого чугуна. Не ломаются лапы, так изнашивается ходовая пара – резьба там обычная треугольного профиля (см. далее), да и сталь, похоже, не лучше Ст44. А цены на сертифицированные тиски с полной спецификацией и гарантией… не будем о грустном, вспомним лучше что-то хорошее из прошлого. Как следствие, встает вопрос: а не стоит ли сделать тиски самостоятельно в домашних условиях? Не говоря уже о случае, когда зажать заготовку надо, а хоть каких-то тисков в пределах досягаемости нет. Не лучше окажутся, так хоть дешевле обойдутся. Или даром, если в хламе найдутся подходящие обрезки маталлопрофиля, см. напр., сюжет:
Видео: самодельные тиски за полдня из металлолома
Первобытные из чурбака
Большинство операций по обработке материалов требуют закрепления заготовки, а собственные руки-ноги для этого отнюдь не самое подходящее приспособление. Поэтому начнем с тисков из деревянного чурбака. Для их изготовления понадобится 4+ гвоздя сотки или 150-200 мм и топор. Продольная пила также не помешает, если есть. Вид такого приспособления у современного человека вызовет то ли смех, то ли ужас, но пращуры каменного века пролили бы над ним слезу умиления – тиски из чурбака достаточно надежно держат заготовки неправильной форм почти что из любого материала.
Как сделать тиски из деревянного чурбака, показано на рис.:
Как сделать простейшие тиски из деревянного чурбака
Кусок бревна/полена из хорошей прямослойной древесины раскалывается (распиливается) как показано слева на рис; кривоватый скол можно грубо подтесать на плоскость. Неподвижная губка и упорная пятка крепятся к «станине» гвоздями; древние крепили их острыми щепками твердого дерева. Гвозди вбиваются наискось, чтобы усилие зажима их более тянуло, чем гнуло.
Подвижная губка свободно скользит по станине. Прижим – клиновый; клином может быть подтесанный на конце сук или пара их. Некоторая сноровка требуется, чтобы правильно подтесать клин(ья): слишком острый опрокинет подвижную губку на обрабатываемую деталь, а слишком тупой выдавит ее (губку) вверх. Но зажатая заготовка за счет упругости и вязкости дерева держится вполне надежно. Так надежно, что для освобождения заготовки приходится выбивать клин.
Примечание: длинномерные заготовки можно фиксировать парой или более таких же тисков.
Чего ждать от самодельщины
Описанное приспособление, конечно, временное – все его детали довольно быстро размочаливаются, даже если дерево жмет дерево. Поэтому займемся вначале вопросом: какие самодельные тиски стоит изготавливать?
Зажимных приспособлений самого разного рода в технике используется неисчислимое множество; патенты на них насчитываются тысячами и десятками тысяч. Самостоятельно имеет смысл делать тиски, во-первых, наиболее употребительные. Во-вторых, не требующие для изготовления специальных материалов, производственного оборудования и сложных технологий.
Обычные слесарные тиски (поз. 1 на рис.) придется делать неповоротными. В противном случае придется искать либо готовую пару шейка-юбка (см. далее), которую к тому же может увести при сборке сваркой, либо возможности воспользоваться шейпинговым станком (попросту – шейпингом). Которых на ходу осталось очень мало, трудо- и энергоемкую шейпинговую обработку все более вытесняют точные литье, штамповка и роботы.
Примечание: в шейпинговом станке заготовка зажата неподвижно, а резец, вращаясь, перемещается по продольной и поперечной осям. В токарно-винторезном и карусельном станках заготовка зажата во вращающемся шпинделе (на столе-карусели в карусельном) и резец перемещается в продольной-поперечной (в токарном) или в вертикальной-поперечной плоскостях. Вам не приходило в голову задуматься – как обточены фланцы/шейки кривых литых труб, корпусов центробежных насосов-«улиток» и т.п. деталей сложной конфигурации? На шейпинге.
Переставные (мобильные) мини-тиски, поз. 2, вроде бы проще, но для их изготовления необходимы особо качественные и, соотв., трудно обрабатываемые материалы. Дело в том, что усилие прижима ручных тисков определяется мускульной силой работника. А поперечное сечение деталей тисков с уменьшением их размеров падает по квадратичному закону, т.е. быстро. Лапы чаще всего обламываются как раз у мини-тисков. Однако расширить их функциональные возможности своими силами как раз несложно, см. далее.
Обычные столярные тиски, поз. 3, входят в состав столярного верстака и без него неработоспособны. Но далее мы рассмотрим, как изготовить тиски Моксона для работы по дереву, превращающие любой рабочий стол (в т.ч. хоть письменный) в практически полноценный столярный верстак.
Вот что действительно стоит сделать самостоятельно домашнему мастеру, так это однокоординатные станочные тиски (простой неповоротный стол) к сверлильному станку, поз. 4. Они же могут использоваться самостоятельно (отдельно от станка) для самых разнообразных работ. Материал для станочных станков годится обычный имеющийся в широкой продаже; работы по изготовлению станочных тисков, не уступающих фирменным, требуется буквально всего ничего.
Ювелирные тиски ручные (поз. 5) и настольные (поз. 6) – удобнейшие штуки для мелких точных работ. Но увы – для их изготовления нужны спецматериалы и оборудование, которое есть на всяком машиностроительном заводе общего профиля. В домашних условиях можно сделать неплохие заменители тисков-«лягушек», поз. 7, которые, кстати, часто входят в комплект настольных ювелирных тисков, поз. 8.
А вот с угловыми тисками (поз. 9) для зажима деталей, соединяемых под углом, дело, как говорится, глухо. Сделать их подобие своими руками возможно (поз. 10), но, во-первых, оказывается, что обеспечить зажим уже под фиксированным углом точно 90 градусов очень сложно, а если удалось, то угол потом быстро «плывет». О самодельных угловых тисках с регулируемым углом зажима и говорить не стоит. То же касается 2-3 координатных ручных станочных тисков (поз. 11-14) и, напр., приспособлений для вязания рыболовных мушек (поз. 15), которые уже не тиски, а узко специализированный станок.
Слесарные
Устройство ручных слесарных тисков показано на рис. Фасонная гайка винта неподвижно закреплена в туннеле станины; в него же входит хвостовик зажима, называемый ползуном. Сечения туннеля и ползуна также фасонные (сложной конфигурации) и соответствуют друг другу.
Устройство ручных слесарных тисков
Как уже сказано, от поворота тисков в горизонтальной плоскости придется отказаться: на опорной плите для этого нужно проточить шейку, а на поду станины – юбку. Сверхточности для этого не нужно, но требуется специальное оборудование, см. выше.
Вторая проблема – лапы с губками. Лапы должны быть очень жесткими, чтобы не поддавались реакции зажимаемой детали, и в то же время вязкими, чтобы не сломались. Поэтому самый дешевый материал лап хороших тисков вместе с прижимом и станиной – конструкционный чугун, но он плохо обрабатывается, и прижим со станиной выполняются литыми. Дома вагранку или электропечь на 1700-1800 градусов не поставишь, так что о литье черных металлов забываем.
Однако чугун еще и очень твердый, довольно хрупок и поэтому лапы без губок могут или попортить деталь, или сами об нее выкрошиться. Губки из твердой износостойкой и в то же время очень упругой спецстали решают проблему. Из нее же можно было бы изготовить все тиски, но цена их тогда… Вам не попадались настольные тисочки по цене при. $1 за тоже 1 мм ширины губок? Вот это и есть цельностальные, а нам нужно думать, как бы сделать станину и прижим тисков, пригодных хотя бы для эпизодического использования, из обычной конструкционной стали.
Ходовая пара
Фиксация ходового винта тисков в ползуне
Но вот с чем возникают проблемы, кажущиеся непреодолимыми, так это с ходовой парой тисков. Кажется, ничего сложного: винт с гайкой или резьбовое отверстие в станине. В шейке винта проточена канавка; ее вроде бы можно выбрать надфилем, зажав винт, обернутый за резьбу тонким алюминием, в патрон сверлильного станка или закрепленной на столе дрели. В прижиме (или в ползуне сборных из отдельных деталей тисков) винт фиксируется вильчатым захватом, см. рис. справа.
Вся штука в том, что всем этим деталям приходится принимать на себя огромные рабочие нагрузки. Если налечь на вороток с силой ок. 20 кгс (ерунда для взрослого нормального мужика), то на резьбу с шейкой винта и ответные детали придется более 120-130 кгс/кв. мм. Итого, чтобы тиски очень быстро не износились, винт, гайку и вильчатый захват нужно делать из стали с пределом текучести более 150 кгс/кв. мм; у обычной конструкционной он менее 100. А обычная метрическая резьба треугольного профиля быстро сомнется или слижется.
Чертежи ходового винта слесарных тисков с шириной губок до 180 мм даны на рис.:
Чертежи ходового винта слесарных тисков
Один критический пункт тут обойден: вместо проточки на шейке здесь пара втулок из обычной стали. В таком случае и вильчатый захват можно сделать из нее же. Детали фиксатора винта придется периодически менять, но это еще куда ни шло. А вот как нарезать трапецеидальную резьбу D20? Искать ходовую пару от старых тисков? Так в них с 99,0% вероятностью изношен именно «ход», а чугунные станина, прижим и плита еще вполне пригодны к эксплуатации.
Не все так плохо
Ходовой винт и гайку к нему для нерегулярно используемых тисков с шириной губок до 150 мм можно найти почти в любом хозяйственном, инструментальном или строительном магазине либо на железном базаре. Новые, муха не сидела. Откуда? Из крепежных узлов, рассчитанных на нагрузку не менее 450-460 кгс. Узлы это очень ответственные, и сталь на них идет как раз подходящая, даже лучше – ходовая пара тисков, на которых работают не интенсивно, будет достаточно долговечной и с обычной метрической резьбой.
Дешевле всего обойдется анкер-кольцо для подвески к потолку и стенам тяжелых люстр или многофункциональных тренажеров, вверху на рис. ниже. Проследите только, чтобы винт был или литой, или на нем стык кольца и шейки проварен (показано красной стрелкой). Анкер-кольца выпускаются до М22 длиной до 450 мм – делай тиски, какие хочешь. Анкер-кольцо М12х150 держит нагрузку 480 кгс, а М16х220 для 150-мм тисков подойдет еще и с запасом.
Крепежные узлы, из которых можно сделать ходовую пару самодельных тисков
Второй вариант «класса муха не сидела» обойдется дороже, но, возможно, и по цене металлолома – если сломан. Это – талреп крюк-кольцо, внизу на рис. В дело идет, разумеется, кольцевая часть (показана зеленой стрелкой). Преимущество – у вас сразу появится и отличная износостойкая гайка. Недостаток – меньшая длина и, соотв., ход губок тисков: у винтов талрепа на 200 длины резьбовых частей чуть более 100 мм.
Примечание: некоторые недостатки того и другого – вороток тисков придется каждый раз долго крутить, т.к. шаг стандартной метрической резьбы прим. втрое меньше специальной трапецеидальной. С ходовую пару нужно будет периодически смазывать тавотом или др. консистентной смазкой – «сухие» тиски с такой ходовой парой туго крутятся, но плохо жмут.
Губки
Как устроены хорошо известные читателям рунета слесарные тиски, показано на рис. ниже. Там, правда, ошибочка – стопорные гайки нужны тоже М16. Задняя из них по ходу винта навинчивается первой и подваривается к шпильке. Затем шпилька с надетой задней шайбой вставляется в прижим, он же в данном случе и ползун («подвижная часть» на рис.); надевается передняя шайба, навинчивается и подваривается передняя гайка М16, и приваривается проушина для воротка; вот это уже гайка М18. Станина («подвижная часть») – квадратная профтруба 120х120х4; ползун – тоже квадратная профтруба 100х100х3.
Устройство самодельных слесарных тисков из профтрубы.
Пока все хорошо, но губки – тоже из профтрубы. Их рабочие поверхности гладкие, а нужны рифленые, но это полбеды. А беда – уже от небольшого прижима губки необратимо разойдутся (добавлено на рис.). Укосины внутри или снаружи не помогут – сам металл неподходящий. Читатель, возможно, уже догадался – раз проблема описывается, выход есть. Даже два, см. ниже и след. раздел.
Примечание: достоинство слесарных тисков из отрезков профтруб – дешевизна. Подходящие куски наверняка найдутся в любой куче металлолома, см. напр. видео ниже:
Видео: самодельные тиски из обрезков труб
Первый – тоже из рунета: лапы и губки из хвостовиков токарных резцов по металлу. На лапы – резцы потолще; на губки – поменьше. Но это, в общем-то, не выход. Инструментальная сталь обрабатывается очень трудно. Практически все, что с ней можно сделать в домашней мастерской это отпилить хвостовики болгаркой, приварить к лапам губки и все вместе к станине и прижиму. Инструментальную сталь от сварки почти не ведет. Но и варится она тоже плохо: готовые лапы с губками, приваривая их к профтрубам, придется греть так, что недопустимо поведет станину/прижим. И времена сейчас не те, когда изношенных резцов можно было набрать на заводской свалке, а бракованных купить за копейки в магазине «Юный техник». С распространением в мире электродуговой плавки металлов инструментальная сталь стала ценным вторичным сырьем и на предприятиях выработавшиеся токарные резцы учитываются поштучно. Поэтому переходим к второму выходу.
Станочные
Как сказано выше, выгоднее всего делать своими руками станочные тиски. Они намного упрощают сверловочные работы, а материал для станочных тисков годится практически любой из имеющихся в наличии: от швеллера, см. ролик:
Видео: простые тиски из швеллера
до фанеры, см. сюжет:
Видео: столярные тиски из фанеры для сверлильного станка
Источник