Механіка magic cube

Перейдемо до другої темі статті - як змайструвати саморобний «чарівний кубик». Мова піде не про який-небудь неповноцінному наслідуванні промислового примірнику. Саморобна головоломка повинна бути і кращим, і надійніше промислової. Як каже одна мудра приказка, якщо справа варто робити хоч як-небудь, то його варто робити як слід.

вибір матеріалу

Для виготовлення кубика найбільш підходять порівняно м'які сорти пластмас. Майже ідеальний фторопласт, хороший винипласт, непогані поліетилен і поліпропілен. На жаль, я не можу запропонувати регулярних способів відшукання досить товстих шматків таких пластмас.
Найбільш доступні порівняно тонкі аркуші більш твердих (і більш тендітних) пластмас - плексиглас і гетинакс. Вони теж можуть бути використані для виготовлення кубика, але доведеться вдаватися до склеювання. І плексиглас, і гетинакс склеюються відповідними клеями намертво, правда, клеї для плексигласу мають дуже сильним запахом (і навіть трохи отруйні). Гетінакс прекрасно склеюється епоксидним клеєм. Крім того, гетинакс міцно забарвлюється олійними фарбами і нитрокрасками.
Вибір розмірів.

На малюнках 7, 8, 9 і 10 наведені креслення основних деталей головоломки. Розміри позначені буквами; однакові букви означають один і той же розмір. Між розмірами повинні виконуватися співвідношення a + 2h = A, B + b = A + h, A1 = К + С2,
R = A1 + 1 / 2c, 2C1 + 2C2 + 2K + c = 3A.
В іншому розміри можна змінювати в залежності від наявного матеріалу. При використанні м'яких пластмас розмір h не слід брати занадто малим, а при використанні тендітних пластмас не слід брати занадто малим розмір А - В. В першому випадку порушення умови може призвести до частого розсипання головоломки, а в другому випадку можуть зламатися кутові кубики. Для «промислового угорського кубика»
А = 19 мм, h = 5 мм, з = 9 мм, а у зробленого мною кубика А = 15 мм, h = 4 мм, з = 7 мм Необхідний інструмент З вимірювальних інструментів необхідні найпростіший штангенцір¬куль і слюсарний косинець (креслярські косинці не годяться). Потрібні також лещата, ножівка по металу, свіжі оксамитові напилки (плоский, квадратний, трикутний, напівкруглий) і надфілі. Як но¬жей дуже зручно використовувати медичні скальпелі - вони робляться з хорошої сталі. Якщо їх не вдасться дістати, то краще за все зробити саморобні штихеля - ножики з різною формою лез. Їх заточують на жорні з уламків ножівкових полотен. Ще знадобляться свердла різних діаметрів, а також мітчик і плашка (для нарізування внутрішньої та зовнішньої різьби) М2,5 або МОЗ. Бажано мати під рукою набір наждачного паперу з різною величиною зерна (не дуже великого).

виготовлення хреста

Товста частина хреста може бути виготовлена ​​(як і в промисловому «угорському кубику») зі шматка капрону. Шматок капрону потрібної величини можна отримати, розплавивши старі панчохи, обривки риболовецькому волосіні і т. П. При температурі 120 ° в алюмінієвій або жерстяній баночці. Капрон легко ріжеться ножем, і грубу заготовку хреста зробити легко. Для додання кожному плечу хреста точної циліндричної форми зручно наступне пристосування: в металевій пластині свердлити 4-5 отворів; найвужче - бажаного діаметра, кожне наступне на 0,2-0,3 мм ширше. Коли ми продавлюємо капроновое плече хреста через отвір, гострий край отвору зрізає з капрону стружку. Після продавлювання через всі отвори по черзі ми отримаємо плече майже ідеальною циліндричної форми. При обробці кожного наступного плеча потрібно стежити, щоб воно вийшло строго перпендикулярним до тих уже обробленим плечах, до яких воно повинно бути перпендикулярно, і співвісно з протилежним плечем. Перпендикулярність перевіряється косинцем на просвіт. Порушення підправляються ножем. Співвісність перевіряється на око і підправляється ножем.

Тонкі осі хреста найкраще робити зі сталевих в'язальних спиць діаметра 2,5 мм, нарізаних на шматочки потрібної довжини Товсті плечі хреста підрізають за розміром (рис. 11), а потім в них висверлі¬ваются осьові отвори діаметру 2 мм (рис. 12) . Кінці тонких осей (

7 мм) грубо зазубрювати напилком. Ці кінці нагрівають і вдавлюють в висвердлені отвори. Щоб не зіпсувати хрест, цю операцію краще проводити, вставивши Оперируемое плече в отвір, яке використовувалося для підрізання за розміром. На останньому кінці тонкої осі нарізається різьба. Оскільки початок різьблення завжди буває не дуже точним, краще зробити тонку вісь трохи довше. Коли на різьблення буде навернена гайка, зайвий шматочок спиливается напилком.

Для загвинчування гайки на ній потрібно зробити проріз (рис. 13: на тому ж малюнку зображений кінець викрутки для загвинчування такий гайки).

Остаточна підгонка хреста проводиться при складанні головоломки, так що хрест не слід відразу доводити до досконалості.

На токарному верстаті можна зробити дуже хороший хрест з металу (матеріал - твердий дюралюміній або латунь). Однак ця робота вимагає порівняно високого рівня токарного майстерності. Обробку деталі (товста частина хреста) слід вести а центрах, причому для різних стадій обробки доведеться виготовити 2 або 3 різних хомутика (пристосування для обертання деталі). З розміткою центрових отворів для другої і третьої пари плечей хреста теж доведеться потрудитися. Не так просто зняти і гострі виступи в середині готового хреста. Тонка вісь в цьому випадку садиться в товсту частину хреста на різьбі, а потім запаюється (або приклеюється епоксидним клеєм, якщо хрест зроблений з дюралюмінію).

Виготовлення середніх і кутових кубиків

Після того як заготовки для кубиків грубо нарізані (з точністю 1 -1,5 мм для м'яких пластмас і 0,5-1 мм для твердих пластмас), їх обробку можна умовно розділити на дві стадії: грубу і точну підгонку за розмірами. Груба підгонка ведеться по шаблонах на око, точна - по косинці і штангенциркулем. При грубої підгонці м'які пластмаси підрізають ножем і вирівнюються крупнозернистою шкіркою, а тверді - обпилюються оксамитовим напилком (шкурку і напилки слід час від часу мити щіткою з водою). При точній підгонці будь пластмаси подскабліваются ножем і вирівнюються дрібнозернистою шкіркою.

Процес точної підгонки такий:
Повірочним інструментом з невеликим натиском проводять по оброблюваної поверхні. Від натиску опуклі місця починають блищати, а западини залишаються матовими. Заблестевшіе місця подскребаются ножем, і процес повторюють. Час від часу поверхню вирівнюють шкіркою. Як піврічного інструменту при підгонці першої площині використовують будь-яку плоску плитку, при підгонці перпендикулярній площині - кутник, а при підгонці паралельній площині - штангенциркуль.

Послідовність операцій при виготовленні кубиків з м'яких пластмас така:
Спочатку проводиться точна підгонка трьох взаємно перпендикулярних площин болванки, потім - точна підгонка паралельних їм площин. Виходить паралелепіпед (або куб). Потім проводиться груба і точна підгонка вирізів на одній грані, потім на інший і т. Д. Для грубої підгонки вирізів на гранях варто зробити держалку для заготовки, зображену на малюнку 14, і пристосування для пропилювання (рис. 15). Матеріалом для обох пристроїв може служити плексиглас. Як пилки найзручніше взяти запасні полотна для ножівки-шліцовкі (вони продаються в господарських магазинах). Краще зробити стільки пристосувань для пропилювання, скільки різних (по висоті і глибині) вирізів.
Для криволінійних вирізів також варто зробити спеціальний інструмент - щось на зразок напівкруглої стамески. Його неважко виготовити на жорні зі звичайної стамески. Радіус заокруглення при заточуванні перевіряється за шаблоном.

При виготовленні кубиків з твердої пластмаси робити складні вирізи не потрібно. Ще одне спрощення - у твердих листових пластмас з самого початку є точно підігнані паралельні площині. Однак ці спрощення з лишком компенсуються труднощами, пов'язаними зі склеюванням. Основні труднощі - зрушення деталей, затиснутих для затвердіння клею. Кращий спосіб подолання цих труднощів - з'єднання деталей гвинтами.

Щоб гвинти НЕ приклеїлися, їх слід покрити тонким шаром машинного масла або вазеліну. Після затвердіння клею гвинти вигвинчуються, отвори промиваються і закладаються епоксидним клеєм, змішаним з тирсою пластмаси. Замість гвинтів в просвердлені отвори можна вставляти щільно сидять цвяхи. Їх можна і не видаляти після склеювання. Гвинти трохи зручніше, так як з ними не потрібні спеціальні пристосування для затиску деталей на час затвердіння клею.

центральні кубики

Якщо є можливість попрацювати на токарному верстаті, то центральні кубики краще робити складовими - квадратна капелюшок з пластмаси, кругла ніжка з металу (переважно з латуні). Креслення капелюшки і ніжки дан на малюнку 16. Токарська робота не вимагає особливої ​​кваліфікації.

кольорові наклейки

У цьому питанні не можна використовувати те рішення, яке вибрано в промисловому зразку. Липких стрічок стількох квітів годі й шукати. Для кубиків з гетинаксу найпростіше рішення - забарвлення (олійними фарбами або нитрокрасками). Для кубиків з м'яких пластмас - інкрустація. Інкрустіруемие шматочки можна нарізати з наборів лекал. Шматочки простіше робити круглими. Їх легко вирубувати за допомогою сталевої трубки з гостро заточеними краями. Поглиблення в кубиках можна зробити за допомогою перкі (перове свердло, що використовується для свердління отворів в дереві коловоротом). Профіль перкі (а якщо необхідно, то і її діаметр) можна трохи змінити подточкой на жорні.

У центральних кубиків інкрустіруемие шматочки заодно будуть виконувати обов'язки кришечок.

Збірка чарівного кубика

Ретельна обробка бічних і кутових кубиків необхідна, так як «за родом служби» вони повинні добре сидіти в будь-яких допустимих місцях. При остаточній підгонці можна підправляти лише хрест і положення центральних кубиків на ньому. Перевірка стану центральних кубиків проводиться за допомогою бічних кубиків (рис. 17). Спочатку просвіти вирівнюються легким підгинанням тонких осей хреста, а потім зводяться нанівець підпилюванням кінця ніжки центрального кубика. Якщо бічний кубик погано входить, то трохи підпилюється і сам хрест. На цій стадії гострі кути кубиків, що впираються в центр хреста і в з'єднання ніжки центрального кубика з його капелюшком, варто трохи скруглить.

Після ліквідації присвятив перевіряється рух зібраної головоломки. Якщо «чарівний кубик» занадто часто застряє на поворотах, можна трохи послабити пружинки (укоротив їх). Може допомогти і невелике округлення всіх гострих кутів.

При остаточному складанні на кожну гайку слід крапнути краплю лаку для нігтів. Це попередить відкручування гайки під час роботи.