Сборка самодельного копировально фрезерного станка

Очень часто требуется сделать копию какого-либо предмета или повторить необходимую деталь. Для изготовления копий изделий сложной формы придумано много способов. Если требуется изготовить партию однотипных элементов, то чаще всего используют копировально фрезерные станки. Они обладают высокой скоростью обработки заготовок и позволяют быстро изготовить копии идентичные заданному образцу.

Основы процесса фрезерования

Практически на всех крупных промышленных производствах и в небольших мастерских можно встретить станки фрезерной группы. Ведь операция фрезерования — самый популярный способ механической обработки изделий. С помощью фрезеровальных устройств выполняют черновые, получистовые и чистовые обработки заготовок из дерева, черного и цветных металлов, а также пластика. Современные станки способны быстро и высокоточно обрабатывать изделия не только простых, но и самых сложных форм.

Фрезерные машины делятся на два вида:

  • Станки общего назначения.
  • Специализированное оборудование.

К специализированному оборудованию относятся рассматриваемые копировальные фрезеры. Они позволяют делать копии предметов и работают как с плоскими, так и объемными формами. Более того, эти устройства могут помочь выполнить гравировку, нанести орнаменты, различные надписи, создать различные узоры на гранях, которые расположены в различных плоскостях.

Существуют два способа фрезерования:

  • Встречное, при котором инструмент подается и вращается в различные стороны.
  • Попутное. В этом случае подача и вращение инструмента происходит в разных направлениях.

Режущее полотно фрез таких станков может быть из самых разных материалов, что позволяет успешно переходить с обработки деревянных изделий на твердые металлы и даже натуральные или искусственные камни.

Принципы работы

Общим элементом для всех фрезеров копировальных по дереву или металлу является фреза — режущий и обрабатывающий инструмент.

Основные моменты работы фрезерного устройства:

  • С помощью копира задается поверхность или контур, который затем повторяет фреза.
  • Между узлом слежения и режущей фрезой расположена соединяющая их система. При обработке деревянных изделий она чаще всего имеет механическое управление и подачу. Кроме механической применяют пневматическую или гидравлическую систему.
  • Копиром может является или плоский шаблон, или эталонная объемная заготовка, фотоэлемент или чертеж. В сложных станках встраивается ЧПУ, и тогда они превращаются в широкоуниверсальные.
  • Детали, выступающие шаблонами, могут быть сделаны из чего угодно. Это может быть дерево, металл, пластмасса или другой плотный материал.

Все копировальные станки работают по одному принципу: к образцу любого типа подводится следящее устройство, которое через соединительную систему передает необходимое направление и усилие на режущий узел — фрезу.

Использование шаблона-образца исключает ручное вмешательство и поэтому даже при изготовлении копий сложных деталей, все полученные изделия одинаковы по форме и размерам. Копировальное фрезерование бывает контурное, объемное и прямого действия. Обрабатываемая заготовка и первоначальный шаблон закрепляют на перемещающейся рабочей поверхности станка.

При контурном копировании рабочая поверхность перемещается в продольном направлении. Во втором случае, при объёмном копировании, стол с копиром и заготовкой подвижны и в поперечном, и в продольном направлениях.

Узел между копиром и фрезой, который точно задает движение и силу режущему инструменту называется пантограф. По дереву или другому материалу пантографы работают одинаково безошибочно.

Пантограф используется в станках прямого действия. Этот узел позволяет организовывать не только копирование, но и масштабирование деталей. Часто такие станки используют для гравировальных работ.

Пантограф состоит из направляющего пальца, его оси, отдельной оси вращения и инструментального шпинделя. Направляющий палец вместе со шпинделем размещены на одной планке. Масштаб копирования напрямую зависит от соотношения плеч шпинделя и пальца.

Палец перемещается по контуру оригинала и приводит в движение рейку, которая свободно вращается на оси. Таким образом, шпиндель, расположенный на другой стороне рейки, повторяет движение пальца.

Режущая кромка приходит в движение при помощи винта, золотникового клапана, соленоида, электромагнитной муфты. В усилительном устройстве копировально фрезерного станка по металлу используется реле. Оно может быть электромагнитное, гидравлическое или электрооптическое.

Вращение передается от электрического двигателя при помощи цепи и гидравлического цилиндра.

Передача вращательного момента может быть многоступенчатой.

Качество полученной при копировании детали, а именно шероховатость, точность размеров и формы, напрямую зависит от скорости реагирования и перемещения следящего устройства. Хорошими результатами считаются: точность профиля две сотых миллиметра, а шероховатость должна соответствовать шестому номеру общепринятых стандартов.

Разновидности устройств

Копировальное оборудование может отличаться приводами, которые бывают различных типов.

На основе приводов различают:

  • Устройства, имеющие пантограф, который позволяет обрабатывать детали в разных измерениях.
  • Оборудование, у которого копир закреплен на поворотной планке подвижной по вертикали.
  • Станки с поворотными столами. Устройство может иметь один шпиндель или несколько. Стол имеет круглую или прямоугольную форму.
  • Фотокопировальные устройства.
  • Оборудование с подачей за счет механических, гидравлических или электрических узлов.

Станки также отличаются степенью автоматизации и вариантами фиксации заготовок.

На основании этого устройства бывают:

  • Настольные или ручные. Обрабатываемая деталь закрепляется механическим способом. Этот способ позволяет рассверливать отверстия на заготовке по заданному шаблону.
  • Автоматические станки, на которых заготовки фиксируются пневматическими прижимами. Эти станки стационарного типа и на них работают с алюминием.
  • Автоматические стационарные агрегаты имеющие пневматические пружины и трехшпиндельную головку. На такой конструкции можно одновременно сверлить тройные отверстия, что невозможно сделать на устройствах предыдущих типов.

На современном рынке есть множество предложений по готовым станкам различного уровня и сложности. Но некоторые мастера предпочитают изготавливать самодельные копировальные фрезерные станки по дереву или металлу. Если присутствуют чертежи, инструмент и исходный материал, то подобное оборудование собрать несложно.

Изготовление своими руками

Полностью конкурировать с промышленными образцами самодельный копировальный станок для резьбы по дереву, конечно, не может. При эксплуатации самодельных устройств наблюдаются разнообразные недостатки.

Самые распространенные проблемы — это вибрация рамы станка, прогибание заготовки, большие погрешности при копировании. Поэтому при проектировании собственного станка следует учитывать задачи, которые он будет решать. Проще собрать узкопрофильное устройство, чем универсальное, сразу настроив его для решения однотипной задачи.

Несмотря на разнообразие схем, показывающих порядок сборки станка, все устройства имеют одинаковые основные узлы.

Минимальный набор элементов следующий:

  • Стол рабочий.
  • Рама несущая.
  • Головка фрезерная.

Вращение с электродвигателя через привод передаётся на головку с фрезой. При необходимости сменить режим реза, меняется высота стола. При желании, для смены скоростей разрабатывают передаточный механизм.

Пантограф может быть собран из дерева или металла.

Пантограф по дереву имеет свой недостаток, поскольку деревянные части соединяются при помощи петель и, таким образом, им свойственен люфт. Поэтому точность обработки деревянного пантографа невысокая.

При изготовлении металлического пантографа появляется возможность создавать копии разного масштаба. Но он не умеет делать объемные копии.

Некоторые умельцы пытаются переделать обычный производственный фрезерный станок, добавив к нему копирующее устройство. В этом случае надо переделывать практически полностью весь старый станок и проще собрать агрегат с нуля.

Следует учитывать размер заготовок, которые должен будет обрабатывать станок. Чем больше длина заготовки, тем сильнее нагрузка на направляющие оси станка. Возможно, они неспособны будут выдержать такую нагрузку. А также при работе с крупными деталями, инструмент испытывает большие вибрации. Чтобы компенсировать момент вибрации, оборудование необходимо проектировать массивным и тяжелым.

Поэтому, в первую очередь перед созданием копировально фрезерного станка по металлу или дереву надо выделить задачи, которые будут решаться при работе на нём. Исходя из этого планируются размеры стола и всей конструкции, способы крепления шаблона и варианты перемещения фрезы.

Если планируется обработка плоских деталей, то для контурного копирования хватит двух осей станка, поскольку перемещение будет только продольное и поперечное.

Если рассчитывать на работу с рельефными заготовками, то потребуется добавить еще перпендикулярное движение.

Если же рельеф большой, то приходится рассчитывать на еще одну ось — четвертую.

Все возможные варианты надо продумать до начала изготовления станка, поскольку после изготовления и сборки всех узлов, очень сложно внести изменения в существующую конструкцию.

Компоновка станка может быть горизонтальной или вертикальной. Если станок вертикальный, то стружка во время фрезерования попадает либо на стол, либо в специальный поддон, а не оседает в деталях фрезы.

Для лучшего качества обработки изделия фрезерная головка должна быть высокооборотная.

Для обработки деталей из разных материалов, желательно иметь набор режущих фрез разного качества и износостойкости.

После определения круга задач, вычисляется необходимая мощность мотора. Для выполнения гравировки и подобных работ по дереву достаточно двигателя с мощностью от сто пятидесяти до двухсот ватт.

Рабочий узел и щуп закрепляются вместе так, чтобы они находились на одной плоскости и высоте по отношению к рабочему столу. В качестве крепления используется жесткий зажим. Тогда весь собранный элемент сможет перемещаться параллельно сторонам рабочей поверхности как горизонтально, так и вертикально.

Все подвижные узлы должны быть максимально легкими, чтобы управляющие усилия были минимальными.

Правила техники безопасности

Поскольку инструмент является и электрическим, и режущим, он требует аккуратной эксплуатации и соблюдения элементарных правил техники безопасности.

Правила техники безопасности включают в себя:

  • Размещать аппарат в помещении следует таким образом, чтобы к нему был свободный доступ.
  • Само помещение должно быть хорошо проветриваемым.
  • Перед включением нужно убедиться, что поверхность стола свободна он лишних предметов и ничего не мешает работе устройства.
  • Все крепления, особенно фреза, должны быть надежно закреплены и не болтаться.
  • Электродвигатель должен быть заземлен и не иметь повреждений.
  • Нельзя прикасаться руками к вертящимся валам до полной их остановки.
  • Любые ремонтные работы проводятся только при выключенном приборе и отключенном от электросети двигателе.
  • Стоять во время работы нужно на резиновом коврике.
  • После получаса непрерывной работы, необходимо выключить станок и дать деталям остыть.

Знание и соблюдение простых мер безопасности предотвращает травмы, порезы, ушибы, а иногда спасает жизнь.

Дерево — один из основных материалов, которые использует человек в повседневной жизни для изготовления мебели, предметов внутреннего убранства, декоративных архитектурных элементов, хозяйственных и садовых принадлежностей и многого другого.

Копировальный станок по дереву.

Одну-две вещи можно сделать ручным инструментом либо с использованием деревообрабатывающего оборудования.

Но как обработать большое количество совершенно одинаковых изделий с наименьшими затратами труда и времени? В этом случае на помощь придут копировальные станки. Одним из них является копировально-фрезерный станок по дереву.

В статье рассматривается его устройство и принцип действия, а также предлагаются некоторые советы желающим изготовить аппарат самостоятельно.

Краткое описание

Копировально-фрезерные станки (КФС) предназначены для обработки деталей из дерева методом копирования. Разновидности метода:

  • контурное или 2-х мерное (2-D) фрезерование;
  • объемное или 3-х мерное (3D) копирование.

Тот или иной метод используется в зависимости от формы обрабатываемого изделия.

Основное преимущество копировальных станков состоит в том, что можно изготавливать любое количество деталей с криволинейным контуром, являющихся копией исходного экземпляра. Все они будут абсолютно идентичными. В то же время станок обладает гибкостью, чтобы перейти на обработку другой детали, достаточно сменить эталон.

Поэтому сфера применения их достаточно широка: от мелкосерийного изготовления до массового производства. Наряду с достаточно большими станками для промышленного назначения существуют компактные настольные устройства. Копировальные станки используются в мебельном производстве, деревообрабатывающих цехах, в столярных мастерских индивидуальных предпринимателей.

В качестве рабочего узла в небольших станках часто используют фрезерные головки (фрезер). Частота вращения его достаточна, чтобы обеспечить требуемое качество поверхности (отсутствие сколов, расщеплений, заусенцев).

Примеры обрабатываемых изделий

Ниже показан далеко не полный состав продукции, изготавливаемой с помощью КФС:

  • детали мебели — фасады, изголовья кроватей, спинки, ножки кресел и стульев;
  • предметы интерьера — обрамление камина, деревянные панно, рамки, подставки;
  • сувенирная продукция — статуэтки, шкатулки, медальоны;
  • строительные конструкции — обрамление арочных окон, заполнение филенчатых дверей;
  • архитектурные элементы — барельефы, декоративные фризы и бордюры, оконные наличники (прорезные или рельефные), карнизная резьба;
  • декоративные ограждения — элементы перил, балясины, экраны с орнаментом, детали забора;
  • деревянные элементы оружия — приклад, цевье;
  • рукоятки садово-хозяйственного инструмента, например, топорища.

Как можно заметить, перечисленные детали имеют значительные отличия между собой, как по размеру, так и по форме. Если сгруппировать их по наиболее общим признакам, то становится очевидно, что для обработки деталей, относящихся к одной группе, требуется своя конструкция (компоновка) станка.

Принцип работы копировального устройства

Для тиражирования изделия используется один из экземпляров, служащий шаблоном. Головка с режущим инструментом (фреза) соединена в одно целое с копировальным щупом.

При 2-х мерном фрезеровании щуп движется по образующей копируемого контура, а вращающийся инструмент повторяет это движение, в результате чего получается копия шаблона.

Когда фрезеруют объемную деталь, копирующий наконечник сканирует 3-х мерную модель и заставляет фрезу двигаться по эквидистантной (подобной) траектории. Характер движений копировальных станков бывает 2-х видов:

  • Шаблон и обрабатываемая заготовка неподвижны, режущая головка перемещается в продольном направлении, снимая за один двойной ход некоторый объем материала.
  • Шаблон и заготовка (одна или несколько) вращаются, а фреза перемещается в радиальном направлении по копиру. В результате чего повторяет профиль копируемого сечения. При этом режущий узел или деталь равномерно передвигают вдоль продольной оси изделия.

Частным видом копировально-гравировальных работ является фрезерование рисунков или орнаментов по шаблону, представляющему собой наклеенную бумажную копию, распечатанную на принтере.

В качестве программы для создания рисунка можно использовать AVTOCAD, Компас, Word, Paint и другие. Чтобы не прорвать бумагу, в копирующий наконечник вставляют мягкую вставку (дерево или пластик).

Выбор компоновки самодельного станка

Что нужно знать, приступая к разработке своего оригинального устройства.

В первую очередь следует определить, для каких деталей оно предназначается. Далее следует выбрать формообразующие движения, количество осей станка. Для обработки плоских деталей методом контурного копирования достаточно 2-х осей: продольное и поперечное перемещение. Детали с невысоким рельефом требуют еще одного движения (перпендикулярного).

Однако, если рельеф крутопадающий, то ось инструмента необходимо дополнительно поворачивать, чтобы обеспечить лучшие условия для обработки. То есть, уже получается 4 оси. В некоторых случаях потребуется 5 и более осей. Представляя в голове технологию обработки, следует предусматривать все возможные ситуации. После изготовления станка внести дополнительные движения может оказаться проблематичным.

Наконец, станок необходимо скомпоновать таким образом, чтобы управляющие усилия были минимальными. Это означает, что подвижные узлы должны быть как можно легче. Подумайте — какую компоновку лучше выбрать: горизонтальную или вертикальную. Во-первых, от этого зависит удобство работы, а также загрузки и выгрузки обрабатываемых деталей. Во-вторых, при вертикальной компоновке стружка падает сразу на пол или в корыто, а не скапливается на основании или в механизмах станка.

Фрезерную головку следует выбирать максимально высокооборотную. Это является важным фактором, влияющим на качество обработки (уменьшается высота гребешков от фрезы).

Несколько примеров

Пантограф

Фото 1 : станок для вырезания букв.

Применяется для плоской резьбы. В основе его конструкции лежит геометрическая фигура — параллелограмм. Одно из свойств этого механизма заключается в том, что узловые точки во время движения описывают эквидистантные кривые. Причем, если звено удлинять, то его конечная точка будет проходить большее расстояние. Это свойство позволяет использовать механизм для масштабирования.

На фото видно, что общая длина с копирующим наконечником на конце примерно в 2 раза длиннее стороны параллелограмма. Это означает, что механизм увеличивающий. Если наконечником копировать какую-либо фигуру, фреза в 2 раза ее уменьшит. Это позволит снизить погрешности копира. Не стоит забывать, что рисунок или шаблон при этом выполняется увеличенным.

Для изготовления пантографа потребуется покупной фрезер и несколько сухих досок. По-видимому, дешевле не бывает.

Станок с плоскопараллельным механизмом

Фото 2: контурное фрезерование

Область применения — также контурное фрезерование.

В отличие от пантографа, криволинейная траектория получается путем сложения 2-х взаинмо-перпендикулярных движений. 3-я ось служит для внедрения фрезы в толщу детали. Груз на противоположном конце поворотной рамы предназначен для уравновешивания системы.

Обратите внимание на небольшой изъян конструкции: груз лучше устанавливать на резьбовую шпильку, чтобы предусмотреть возможность регулировки.

Станок для объемного фрезерования

Фото 3: объемное фрезерование

В нижней части станины расположены 2 поворотных узла крепления копира и заготовки.

Фрезерная головка установлена на уравновешенной качающейся раме, которая при работе передвигается по взаимно перпендикулярным направляющим.

Вместо подшипников линейного перемещения или втулок скольжения, как в предыдущем устройстве, здесь используются роликовые каретки. Достоинством конструкции является открытое основание, благодаря чему облегчается удаление стружки.

 Дупликарвер-2

Фото 4: станок для плоскорельефной и скульптурной резьбы

Серийный станок для плоскорельефной и скульптурной резьбы. Образец простоты: про такие конструкции говорят — две палки, две скалки. Имеет 5 управляемых осей:

  • 4 поворота (боковые рычаги, поворотная рама, головка, рабочие столики);
  • поперечное перемещение головки.

Продольное движение получается сложением 2-х поворотов: рычагов и рамы. В качестве силовой головки используется немецкий фрезер мощностью 500 Вт и с частотой вращения шпинделя 10 – 30 тысяч оборотов в минуту. Легко переносится одним человеком (вес — 28 кг).

Дупликарвер-3

Фот 5: обработка длиномерной объемной резьбы

К предыдущему станку добавлены еще 2 направляющих скалки (дополнительная линейная ось), а поворотные рабочие столики располагаются вертикально. В результате стало возможным обрабатывать длинномерную объемную резьбу.

Ниже показаны некоторые чертежи, которые могут быть полезными при изготовлении самодельного устройства.

Чертеж 1 — устройство пантографа

Чертеж 2 — схема фрезера, установленного на пантографе
Чертеж 3 — каретка для установки фрезера на плоско-копировальном устройстве

Видео: презентация самодельного копировального станка

Копировальный станок с ЧПУ своими силами — возможно ли это

Все рассмотренные выше устройства имеют ручное управление, то есть, несмотря на повышение производительности, человек остается прикован к механизму. Подобная работа довольно однообразна и утомительна. В массовом и крупносерийном производстве используют копировально-фрезерные станки, оснащенные числовым программным управлением (ЧПУ). Вся работа на таком оборудовании сводится к загрузке заготовок и снятию готовых изделий. В качестве примера на фото показан подобный станок.

От обычного фрезерного станка с ЧПУ копировальный отличается наличием программирующей системы. Традиционный станок с ЧПУ работает от управляющей программы, составленной оператором в системе, например, ARTCAM, по 3-D модели, которую разрабатывает на стадии проектирования инженер-конструктор. Если же изделие создано скульптором или дизайнером, его необходимо предварительно оцифровать, то есть создать 3-D модель. Эту работу выполняет инженер-программист.

На копировальном станке с ЧПУ управляющая программа составляется самой системой. При установке копируемого изделия дополнительная приставка ЧПУ ощупывает деталь и создает ее 3-х мерную модель, по которой автоматически формируется управляющая программа. Учитывая высокую стоимость комплектующих, проблемы с приобретением системы ЧПУ, изготовить самостоятельно копировальный станок с ЧПУ — что-то из области фантастики. Проще сделать фрезерный станок с ЧПУ (не копировальный), хотя с этим тоже не каждый справится.

Для тех, кто собирается заняться своим бизнесом, изготавливая поделки из дерева, а также для профессиональных столяров-краснодеревщиков изготовленный своими руками копировальный станок явится большим подспорьем. Его можно с успехом применять с целью художественного оформления загородной усадьбы, хозяйственных построек, детских площадок и других сооружений. Ювелирная, казалось бы, работа будет выполняться играючи и с высоким качеством.

На больших предприятиях и в частных мастерских часто возникают потребности в производстве деталей одинаковых по размеру и форме. Чтобы выполнить подобные работы необходимо применять копировально-фрезерный станок. Оборудование позволяет изготавливать одинаковые детали, не отличающиеся по размеру и форме.

Копировально-фрезерный станок

Технические характеристики

Возможности копировально-фрезерного оборудования зависят от его технических характеристик. При выборе следует учитывать технические параметры станка:

  1. Форму и размеры.
  2. Тип питания.
  3. Наличие ЧПУ.
  4. Размер рабочего стола.
  5. Количество шпинделей.
  6. Мощность электродвигателей.
  7. Массу.

Помимо основных характеристик, у покупного оборудования есть дополнительные элементы, которые расширяют его функционал. К ним относится возможность изменения положения рабочего стола под разными углами, наличие обычных и поворотных тисков.

Устройство

Знание конструкции станка позволяет избежать ошибок в эксплуатации оборудования. Устройство:

  1. Обработка заготовок производится с помощью фрезы.
  2. Оснастка приводится в движение с помощью шпинделя.
  3. Одинаковые детали изготавливаются с помощью задающего устройства (копир).
  4. Каркас. Представляет собой направляющие, по которым передвигаются рабочие части.
  5. Станина, на которой закрепляются остальные детали. Это литая конструкция.

Дополнительно на копировально-фрезерном оборудовании устанавливается пантограф. С его помощью задаётся рабочий процесс в определённом масштабе.

Копировально-фрезерное оборудование

Предназначение

Использование станка позволяет проводить фрезерование поверхности заготовок. Подобное оборудование используется как для работы с металлом, так и с деревом. Для копира используется готовая деталь, по которой станок начинает копирование формы на необработанную заготовку. Копировально-фрезерные станки предназначены для таких работ:

  1. Контурное фрезерование.
  2. Гравировка поверхностей.
  3. Создание узорных надписей, орнаментов, контуров.

Промышленные машины позволяют создавать узоры и сложные фигуры на разных плоскостях.

Принцип работы

Копировально-фрезерное оборудование позволяет ускорить производство и повысить эффективность труда рабочих. Этапы проведения работ:

  1. Изготавливается шаблон, по которому будут изготавливаться идентичные детали.
  2. Заготовка обрабатывается по контуру в соответствии с заданными габаритами шаблона.
  3. Шпиндель вращается и крутит фрезу, которая снимает лишние слои металла.

Рабочий инструмент (фреза) выбирается в зависимости от того, какой узор нужно нанести на рабочую поверхность заготовки.

Классификация

Копировальные фрезерные станки бывают разных типов, комплектации и конструкции. Оборудование, которое можно найти в продаже, бывает нескольких типов:

  • с пантографом;
  • с фотокопировальными механизмами;
  • оборудование, комплектуемое копиром и поворотной рейкой, на которой он закрепляется.

Копировально-фрезерные машины можно разделить на две группы по количеству рабочих частей:

  1. Одношпиндельные. Простые модели, имеющие один шпиндель с фрезой. Оборудование используется в небольших мастерских, где не требуется серийное производство деталей.
  2. Многошпиндельные. Имеют несколько шпинделей. Оборудование используется на предприятиях и заводах.

Станки с копиром можно разделить по типу управления:

  1. Ручные. Механизм настраивается человеком, приводится в действие с помощью пневматических и механических приводов.
  2. Машины, оборудованные системой ЧПУ. Это профессиональное оборудование, в котором требуется прописывать алгоритм для подвижных механизмов.

Ручной копировально фрезерный станок

Как изготовить копировально-фрезерный станок

В строительных магазинах присутствуют копировально-фрезерные станки для обработки металлических заготовок. Самые популярные — модели с системой ЧПУ. Однако они очень дорогие. И поэтому вопрос о изготовление станка своими руками становится весьма актуальным.

Добиться высокой производительности от самодельного оборудования не получится. Без опыта работы с радиодеталями, схемами и программным обеспечением установить систему ЧПУ на самодельную модель не получится.

Этапы изготовления самодельного токарного станка:

  1. Подготавливается чертёж. На нём изображаются элементы устройства и размеры. Габариты самодельного оборудования выбираются в зависимости от того, какие заготовки будут обрабатываться с его помощью и сколько места есть в производственном помещении.
  2. Когда чертёж готов, подготавливаются инструменты, расходные материалы. Станину, несущую раму лучше изготавливать из металла. Отдельные детали скрепляются сварочным аппаратом. Конструкцию нужно закрепить на тяжёлой станине. Она не позволит вибрациям нарушить рабочий процесс.
  3. Рабочий стол изготавливают из листового металла. Его оборудуют системой перемещения по горизонтали и вертикали.

После сборки основной конструкции, на самодельный станок устанавливается шпиндель, в который закрепляется фреза. Для передвижения рабочей части на конструкцию закрепляются направляющие профиля.

Самодельное оборудование не годится для серийного производства. После нескольких обработанных деталей направляющие профиля отклонятся от изначальных размеров. Из-за этого их требуется периодически проверять, настраивать.

Нельзя забывать про изготовление панели управления. Лучше сделать пульт, с помощью которого можно будет изменять скорость вращения шпинделя. Перед включением самодельного оборудования проверяется надёжность крепёжных соединений, работоспособность двигателя, наличие питания.

Копировально-фрезерный станок

позволяет изготавливать одинаковые детали с готовых шаблонов. Это позволяет заниматься серийным производством изделий из металла и дерева. Можно собрать самодельное оборудование, которое пригодиться в мастерской или гараже. Оно не сравнится с промышленным, однако подойдёт для изготовления деталей в небольшом количестве.

Копировально-фрезерный станок

по дереву предназначен для создания изделий по заданному образцу. С помощью таких устройств осуществляется плоскорельефная, объемная или скульптурная резьба. Если нет возможности приобрести фабричную модель, то всегда можно изготовить станок своими руками.

Классификация копировально-фрезерных станков

По степени автоматизации различают три группы копировально-фрезерных станков по дереву:

  • ручные (настольные):
  • стационарные;
  • автоматические.

На устройствах первой группы обрабатываемая деталь фиксируется механически. Конструкция фрезерных станков второй и третьей категории предусматривает наличие пневматических прижимов, удерживающих изделие. Это позволяет работать с алюминием.

Виды фрезерных станков

Принцип работы устройства

Копировально-фрезерные станки по дереву предназначены для обработки плоских и объемных деталей. С помощью таких устройств создаются орнаменты и надписи, фасонные профили, сложные узоры на заготовках с гранями в разных плоскостях.

Существуют модели фрезерных станков с ЧПУ, которые обрабатывают криволинейные детали методом копирования по шаблону. Благодаря использованию этих устройств стало возможным создание большого количества деталей сложной формы и одинакового размера.

Копировально-фрезерный станок

с ЧПУ

Подобные станки используются преимущественно в мебельном производстве для создания декоративных элементов сложной формы.

Кроме мебели, на фрезерных станках создаются предметы декора, архитектурные элементы (барельефы, фризы), сувениры, деревянные детали оружия, рукоятки садовых инструментов. Так как все эти изделия отличаются по форме и по размеру, то для создания каждого из них требуются фрезерные станки определенной конструкции. Но независимо от компоновки, все устройства работают по одинаковому принципу.

Для работы с деревом на станке устанавливается фреза – режущий инструмент. Обработка изделий осуществляется по следующей схеме:

  • С помощью копира задается контур или поверхность. В качестве копира могут выступать плоский шаблон, эталонный образец, пространственная модель, чертеж, фотоэлемент.
  • Устройство слежения связано с режущей головкой через механическую (реже гидравлическую или пневматическую) систему подачи.
  • По заданному шаблону фреза создает контур или поверхность.

Принцип работы копировально-фрезерного станка

Варианты фрезеровки

Фрезеровка на копировальном станке может осуществляться одним из двух методов:

  • Встречная фрезеровка, при которой деталь подается в противоположном от фрезы направлении.
  • Попутная фрезеровка, при которой и заготовка, и фреза перемещаются в одном направлении.

Методы фрезерования

Фреза на таких устройствах может быть сделана из минералокерамики, синтетического или сверхтвердого материала и способна заменить процедуру шлифовки. Но для станков, работающих с изделиями из дерева, это не слишком актуально, так как этот материал не отличается особой твердостью.

Процесс создание станка своими руками

Чертежи самодельного мини-фрезерного станка по дереву

Покупка копировально-фрезерного станка по дереву, особенно оснащенного ЧПУ, выгодна для крупных производителей, в остальных случаях проще создать его самостоятельно.

Перед изготовлением станка необходимо создать чертеж и определиться с тем, как будет использоваться устройство. Если планируется работать с большими изделиями, то размер станка тоже должен быть большим, чтобы фреза производила меньше вибраций. Кроме этого, нужно подобрать электрический двигатель достаточной мощности. Выбор зависит от плотности материала, с которым планируется работать.

Количество осей тоже определяется на стадии макета, так как изменение конструкции готового станка может оказаться проблематичным. Для работы с плоскими деталями достаточно двух осей: с продольным и поперечным движением. Заготовки с небольшим рельефом требуют еще и перпендикулярно перемещающуюся ось. Для обработки более сложных изделий могут понадобиться и четыре, и пять осей.

Существует множество конструкций фрезерного станка, но все они состоят из трех элементов:

Копировально-фрезерный станок

— устройство

  • рабочая поверхность;
  • станина;
  • фрезерная головка.

Конструкция рабочей поверхности копировального станка должна предусматривать регулировку по высоте, а фрезерная головка должна быть высокооборотной и оснащаться электрическим приводом.

Компоновка копировально-фрезерного станка по дереву может быть вертикальной или горизонтальной. От этого зависит комфортность работы с инструментом и выгрузка готовых деталей.

Пантограф

Самодельный пантограф — чертеж

Самый дешевый вариант, для изготовления которого нужны несколько досок и фрезер. Предназначен для плоской резьбы.

По форме напоминает параллелограмм. Благодаря такой конструкции при перемещении узловые точки описывают эквидистантные кривые. Чтобы масштабировать устройство, удлиняется звено.

Сторона параллелограмма в два раза короче общей длины с копирующим наконечником. Из-за этой особенности при копировании наконечником какой-либо детали фреза вдвое ее уменьшит, что сокращает погрешность копира.

Модель с плоскопараллельным механизмом

Используется для контурного фрезерования. В отличие от предыдущей модели, криволинейной траектории добиваются, складывая две перпендикулярные друг другу оси. Третья ось внедряет фрезу в заготовку.

Чтобы уравновесить систему, в конструкции предусмотрен противовес на другой стороне поворотной рамы. Чтобы иметь возможность регулировки, его лучше размещать на резьбовой шпильке.

Копировально-фрезерный станок

с плоскопараллельным механизмом

Модель для объемной фрезеровки

На таком устройстве фрезерная головка размещается на качающейся раме, которая во время обработки перемещается на роликовых каретках по перпендикулярным направляющим. Модель и деталь крепятся на двух поворотных узлах внизу основания. Открытая станина позволяет легко вычищать опилки.

Копировально-фрезерный станок

для объемной фрезеровки

Дупликарвер-2

Серийный копировально-фрезерный станок по дереву, предназначенный как для плоскорельефной, так и для скульптурной резьбы. Конструкцией предусмотрено пять управляемых осей:

  • боковые рычаги;
  • поворотная рама;
  • фрезерная головка;
  • рабочие столики;
  • поперечное перемещение головки.

Довольно легкий (масса около 28 кг) для одного человека.

Дупликарвер-2

Дупликарвер-3

Конструкция этой модели похожа на Дупликарвер-2, но имеет две добавочные направляющие скалки (еще одна линейная ось), а поворотные столики установлены вертикально. Благодаря таким изменениям стало возможно работать с длинномерной объемной резьбой.

Преимущества станков с ЧПУ

Несмотря на то, что копировально-фрезерный станок по дереву с ручным управлением существенно облегчает работу и повышает производительность труда, его все равно нужно контролировать. Но модели, используемые в массовом производстве, оснащены числовым программным управлением (ЧПУ). При работе с таким аппаратом от человека требуется только загрузить заготовку и забрать готовую деталь.

Преимущества станков с ЧПУ

Простой фрезерный станок, оснащенный ЧПУ, работает от управляющей программы, которую создает оператор в специальной системе, по трехмерной модели, разработанной заранее инженером-конструктором.

В отличие от простого фрезерного устройства с ЧПУ, в копировальных моделях установлена программирующая система, которая сама составляет управляющую программу. У таких устройств есть дополнительная приставка ЧПУ, которая ощупывает эталонную заготовку, разрабатывает ее трехмерную модель, на основе которой делается управляющая программа.

Главная проблема в станках с числовым программным управлением – дороговизна. Для небольшого производства смысла в таком аппарате нет, так как срок окупаемости должен быть не более пяти лет. В домашних условиях с ЧПУ легче сделать не копировальный станок, а обычный фрезерный, что, впрочем, тоже не самая простая задача.

Видео по теме: Копировальный станок своими руками

Как в производственных, так и в домашних условиях нередко возникает необходимость изготовить деталь, формы и размеры которой полностью идентичны исходному образцу. На предприятиях эта задача решается при помощи такого устройства, как копировально-фрезерный станок, который позволяет изготавливать копии исходной детали большими сериями, отличается высокой скоростью, а также качеством выполняемой обработки.

Копировально-фрезерный станок

Что собой представляет процесс фрезерования

Копировально-фрезерные станки и любое другое оборудование фрезерной группы можно встретить практически на любом промышленном предприятии. Объясняется это тем, что операция фрезерования — это один из наиболее распространенных методов, используемых для выполнения механической обработки. Данная технология позволяет выполнять широкий перечень черновых, получистовых и чистовых операций с простыми и фасонными заготовками из черного, а также цветного металла, работать по дереву и пластику. На современном фрезерном оборудовании с высокой точностью и производительностью обрабатываются детали даже самой сложной формы.

Различают два основных типа фрезерования: встречное (подача и вращение инструмента разнонаправлены) и попутное (инструмент вращается в ту же сторону, что и осуществляется подача). Режущая часть инструментов, выполняющих фрезерование, изготавливается из различных материалов, что дает возможность не только успешно работать по дереву, но и выполнять обработку (шлифовку в том числе) даже самых твердых металлов и сплавов, искусственного и натурального камня.

Фрезерное оборудование подразделяется на два вида: общего назначения и специализированное, к которому и относится копировально-фрезерный станок.

Возможности копировально-фрезерного оборудования

Копировальный станок, относящийся к фрезерной группе, разработан для копировально-фрезерных работ с плоскими и объемными деталями. Кроме того, на таком устройстве можно выполнять гравировку фасонных профилей, наносить на изделия надписи и узоры (даже высокой сложности), осуществлять легкие фрезерные операции по дереву и другим материалам.

Пример результата работы копировально-фрезерного станка

Используя инструменты с режущей частью из различных материалов, на копировально-фрезерных станках обрабатывают детали, выполненные из чугуна, разных сортов стали и цветных металлов. На таких устройствах для выпуска деталей мелкими и крупными сериями успешно производят лопатки турбореактивных двигателей и паровых турбин, гребные винты для судов, штампы вырубного и ковочного типа, рабочие колеса для гидротурбин, формы для прессования и литья, пресс-формы и т.д.

На копировально-фрезерном станке выполняются технологические операции, практически недоступные универсальному оборудованию. Принцип работы такого станка основан на методе копирования, для выполнения которого используется специальный шаблон. Применение шаблона исключает человеческий фактор при обработке даже сложнейших деталей, благодаря чему все готовые изделия имеют одинаковую форму и геометрические размеры. Что удобно, один шаблон можно использовать для точного изготовления большой партии деталей, которые будут полностью идентичны между собой.

Для того, чтобы копирование формы и размеров шаблона было максимально точным, на копировально-фрезерном станке устанавливают копир (пантограф для фрезера). Назначение такого устройства — точная передача всех движений копировальной головке режущему инструменту.

Как устроен копировально-фрезерный станок

Копировально-фрезерные станки, как упомянуто выше, используются для плоскостного (обработка профилей) и объемного (обработка рельефов) фрезерования. В качестве рабочего инструмента на них применяются фрезы, которые, обрабатывая контур или объемную поверхность детали, повторяют движения копира. Связь рабочего органа и системы слежения у ручных станков обеспечивается за счет механических, пневматических или гидравлических элементов, нужных для формирования усилия, передаваемого от копира на рабочий орган копировально-фрезерного станка.

Шаблоном на таких станках выступает плоская контурная или пространственная модель, деталь-эталон или контурные чертежи, а элементом, считывающим форму и размеры шаблона, — копировальный палец или ролик, специальный щуп, фотоэлемент. Для изготовления шаблона можно использовать алюминиевый лист или лист из другого металла, пластик или древесину. Шаблон и обрабатываемая деталь располагаются на вращающемся рабочем столе станка.

Схема подвижной части одной из разновидностей копировально-фрезерного оборудования

Рабочий орган копировально-фрезерного оборудования приходит в движение благодаря таким конструктивным элементам, как винт, золотниковый клапан, соленоид, дифференциал или электромагнитная муфта. Реле, устанавливаемые в усилительных устройствах копировально-фрезерных станков, бывают электромагнитными, гидравлическими или электрооптическими.

Качество обрабатываемой детали (шероховатость поверхности, точность формы и размеров) зависит от такого параметра, как скорость перемещения следящего устройства. При этом можно добиться следующих характеристик готового изделия: шероховатость – №6, точность профиля – 0,02 мм. Основными элементами исполнительной цепи такого оборудования являются электрический двигатель и гидравлический цилиндр.

Станок за работой

Пантограф, устанавливаемый на копировально-фрезерном оборудовании, обеспечивает копирование в заданном масштабе. Конструкцию пантографа составляют направляющий палец, его ось, инструментальный шпиндель и отдельная ось вращения. Шпиндель и направляющий палец располагаются на одной рейке, от соотношения плеч которой зависит масштаб копирования.

Перемещаясь по контуру шаблона, палец приводит в движение рейку, свободно вращающуюся на оси. Соответственно, на другой стороне рейки шпиндель станка совершает идентичные движения, обрабатывая заготовку. На копировально-фрезерных станках, которые изготавливаются своими руками, такое устройство также не будет лишним, его наличие значительно увеличивает функциональность оборудования.

Разновидности станков копировально-фрезерной группы

Оснащение копировально-фрезерного станка может включать приводы различного типа. На основе этого параметра выделяют:

  • оборудование с пантографом (пригодное для обработки деталей в 2–3 измерениях);
  • устройства с копиром, закрепленным на поворотной рейке, перемещающейся в вертикальной плоскости;
  • одно- и многошпиндельные станки, оснащенные поворотными столами круглой или прямоугольной формы;
  • станки, подача на которых обеспечивается за счет механических, электрических, гидравлических устройств;
  • фотокопировальное оборудование.

Самодельный копировальный станок может относиться к любому из этих типов (в том числе и к копировально-шлифовальным станкам). Надо только найти в интернете чертежи и подобрать комплектующие.

Пример самодельного копировально-фрезерного станка

По степени автоматизации и способу фиксации обрабатываемой детали выделяют следующие категории копировально-фрезерных станков:

  • ручные или настольные, на которых заготовка фиксируется механическим способом (на этих устройствах можно рассверливать отверстия различной формы в соответствии с шаблоном);
  • автоматическое оборудование стационарного типа, заготовки на котором фиксируются при помощи пневматических прижимов (на таких станках работают с алюминием);
  • автоматическое оборудование стационарного типа с пневматическими прижимами, на котором установлена трехшпиндельная головка (на этих копировально-фрезерных станках одновременно рассверливают тройные отверстия, что не позволяют выполнять агрегаты двух предыдущих типов).

Как работает копировально-фрезерный станок

Как было замечено выше, на копировально-фрезерном станке заготовка обрабатывается с помощью задающего устройства — копира. Все перемещения копира по контуру или поверхности шаблона передаются благодаря специальному (копировальному) устройству на рабочую головку станка, в которой закреплена фреза. Таким образом, режущий инструмент в точности повторяет все те движения, которые совершает копир, используемый для оснащения фрезера.

Еще один вариант самоделки

Движения элементов копировально-фрезерного станка в процессе обработки детали подразделяются на главные (вращение и перемещение шпинделя при врезании инструмента в материал заготовки, перемещение по контуру рабочего стола и салазок) и вспомогательные (движение шпиндельной головки, салазок и стола в ускоренном режиме, а также установочные перемещения, которые совершают трейсерный столик, копировальный палец, упоры и зажим, фиксирующий шпиндельную головку).

В копировально-фрезерных станках, работающих по алюминию, могут быть реализованы две схемы слежения: простое действие и действие с обратной связью. При реализации схемы прямого действия рабочий орган станка совершает движения за счет того, что он жестко связан с копиром. Схема обратного действия не предусматривает такой связи и перемещения от копира на рабочий орган передаются не напрямую, а через следящую систему.

Как уже говорилось выше, на копировально-фрезерных станках выполняют контурное и объемное фрезерование. При контурном фрезеровании движения копира происходят в плоскости, параллельной или перпендикулярной оси инструмента. В первом случае перемещение рабочего стола оборудования может быть только продольным, а фреза и копировальный палец двигаются вертикально. Во втором случае стол двигается как в продольном, так и в поперечном направлении. При объемном фрезеровании деталь обрабатывается поэтапно – благодаря нескольким передвижениям стола и инструмента, совершаемым в параллельных плоскостях.

Схема прямого действия может быть реализована и через пантограф, который позволяет уменьшать размеры готовых изделий по отношению к размерам используемого шаблона (масштабировать). Чаще всего такое дополнительное устройство, которое легко сделать и самому, устанавливают на станки, используемые для гравировочных и легких фрезерных работ.

Очередная вариация сделанного самостоятельно станка

Как изготовить копировально-фрезерный станок своими руками

Приобрести копировально-фрезерный станок для оснащения своей мастерской хотели бы многие домашние умельцы, но стоимость такого оборудования достаточно велика. Между тем, обладая желанием, затратив не так много времени, сил и финансовых средств, можно изготовить такое оборудование своими руками.

Естественно, самодельное копировально-фрезерное оборудование не сравнится с профессиональным по своей мощности, надежности и функциональности, но и на таких станках можно выполнять качественные копии, работать с их помощью по дереву и обрабатывать заготовки из других материалов. Многие пытаются приладить копирующее устройство к уже имеющемуся фрезерному станку, однако это нецелесообразно, так как при этом приходится переделывать практически весь станок. Как показывает практика, свой самодельный станок копировально-фрезерного типа лучше собирать с нуля, подобрав для этого соответствующие комплектующие.

Ниже на фото приведен пример самодельного станка с дополнением в виде видео. Создатель станка ведет повествование по-английски, но в принципе все вполне понятно и без перевода.

Самодельное копировально-фрезерное устройство с пантографом

Своими руками копировально-фрезерное устройство проще всего изготовить по типовой схеме, которая включает в себя несущую конструкцию – раму, рабочий стол и фрезерную головку. Приводом для обеспечения вращения рабочего инструмента является электродвигатель, передающий движение через двухступенчатый механизм, позволяющий получать две скорости. Рабочий стол этого самодельного устройства можно регулировать по высоте.

Многие из тех, кто копировально-фрезерный станок изготовил своими руками, отмечают, что при смене режимов работы, у такого оборудования начинает проявляться масса недостатков. Наиболее распространенными из таких недостатков являются вибрации рамы станка, искривление заготовки и ее прогиб, некачественное выполнение копирования и др. Чтобы избежать таких проблем, лучше всего делать копировально-фрезерное устройство узкоспециализированным и сразу настраивать его на обработку однотипных заготовок. Объясняется это тем, что самому учесть все недочеты, которые будут возникать у универсального оборудования при смене режимов работы, практически невозможно.

Большое значение имеет размер самодельного копировально-фрезерного станка, который необходимо подбирать в зависимости от того, какого размера заготовки вы собираетесь на нем обрабатывать. При обработке крупных заготовок возникают значительные вибрации, погасить которые в состоянии только оборудование, отличающееся массивностью. При такой обработке серьезные нагрузки передаются и на направляющие оси станка, которые тоже должны быть в состоянии выдержать это.

Первое, что необходимо сделать перед изготовлением копировально-фрезерного станка своими руками, — это определиться с задачами, которые вы собираетесь решать с его помощью. От этого будут зависеть размер рабочего стола, способ закрепления заготовок и шаблона, направления перемещения режущего инструмента.

В зависимости от того, какие детали вы собираетесь изготавливать на своем самодельном копировально-фрезерном станке (а также от материала их изготовления), подбирается мощность электродвигателя. Так, для выполнения гравировки и других работ по дереву вполне подойдет электродвигатель мощностью 150–200 Вт.

Щуп и рабочий орган станка жестко закрепляются между собой и устанавливаются над рабочим столом так, чтобы высота их расположения и их плоскости полностью совпадали. Такая конструкция после установки должна передвигаться горизонтально и вертикально параллельно всем сторонам рабочего стола.

На двух видео ниже еще один мастер рассказывает о изготовлении копировально-фрезерного станка своими руками.