Фрезер копир по дереву

Фрезеровка – один из самых распространенных способов обработки древесины. С помощью фрезера можно изготавливать детали самой разной конфигурации.

Полученное изделие характеризует высокая точность и чистота поверхности. Фрезеровальный станок незаменим в домашней мастерской, но часто требуется не штучная деталь, а несколько совершенно идентичных изделий.

Тут на помощь придет фрезерно-копировальный станок по дереву. Это устройство, которое умеет создавать копии эталонного изделия, воссоздавать деталь по шаблону, а некоторые модели и вовсе работают по чертежам.

Отличительные особенности копировальных фрезеров

Режущий инструмент станка данного типа – фрезы различной формы и конструкции. Собственно, копировально-фрезерный станок – это прибор с подвижной фрезой, глубина и угол заглубления которой корректируется специальным щупом.

Ассортимент изделий, которые поможет изготовить копировально-фрезерный станок, очень широк. Среди прочего следует отметить:

• всевозможные детали мебели;
• резные и фигурные элементы интерьера;
• профильные рамки для картин и фотографий;
• объемные изделия с резьбой (шкатулки, статуэтки);
• элементы экстерьера (плинтусы, наличники, багеты);
• декоративные ограждения лестниц, детали заборов;
• рукояти для инструмента.

Помимо этого, копировально-фрезерные станки используются в технологическом процессе специфичных производств. На станках этого типа создают деревянные детали огнестрельного оружия (приклад, цевье).



Устройство станка

Конструктивно данный станок состоит из станины, на которой установлена подвижная часть.

В простейшем случае подвижная часть – это жестко соединенные между собой щуп, передвигающийся по поверхности модели или шаблона, и режущая головка, которая обрабатывает заготовку.

Устройства с механической связью отличает простота сборки, такой копировальный станок несложно изготовить своими руками.

Обратите внимание! Многие модели копировальных фрезеров позволяют вырезать не только точные копии деталей, но и воспроизводить их в определенном масштабе. Для этого применяют дополнительное устройство – пантограф.

Пантограф может быть механическим (система тяг, позволяющая менять пропорции) или электронным механизмом, который управляет пневматическим или гидравлическим приводом.

В качестве щупа используется измерительный палец с заостренным или скругленным концом. Хорошие результаты при работе с крупными деталями дает роликовый щуп. Он представляет собой прорезиненное колесико, которое свободно перекатывается по поверхности, повторяя контуры эталонной детали. Более дорогие модели имеют электронное управление, а в качестве щупа используют лазерный измеритель.



Основные разновидности копировальных фрезеров

Устройства данного типа востребованы на самых разных производствах, это отличный помощник для домашнего мастера, работающего с древесиной. Учитывая высокий спрос, производители предлагают множество видов станков, отличающихся по предназначению и техническим характеристикам.

Копировально-фрезерные станки различают по степени автоматизации и способу фиксации заготовки. Более всего популярны простые настольные устройства, предназначенные для изготовления небольших деталей.

Пользуются спросом стационарные станки с пневматической фиксацией заготовки. Они выполняют широкий спектр работ и могут обрабатывать не только дерево, но и металлы. Востребовано на производстве автоматическое многошпиндельное оборудование, позволяющее одновременно выполнять несколько операций.

Можно выделить несколько групп станков, исходя из их конструктивных особенностей:

• устройства на поворотной рамке, которая перемещается в вертикальной плоскости;
• станок с пантографом, позволяющий изготавливать увеличенные или уменьшенные копии шаблона;
• многошпиндельные устройства с поворотными столами;
• фотокопиры.

Копировально-фрезерный станок – сложное устройство, тем не менее, имея навыки работы с металлом, его можно изготовить и в домашней мастерской.

Вряд ли стоит пытаться воссоздать мощное заводское оборудование, для дома этого не потребуется.

Лучшим устройством для домашней мастерской можно считать простой настольный или стационарный копировальный станок на поворотной рамке с одним рабочим инструментом.

Заводское оборудование

Далеко не каждый возьмется за изготовление копировального фрезера по дереву своими руками. Все-таки это сложно, работа потребует навыков, свободного времени. Если есть потребность обзавестись этим полезным во всех отношениях станком, но нет желания возиться с чертежами и деталями, стоит рассмотреть вопрос покупки готового заводского изделия.

Нельзя забывать, что выбор любого станка для домашней мастерской, копировально-фрезерный не исключение, – дело серьезное. Стоит потратить немного времени на сравнение основных характеристик, выбрать такое устройство, которое гарантированно справится с поставленными задачами. Выбирая станок, стоит обратить внимание на следующее:

• тип устройства, как следствие, перечень выполняемых работ;
• мощность двигателя, от нее зависит производительность труда и допустимая твердость обрабатываемого материала;
• бренд и страна-производитель.

Цена станка во многом зависит от его производителя. При примерно равных показателях дороже будет продукция стран Евросоюза и США. Гораздо меньше цена устройств из азиатских стран, но тут надо быть осторожным, далеко не всегда низкая стоимость соседствует с качеством.

Примеры производителей

Тем, кому требуется надежный станок для плоского фрезерования, стоит обратить внимание на продукцию итальянской фирмы GRIGGIO. Станки данной торговой марки имеют относительно небольшую цену и являются хорошим решением для создания фасонных деталей, плинтусов, наличников. С их помощью удобно создавать фасады мебельных полотен и деревянные двери.

Фрезеровальная установка VFK-810 с углом поворота стола 45 градусов отлично подойдет для тех, кто увлекается изготовлением мебели. Ее отличительная особенность – высокая скорость вращения фрезы (до 20000 оборотов в минуту), что гарантирует отличное качество поверхности готового изделия.

Сопоставимые характеристики при гораздо меньшей цене имеет китайский агрегат МХ 5068. Он может похвастаться скоростью вращения фрезы вплоть до 18000 оборотов, использует пневматический привод поворота стола и перемещения инструмента.

Тем, кто собирается всерьез заняться столярным делом, стоит обратить внимание на фрезерный агрегат производства Тайваня.

WINNER LH-1000 станет лучшим помощником при необходимости серийного выпуска однотипных деталей.

Особенность станка – многоуровневый шпиндель, который позволяет за один проход выполнять сразу несколько операций и создавать изделие требуемого профиля без необходимости перестановки режущего инструмента.



Копировально-фрезерные станки с ЧПУ

Отдельной разновидностью копировально-фрезерных станков являются устройства с ЧПУ (числовым программным управлением). Данные станки отличаются большей сложностью изготовления, при этом имеют ряд существенных преимуществ в сравнении с простыми моделями:

• возможность работы в полностью автоматическом режиме без участия оператора;
• стабильно высокое качество изготавливаемой продукции;
• простота настройки и программирования;
• возможность интеграции в компьютерную систему.

• Устройства с ЧПУ имеют заведомо более высокую стоимость, их приобретение целесообразно для крупных производственных предприятий.
• 

Самодельный копировальный фрезер

Устройства заводского изготовления стоят дорого, выйти из положения поможет конструкция самодельного копировального станка по дереву. Вряд ли он сможет конкурировать с покупными моделями по мощности и надежности, но в цене выигрыш обеспечен.

Бытует мнение, что проще всего сделать копировальный станок из имеющегося в наличии обычного фрезерного по дереву. Это плохая идея. Дело в том, что общего между этими двумя устройствами крайне мало, только тип режущего инструмента, все остальное придется кардинально переделывать. Гораздо проще разработать и изготовить станок с нуля.

Начинать работу следует с выбора компоновки будущего устройства. Упростить процесс поможет чертеж.

Обратите внимание! Не нужно пытаться создавать свое устройство, чертеж любого типа фрезера несложно найти в интернете.

Кстати, необязательно в точности следовать ему, размеры легко подогнать под свои потребности.

К копировально-фрезерному станку предъявляют ряд требований. Среди прочего он должен отличаться:

• тяжелой и устойчивой станиной;
• точно изготовленными направляющими;
• возможностью регулировки угла наклона инструмента;
• умением масштабировать изделия.

Рабочим инструментом простого станка послужит ручной фрезер. Подобное решение позволит заметно упростить конструкцию, поскольку отпадает необходимость проектирования этого сложного узла, достаточно лишь изготовить надежное крепление. Его конфигурацию выбирают исходя из размеров и формы фрезера.

Основа любого станка – станина. Она должна быть надежной и устойчивой. Одна из основных проблем самодельного копировального станка – неточность получаемого на выходе изделия, вызванная вибрацией и люфтом. Погрешности при сборке могут сказаться на точности изготавливаемой детали, что приведет к большому проценту брака.

Не меньшее влияние на качество работы оказывает точность изготовления копира – рамки, на которой устанавливается режущий инструмент и щуп. Он должен обеспечивать точную передачу усилия от щупа инструменту и не допускать вибрации фрезы.



Тем, кто любит работать с деревом, кто планирует изготавливать мебель для себя или под заказ, стоит обзавестись этим, безусловно, полезным инструментом.

Он позволит значительно расширить возможности домашней мастерской, даст шанс заработать на своем увлечении.

Покупное устройство станет основой домашнего производства, а самодельный станок поможет опробовать новое дело без серьезных капиталовложений.

Оценка статьи:

(2

Копировально-фрезерные станки

Копировально-фрезерные станки – устройства, которые заменяют ручной труд мастеров по изготовлению слепков форм, отличающихся высокой детальностью отливаемых из металла и пластика деталей. Имея детальное трёхмерное изображение объекта, нетрудно воссоздать его из реальной заготовки, используя современные компьютерные технологии.

Копировально-фрезерный станок – устройство, осуществляющее фрезерование в двух- и трёхмерном измерении. Главная составная часть – мотор с фрезой, вырезающей выпуклости и вогнутости на объекте, общий вид которого исполняется.

Движения копировального механизма повторяются. В копировально-фрезерном станке присутствуют механические, гидравлические и пневматические функциональные узлы, поддерживающие связь между следящими системами и инструментарием, выполняющим определённые действия.

Они создают усилие, обретаемое рабочим инструментом от копира.

Станок может работать с шаблонами – плоскими и трёхмерными чертежами. Важными составляющими конкретного чертежа являются эталонные детали и контурные очертания.

Движение фрезы считывается при помощи фотоэлементов, специальных копировальных щупов, пальцев или роликов. Для работы станка нужна заготовка.

Ею служит деревянный, пластиковый или металлический лист, Детали и шаблоны обрабатываются на исполняющих механизмах, вращающих и передвигающих фрезу. В станке основными действующими комплектующими являются:

• электромагнитная муфта,
• дифференциально-функциональный узел,
• соленоидальный узел,
• клапанно-золотниковый элемент,
• винтовой механизм,
• электромагнитные (или электромеханические) реле.

Станок вращает заготовку (обрабатываемую деталь) в определённом направлении относительно конкретной плоскости. Реле устанавливаются на усиливающих действие станка частях. Реле различаются по типу: с электромагнитами, на основе оптопары или на основе гидравлических элементов.

Отслеживающая система обладает определённой скоростью. От последней зависит качество (точность обработки) только что выточенной детали.

Готовая комплектующая, выточенная на станке, характеризуется точностью обточки до 20 мкм. Шероховатость соответствует 6-му показателю зернистости.

Гидравлические цилиндр и электроцепь превращаются в ведущие компоненты системы, благодаря которой работает исполняющий механизм.

Точность копирования обеспечивает и пантограф – функциональный блок, включающий в себя следующие компоненты:

• отдельная вращающая ось;
• шпиндель;
• ось направляющего штыря – вместе с ним.

Одна из реечных комплектующих сопрягает шпиндель и направляющий штырь. Пропорции плечевой зоны задают размеры копируемой зоны. Рейка приводится в движение при перемещении направляющего штыря по шаблону. Далее оси движутся свободно.

С противоположной стороны реечной детали движения такие же, обеспечиваемые шпинделем станка. Сам станок может быть использован и при изготовлении ручного инструмента, а также деталей для других механизмов и устройств.

При этом расширяется область применения фрезерного копира.

Проще говоря, копир-фрезерователь – станок, позволяющий повторить объёмную или плоскую фигуру со сложным контуром, образ которого записан в графическом изображении. Пример применения – фасонное профилирование, выполненное путём гравировки. Другие наиболее наглядные и показательные примеры – узоры, орнамент, объёмные надписи, облегчённое фрезерование.

Будучи устроенным довольно просто, станок способен материально воссоздать значительно усложнённые рисунки.

Фрезеровке на таком устройстве поддаются сталь, чугун, медь, алюминий. Бронза и другие металлы и их сплавы. Серийность производства значения не имеет. Фрезер-копир способен, например, воссоздать на ложке изображение ветки дерева или цветка, логотип фирмы-производителя и многое другое. Новичка впечатлит производство с помощью фрезера-копира:

• гребней-винтов для судна и механизма паровой машины;
• лопаток реактивных двигателей;
• колёс гидротурбин;
• штамповочных и литейных форм;
• кулачковых комплектующих для двигателей автомобилей;
• всевозможных модельных и заготовочных приспособлений из разных сплавов и так далее.

Область применения станка-копира поистине огромна и разнообразна. Но вышеперечисленными отраслями и видами работ данный список не заканчивается.

На фрезере-копире высверливают технологические щели и отверстия под замки, ручки дверей и окон, защёлки и задвижки, петли.

На фрезере возможно изготовить рамку под зеркало из металлопластикового профиля, взяв в качестве руководства любой вступительный видеокурс о работе на таком станке.

Однако универсальный станок мало подойдёт для изготовления всех перечисленных выше деталей и комплектующих.

Фрезер-копир позволяет получить точно такое же изделие, используя шаблон последнего. Шаблонная проточка и гравировка заготовки позволяет доверить это дело автоматике, исключив человеческое влияние как дестабилизирующий фактор. Задача упрощается, если число копий изделия возрастёт хотя бы до десятков экземпляров, но для стопроцентно точного повторения применяют пантограф.

Фрезеры-копиры подразделяются на обособленные друг от друга виды в основном по различиям в приводе.

• Копиры с пантографом. Это блок, позволяющий копировать детали в конкретно выбранном масштабе. Пантографирование, являющееся важным этапом, позволяет растачивать детали в нескольких направлениях одновременно. Здесь важная роль отведена штыревому шпинделю и оси, вокруг которой он крутится. Пантограф даёт возможность соотнести расстояния между осью и шпинделем, тем самым конкретизируя масштабирование.

• Копиры с исполнительной механикой на поворотной рейке.

• Фрезеры-копиры с несколькими шпинделями, обладающими вращающимися столами определённых размеров и форм.

• Копиры с отличными друг от друга подающими системами – на основе механики, гидравлики и электрики (электромеханики).

• Фотокопировальные фрезеры.

Классификация фрезеровально-копирующих станков усложняется и по типу их размещения:

• настольные, позволяющие удерживать обрабатываемые комплектующие механически;
• стационарные, оснащённые пневмозажимами;
• стационарные, дополнительно обладающие головкой с тремя шпинделями.

Имея представление о типах и разновидностях станков, пользователь оперативно и чётко выберет станок нужного производителя.

Пользователям или предпринимателям, нуждающимся в безотказном станке для выполнения копировально-фрезерных работ, имеет смысл присмотреться к моделям итальянского бренда Griggio. Устройства этого производителя сравнительно дешевы, подойдут для выпуска фасонных изделий, наличников и плинтусов, мебельной облицовки, деревянных окон и дверей.

Станок VFK-810 с поворотным предметным столиком на 45 градусов сгодится начинающим и опытным мебельщикам. Фреза вращается со скоростью 20 000 оборотов в минуту. Чем выше скорость вращения, тем качественнее вытачиваемые детали. С такой угловой скоростью детали станут как отлитые.

Китайский станок МХ-5068 обладает несколько меньшей скоростью фрезы – до 18000 оборотов в минуту. Он оснащён пневмоповоротным предметным столом.

Для продвинутых столяров создали тайваньский станок Winner LH-1000. Высокая скорость работы идёт бок о бок с отлично поставленным на поток производством. Устройство обладает многоуровневым шпинделем, позволяющим за одну операцию осуществить несколько действий. Результат – выпуск изделий, не отнимающий время пользователя перестановкой резака.

Несмотря на многообещающие возможности, копир-фрезер может стоить более 100 тысяч рублей. Это и подталкивает опытных пользователей сфабриковать такое устройство дома самостоятельно. А также, невзирая на уступку по функциональности, самодельные фрезеры-копиры производят несложные детали в больших количествах за один рабочий день не хуже, чем их промышленные конкуренты.

Самодельный станок-копир не обладает лёгкостью подгонки под возможности промышленного фрезера. Именно поэтому его изготавливают полностью самостоятельно. В его основе – ременная передача и шаговые двигатели, управляемые электронными платами-драйверами, и коллекторный (или иного типа) двигатель непосредственно для фрезы.

Самодельный фрезер-копир включает в себя рабочий столик, опорную раму и фрезер, в который входят зажимной патрон и основной электромотор. Рабочий стол выставляется по требуемой высоте. Фрезерная головка, помимо главного двигателя, обладает двухскоростной коробкой передач.

Некоторые пользователи отмечают неидеальность обработки даже при наличии эталонного шаблона-исходника. Она обусловлена изменением направления движения фрезерной головки, вибрацией и тряской металлической рамы станка при работе.

Сама деталь также прогибается – сила упругости при перегибе детали воздействует на неё.

Обойти все изъяны нельзя – домашний широкопрофильный станок является здесь труднопреодолимой задачей. Не гонитесь за всеми мыслимыми областями его применения.

Пользователь должен окончательно определиться, какие именно детали ему нужны. Если, к примеру, он производит пропеллеры для ветряков, он не должен равняться на изготовление, к примеру, рельефных надписей на бляхах для ремня. Лучше сделать для других задач, имеющих мало общего с первыми, новый станок.

Большие габариты получаемых деталей и комплектующих заставят увеличить площадь рабочей зоны станка. Рама станка должна поглощать вибрацию от дрожания обрабатываемых деталей и от фрезерной головки.

Направляющие оси не должны прогибаться – их массивность и толщина, отвечающая предполагаемой и реальной нагрузке, обеспечит их непрогибаемость.

Рабочий (предметный) стол должен по длине и ширине соответствовать габаритам получаемых комплектующих.

Главное требование – рабочий стол обеспечивает свободу действий при перемещении фрезерной головки по всем трём координатам.

Мощность главного мотора должна оказаться соизмеримой с размерами и форматом получаемых деталей. Для работ по дереву достаточен 200-ваттный мотор. Работы с алюминием могут потребовать 1-киловаттного мотора, а вытачивание нержавеющей стали – до 2 кВт выдаваемой мощности. Не имеет значения, от постоянного или от переменного тока запитывается основной двигатель.

Чтобы повторяемая деталь полностью соответствовала оригиналу, щуп-копир и режущее устройство должны быть жёстко связаны. Раскалибровка во время сеанса работы не допускается – получаемая деталь не станет копией той, по контуру которой она вытачивается.

Перед началом работ убедитесь, что горизонтальная и вертикальная оси работают чётко, и фреза перемещается по ним, не отклоняясь ни на один градус от заданных значений координат.

Копировально-фрезерные станки по дереву

Оборудование копировального типа используется в случаях, когда следует провести изготовление деталей по определенному шаблону в пределах небольшой партии. В некоторых случаях копировально-фрезерный станок применяется при условиях крупносерийного производства, как и разновидность с ЧПУ.

Это связано с тем, что рассматриваемый станок способен проводить создание изделий, форма которых в наибольшей степени соответствует изначальному образцу, как и станках с ЧПУ, движение фрезы задается автоматически.

Главная особенность, которой обладает копировально-фрезерный станок – высокая скорость обработки.

Предназначение

Зачастую копировально-фрезерный станок используется для выполнения обработки по объему и на плоскости, его работа схожа с вариантами, на которых установлена система ЧПУ. При этом особые модели позволяют проводить обработку по дереву по объему, когда применяется объемная модель в качестве копира. В сфере деревообработки обработка по объему позволяет:

1. создавать орнаменты и различные надписи.
2. гравировать фасонные профили.
3. создавать сложные узоры, грани или плоскости которых расположены в различных плоскостях.

Рассматриваемый станок по дереву зачастую используется в сфере производства мебели. Многие декоративные части, которые имеют сложную форму, создаются при помощи подобного станка.

Принцип работы

Возможность значительного ускорения процесса производства сложных изделий обуславливается особенностями работы, которыми обладает копировально-фрезерный станок. Как и при обработке металла, при работе по дереву используется режущий инструмент под названием «фреза».

Основными моментами работы можно назвать:

1. Фреза проводит создание контура или поверхности, которые задаются при помощи копира.
2. Связующим звеном между режущим инструментом и устройством слежения становится механическая, гидравлическая, пневматическая система. Станок по дереву чаще всего имеет механическую систему подачи и управления.
3. Копиром может служить плоский шаблон, ранее созданная эталонная модель, пространственная модель, фотоэлемент, контурный чертеж. В некоторых случаях подобные станки оснащаются ЧПУ, что делает их широкоуниверсальными.
4. Образцы, выступающие в качестве шаблона, могут быть изготовлены из металла, древесины, пластмассы или другого материала.

Копировально-фрезерный станок работает следующим образом: устанавливается образец различного типа, к нему подводится следящее устройство, которое через определенный вид связи передают нужное усилие на режущий инструмент.

Классификация

Основной классификацией можно считать различие по типу установленного привода. Учитывая подобную особенность можно выделить:

1. пантограф по дереву для фрезера. это вариант может работать в 2 или 3 измерениях;
2. универсальный тип, который также называют как пантограф, имеющий поворотный рукав. как правило, рукав расположен в вертикальной плоскости;
3. есть варианты исполнения, которые имеют несколько шпинделей для ускорения процесса обработки;
4. с механической, электрической, гидравлической подачей;
5. фотокопировальный вид передачи контура для направления режущего инструмента.

Также станки по дереву различаются по уровню автоматизации производственного процесса. ЧПУ в этом случае устанавливается довольно редко, так как шаблонный метод обработки не требует системы Числового Программного Управления для указания траектории движения режущего инструмента.

Создание станка своими руками

Существует огромное количество станков по дереву копировального типа, которые известны как пантограф, имеют систему ЧПУ (универсальный вариант, который позволяет проводить обработку по копиру или программе).

Однако приобрести подобное оборудование может не каждый, что связано с весьма большой его стоимостью. Добавление ЧПУ делает оборудование доступным только для крупных производителей, когда срок окупаемости оборудования будет менее 5 лет.

Именно поэтому многие задаются вопросом – как сделать станок своими руками?

Перед тем как преступить к работе стоит помнить о том, что станки, созданные своими руками, значительно уступают промышленным моделям. При этом самостоятельно сделать вариант с ЧПУ невозможно.

Также многие отмечают, что переделать обычный фрезерный вариант исполнения в копировальный своими руками также очень сложно, и, зачастую, проще начать с нуля.

Пантограф самостоятельно изготовить несложно, но все же есть определенные сложности в этом процессе.

Самодельный пантограф для фрезера

Существует много схем, по которым создать копировально-фрезерный станок можно своими руками. Типовой вариант, как правило, состоит из следующих элементов:

1. рабочий стол;
2. несущая рама;
3. фрезерная головка.

Для осуществления процедуры смены режима резания изменяется высота расположения стола, головка с фрезой имеет электрический привод, который приводит режущий инструмент в движение, зачастую в систему включают передаточный механизм для смены скоростей.

Сам пантограф может быть изготовлен следующим образом:

1. Из дерева. Подобный пантограф можно создать своими руками, но при этом он будет обладать малой точностью обработки, так как соединение деревянных частей происходит при помощи петли. Креплению при помощи петлей свойственен люфт.
2. Чертежный пантограф из металла – позволяет создавать копии в различных масштабах, однако не может применяться для создания объемных копий.

При создании станка своими руками следует учесть, что многие детали могут иметь изъяны и несоответствие размеров. Данная ситуация связана с вибрации и дрожании основания, чего избежать довольно сложно. Во время смены направления движения фрезы также возможны погрешности.

Из-за внутреннего напряжения заготовки из дерева возможно искривление заготовки. Поэтому рекомендуется создавать подобное оборудование только для узкопрофильного производства, когда станок будет предназначен для создания одной детали.

Избежать рассматриваемых проблем практически невозможно, однако при условии обработки одной и той же детали возможно постепенное улучшение конструкции.

Копировально-фрезерный станок – устройство, изготовление 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.

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.