更换刀盘
刀盘是咖啡磨的核心，是一门深不见底的学问，评价标准很多，但问题是各种参数化的指标与用于评价咖啡“风味”的指标并不完全重合，因此哪种刀盘更优并无定论。至于出粉颗粒是“粒状”还是“片状”，出液是“虎纹型”还是“蜂蜜型”这种问题这里就直接跳过，以后还是要研发一款可方便更换多种刀盘并能够控制变量的参数化磨豆机，而后组织大样本盲测才能有结论。
小飞鹰的替换刀盘市面上有多种，有的版本和原厂刀盘制式相同但升级了材质以及精度，有的是新型切割刃结构，但因产量和需求均不足，所以价格也直逼专业意式刀盘。本项目会升级核心结构，因此可以跳出小飞鹰的替换刀盘阵列，直接选用三孔的专业意式刀盘。在选择刀盘的时候需要注意以下项点：一是升级刀盘的外径要略小于原刀盘的外径，否则可能会因扭力不足而导致电机过载；二是升级刀盘内径不要太小，因为卧式咖啡磨的主轴会通过刀盘内孔，因此会减小进豆截面的面积，过小的内径会提升卡豆风险；三是确定研磨舱的厚度是否能容纳新刀盘，小飞鹰的刀盘可以说是市面上最薄的，需要确认换装新刀盘后是否超出限界。
综合以上因素，对比了市面上大量的意式刀盘，最终选择了MAZZER的182D，这个刀盘的原配机型是MAZZER MINI手拨版，外径58mm，内径33mm，厚度8.5mm，对比小飞鹰原装刀盘的外径60mm，内径35.5mm，厚度6.9mm完美符合了全部尺寸要求，同时MAZZER作为专业磨豆机厂商其刀盘的性能也是合格的。
MAZZER的刀盘还是很靠谱的，供货充足，价格也非常实惠。
型号为 182D，适用于MAZZER MINI手拨版本，原机的价格在4000元左右。
整体尺寸精度很高。
小飞鹰的刀盘在对比之下相形见绌，
除了固定孔由2个改为了3个，还需要注意这两个刀盘的旋转方向是相反的。
好在是直流电机，仅需将正负极调换一下位置即可。
直流电机在同等功率下启动力矩更大，更适合咖啡磨的工况。
架构精度提升
原机之所以会无法胜任意式咖啡的研磨，其主要原因是动刀盘架的加工精度不足。对卧式磨豆机而言，动刀盘架是一个集成了多种功能的核心部件，包含进料杆，刀盘支架，扫粉块等结构，但这个非常重要部件也正是小飞鹰质量最差的一个部件，几个重要的平面存在肉眼可见的弧度、安装在主轴上也会有轻微的晃动，这都会影响意式细粉的出品，于是这个项目重新使用不锈钢材料重新加工了核心组件，也顺便解决了刀盘固定孔由2孔变为3孔的问题。静刀盘可以通过在研磨仓重新钻孔的形式安装，但我还是加工了一个转接环，这样可以使静刀盘在同心度与平面度方面都具备更大的调节余量，便于后期的微调。
加工精度还可以，普通游标卡尺无法测出偏差。
换个视角，旋转组件顶端留有推力轴承的安装沉孔。
转接环因为空间有限所以自己打磨了螺栓，直径与厚度均大幅缩小。
图中可以看出刀盘转接件安装完成后与腔体并非完全同心，但刀盘在转接件的安装是可调的，
最终同心度会通过动刀盘与静刀盘相互调整到精确的位置。
MK2方案——动刀盘架
增加了进料螺纹，优化了部分尺寸。
MK2方案——静刀盘架
优化了部分结构与尺寸。
提升调节精度
调节精度对磨豆机而言也是至关重要的，主要用于精确的调整刀盘的间距从而调整出粉的颗粒度。小飞鹰的原装调隙机构由一个塑料螺栓、一个滚珠轴承、一个橡胶垫组成，滚珠轴承与橡胶垫的组合模拟了推力轴承的结构作用。这三个部件在轴向的刚度都是很低的，调整到一个位置后会因工作负载产生位移，对于意式咖啡粉研磨而言这一位移会直接导致出粉的颗粒度产生不可忽视的波动。
首先是将螺纹替换为不锈钢部件，本来想加工一个，但考虑到这种价格极低的大批量设备其螺纹必定是通用型号，最终使用了一个G3/4法兰面堵头搞定，长度与直径完美匹配。而后使用了一个真正的推力轴承代替了原来的滚珠轴承+橡胶垫的组合，因为推力轴承的两个端片的加工精度很高，摩擦系数很低，硬度也非常高，因此可以直接去除滚珠盘直接使用滑动摩擦，进一步提升了轴向刚度。
小飞鹰调隙螺纹的型号是G3/4也就是行业中的6分螺纹，螺距为1.814mm。
动刀盘的末端留有一个安装沉孔，用于精确的定位推力轴承的端片，这个部件以后就作为滑动摩擦片使用。
在磨豆机的工况下，结合推力轴承端片的接触面积、加工精度、硬度基本无需考虑磨损的问题。
最后为提升精度搭配了一只机床刻度环来作为间隙调节的刻度，刻度环为100等分，顺时针方向数值减少。升级后的调隙机构的使用方式如下：
在不安装刻度盘的情况下将旋钮拧到底部，使两个刀盘紧紧贴合在一起，此时安装刻度环并将指针位置对准刻度环0的位置，也可以说是100的位置。而后将刻度环与旋钮固定在一起完成归零设置。逆时针旋转刻度环使刀盘逐渐分开，假设旋转到刻度为85的位置，此时整个调隙机构旋转了（100-85）/100个圆周，也就相当于调隙机构的间距由0增加了一个螺距的15%，结合G3/4螺纹的螺距为1.814mm，可以得出此时刀盘的间隙是0.272mm，需要注意的是这个间隙并不等于出粉的颗粒度因为平盘刀磨出的颗粒为片状。
法兰堵头的螺帽直径非常小，这里使用一个标准的轴端锁紧挡圈将直径扩大，便于安装刻度环。
上面的是原配的塑料旋钮，提升精度后原来的8段刻度就不够精确了，
使用了一个通用的机床刻度环提升精度，为了便于计算实际间隙使用100等分制式。
有了精确的刻度盘后经过了一段时间的测试得出了几个结论：
1. 刻度为95的时候会偶尔产生堵转现象，此时刀盘间隙为0.09mm，出粉显著减少而且静电极大。
2. 适合我的口味的意式咖啡刻度是90，此时刀盘间隙为0.18mm，出液会产生一定的虎纹，代表其中有一定的细粉。
3. 适合我的口味的摩卡壶咖啡的刻度是60，此时刀盘间隙为0.73mm，这种颗粒度的粉会产生一定的油脂且不会喝到细粉。
4. 刻度到53的时候会出现偶尔堵转现象，此时刀盘间隙为0.85mm，使用标准咖啡矫正筛的通过率为88%，也就是说这台咖啡磨受限于扭力与功率无法磨比较粗的手冲粉了。
刻度53的时候会出现堵转现象，此时刀盘间隙为0.85mm，标准咖啡粉筛的通过率为88%，
想不到磨的粗也会发生堵转问题，后续方案还是要使用带行星减速器的无刷电机根除扭力不足的问题。
动态扫粉机构
卧式磨豆机受结构所限，残粉问题比立式要多，小飞鹰的残粉主要由三部分组成：一是进料蜗杆与进料舱不能完美贴合，所以会在进料舱留有部分大颗粒残粉，此部分可以通过粉吹吹走；二是动刀盘扫粉块非常小，无法在轴向与径向两个方向扫到研磨舱的边缘，因此会留有部分细粉，有的位置处于研磨仓的死角无法通过粉吹有效清除；三是动刀盘组件的外平面与研磨仓盖之间存在一个比较大的间隙，此部分也会残留许多细粉，也是气流的死角无法被粉吹吹走。
为了根除上述三部分残粉首先用铜垫片与铸工胶补足了缺失的进料螺纹，而后使用补土填补了进料仓的下缘，让蜗杆与进料仓尽量贴合，以此降低进料仓的大颗粒残粉；使用了动态扫粉机构配合加长的扫粉柱延伸了轴向的扫粉范围，动态扫粉机构在轴向有一个自由度，可以借助离心力让扫粉柱贴合研磨仓外缘；扫粉机构的摆臂天然形成了刀盘组件与研磨仓盖的扫粉机构，可以有效清除此处残粉。
因为卡豆的问题，自由落豆的想法无法实现，因此使用铜垫圈和铸工胶补足了进料螺纹， 整机调教
本项目在设计阶段已经充分考虑的调教阶段的需要，与刀盘相关的位置均在x、y方向保留了0.5mm的平移调整余量，z方向与刀盘之间的平行度将使用垫片进行局部调整来实现，具体步骤如下：
1. 动刀盘初步定位：动刀盘架的加工精度比较高，外缘直径与刀盘直径相同，使用一个比较光滑的高硬度平面即可完成二者的初步定位。
2. 静刀盘初步定位：将动刀盘组件安装到机身上，以动刀盘的位置为基准调整静刀盘的位置，刀盘的边缘非常锋利，任何偏差均可通过目视发现。
3. 平面度微调：使用黑色记号笔在刀盘外缘进行标记，而后将动刀盘组件安装到位而后稍微旋转，观察黑色被擦除的位置，如果局部被擦除证明这部分高出平均高度，需要在对称位置增加垫片，而后反复调整两到三次，直到全部黑色可以利落的擦除。
4. 同心度微调：通过动刀盘的位置初步确定静刀盘位置后，转动动刀盘一周，观察是否有偏心出现，如动刀盘某处的外缘周期性的超出静刀盘的边界则代表动刀盘需要调整，标记位置后稍微松动固定螺丝进行微调，反之则调整静刀盘。
反复进行步骤3与步骤4，大概4个循环后可以使两个刀盘完成精调。经过测试发现，动刀盘架的精度较高，无需进行平面度调整，静刀盘因通过了转接，因此平面度与同心度均需要反复调整。
刀盘外缘使用马克笔涂黑，此种方式简单易行而且精度并不低。
如果发现仅有局部的黑色被擦除则在相反位置增加垫片， 垫片使用超薄的不锈钢带或锡纸均可，但一定要压实。
外观改造
至此本项目的主要工作已经完成，而后是部分外观提升工作，主要内容如下：
胡桃木装饰板：使用家里的胡桃木杯垫用锯子切割而后打磨，给这个设备增加点人文气息。
铝合金豆仓：原装的塑料豆仓是一磅的，对个人用户而言有点大，而且质感不足，更换了一个适合单次品鉴的铝合金豆仓，也方便使用粉吹。
追加出粉口：出粉口加了一个钢制粉嘴，可以直接吸合在出粉口的磁铁上，使出粉更加聚拢，进一步减少飞粉。
接粉架：使用退役的刀盘做了一个手柄架子，这样可以让手柄在一个合适的位置接粉。
胡桃木杯垫，挑了一个花纹比较有胡桃木特色的。
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发表于 2022-6-12 14:33
