本帖最后由 dengzeren13 于 2025-11-24 20:43 编辑
自制铣刀修复古董 惠普HP-97台式可编程计算器和飞利浦录音机芯
在破烂市场买了一台惠普HP-97台式计算器，当时摊主说机器接电源能亮，但是乱跳不工作！看上去这台计算器有很多按键很是复杂，而且它显示屏是集成工艺LED芯片的7段发光管，比一般美国德克萨斯同类计算器的LED发光数码管要大三分之一左右，显示时会更加漂亮！这种集成工艺芯片7段发光管的规格不多，一般都是比较小的规格。虽不知道机器的好坏，但还是买下来想拆解看看机器的内部结构。下图即是这两种发光管显示时的对比：
这种在芯片上集成7段+小数点数码管，还不同于我们今天的LED数码管，它是在仅仅1mm×1mm的硅片上集成的，然后用高倍率的放大镜对微管芯放大。50多年前的LED发光管的效率还比较低，红色LED单管给10mA都不怎么亮！而这种集成的数码管，已经做到每一段仅需1mA就可以非常亮了！下图是这种集成LED数码屏的内部结构：
据介绍惠普HP-97计算器最早发布于1976年，惠普公司同时推出了HP-67和HP-97两种型号的计算器。HP-97是台式计算器，主机配备了热敏打印机和磁片驱动器（磁片读卡器），具有15位的显示屏和大容量的镍镉电池。在当时惠普的民用产品中HP-97是比较独特的机型，而且一些特殊功能的升级引入大大提高了机器的性能。
机器带有一个原装的电源适配器，接入电源时，确实计算器就开始不停的闪烁，根本不能进入正常计算工作。实测这个外接电源适配器输出的是交流电压，标称AC 8V/3W，实测交流空载输出10V。要通过机器内部的整流、滤波后给机器供电和充电，机器的内置电池使用4节2号的镍镉电池，通过简单的充电电路对4节镍镉电池充电。测试这4个镍镉电池，早已完全失效，根本不能充电了！这时外接电源的电压升高很多，机器也不能正常工作了。按惠普使用手册的介绍，要对电池进行14小时的充电，这种简单的限流、限时充电、供电的适配方式，电池基本上没有过充、过放保护。那个年代对镍镉电池的充电还没有什么自动充电控制，很容易造成电池的损坏！镍镉电池既是电源的负载，也是相当于一个大的滤波电容。当时能有个可充电的镍镉电池，已经是高大尚了。
电池充电和电源供电如下图：
按镍镉电池充电要求，充满电时的电压在1.48V左右，4节镍镉电池充满时的电压在5.92-6V左右。实际机器的工作电压可以在4.4V-6V范围，所以用实验电源给机器输入5V稳压电源。没想到的是，接入5V稳压电源后，机器立即稳定工作了！实测机器开机电流约250mA左右，启动打印机时的瞬间冲击电流能达到700mA以上！45年前的2#镍镉电池的容量也就1000mAH就不错了，所以机器手册中说机器可连续工作3-6小时，而且介绍镍镉电池每天自放电约1%容量，放置1个月后机器就可能不启动！必须充电了。 没想到的是，在国外的网站上还有HP-97计算器的详细资料！从用户手册到维修手册都有，还有好多各种各样的介绍、论坛等等。反观我们的网站，一些过去很好的论坛、网站都没了！想查些资料就要你入什么VIP！拿人家的资料卖钱了。 通过简单的测试，计算机基本计算功能正常，它的主板应该没什么问题，但是打印机只是动了一下就不能工作了，可以听到有电机运转的声音，只好拆解检查了。
先看看它的外观和内部结构： 网上的机器图片：
实际的拆解图片：
通过拆解才发现内置的打印机的一个软质的中介齿轮，已经粉化碎裂，输纸胶轮也老化碎裂！打印机瘫痪不能工作。程序磁片驱动器的摩擦输送胶轮也是老化粉碎，而电路板倒是金光灿灿！板面没有阻焊膜，焊接也基本上是手工焊接，估计这种机器的生产批量不会太大。
损坏的打印机齿轮和输纸胶轮：
中介齿轮测绘图：
程序磁片驱动器的摩擦胶轮也损坏成豆腐渣一样：
它的磁片驱动器的读写磁头，看上去有点像磁带录音机的磁头，可是磁片驱动器没有消磁头！没弄明白驱动器是怎样抹磁的。
两个机械驱动的打印、磁记录装置，比较起来打印机的修复要困难得多，磁片驱动器的摩擦轮的修复要容易多了，在国外的购物平台上看到，老外出售的小O型圈来替代铸塑的摩擦胶轮，也是一种不错的方法，主要是这种液压用的O型圈，可以很容易在五金城买到。
最困难的就是打印机的齿轮和输纸摩擦轮的修复了，经测量打印机的输纸摩擦胶轮直径8.4mm，宽度约4mm，是直接注塑在驱动轴上的。把输纸轮轴上的老化塑胶清除掉后，再镶嵌合成橡胶，再制作一个旋转磨削胎具后，旋转打磨。制成了完美的输纸胶轮。
齿轮的加工是借助于普通的家用小台钻，它有一个小滑台，可以打孔或装上铣刀加工。齿轮的设计、加工是机械制造中的一项专门技术，是要有精确的设计计算和精密的机床设备的，而我们在家里折腾只能做到近似就不错了。主要是齿轮的齿型近似，啮合平顺，能保证原机的严格速比，至于是不是严格的渐开线齿形，那肯定不是！但通过实际制作，加工出的齿轮那是相当不错！ 开始是用黄铜加工小齿轮，配合简单的分度装置，没有专业的齿轮刀具，网上卖的齿轮铣刀直径太大了，微型齿轮直径太小，夹具的刚性也弱，不可能有很长加持距离，需要微小的齿轮刀具，国外网站上有加工微型齿轮的视频，他们有直径约20mm的小模数齿轮铣刀，虽不是滚切范成法进行精确的齿轮加工，但已可以加工出漂亮的齿形。
最初是用硬质合金磨头来加工轮齿，磨头的尖端形状与实际齿型相差较多，加工出的轮齿很尖，使用时能保证严格的速比，齿轮啮合也还平滑，加工和刀具如下图所示：
这里有一个加工黄铜齿轮的视频：
虽然加工出的齿轮完全可以支持打印机正常准确工作，但是总是感觉齿轮的齿形不好，且原机的齿轮是软质材料的，现在用黄铜感觉太硬，担心与其配合的塑料齿轮在啮合时会磨损塑料齿轮。于是试着自己制作齿轮刀具！
齿轮铣刀的毛坯选用切管器上的硬质合金圆盘滚切刀片，直径22mm，厚度1.8mm。
修磨毛坯中心孔，中心孔直径约6.35mm。配做胎具轴，重新在小钻铣床上打磨刃口：
加工视频：
用直径4mm的金刚砂磨头加工铣刀的齿型：
加工视频： 这样就加工成了一个自制的微型齿轮铣刀，重新加工了一个亚克力的塑料齿轮，微型热敏打印机恢复正常。
这里有一段HP-97计算器打印机工作的视频： 用同样的方法自制了不同齿形的铣刀，修复了PHILIPS AR 107型单声道录音机的塑料录音机芯的塑料齿轮，这种塑料机芯有三个软质的塑料齿轮，可能是为了缓冲振动和降低运转噪音的。但几十年后这全新的机芯上的齿轮也像豆腐渣一样碎裂了。网上有卖这种机型的齿轮，是用树脂3D打印机制作的，但与我的全塑料机芯齿数不一样，只好自己做了几种齿轮铣刀加工出来：
最后用18650锂电池替换原机的镍镉电池，两节18650锂电池的容量可比原机的4节镍镉电池大多了！用一个Type C口的具有锂电池保护、充电保护的模块，再加一个升压电路模块，就做成了一个5.8V的锂电池，安装了一个锂电池的总开关，不用时切断锂电池芯与保护电路和升压电路的连接，锂电池自放电很小，可以长期存放不用充电。
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