Очень часто в нашей жизни возникает необходимость сделать копию какого-нибудь предмета, поэтому наличие копировальной техники – современная потребность многих предприятий. И речь пойдет не о копировально печатном оборудовании, а о копировально фрезерных станках.
Они служат для создания предметов, которые максимально копируют исходный образец. Оборудование дает возможность изготавливать детали значительными тиражами, обеспечивая высокую скорость обработки.
1 Особенности фрезерования
Фрезерование представляет собой один из способов механической обработки. Процедура позволяет проводить чистовую, черновую и получистовую обработку различной поверхности заготовок, выполненных из дерева, пластмассы, чугуна, металла (черного и цветного).
Фрезерование имеет высокую производительность, дающую возможность сотворить предметы необходимой геометрической формы.
Фрезерование может быть организовано двумя методами:
- фрезерование попутное, при котором совпадают направления подачи и вращения фрезы;
- встречное фрезерование, при котором подача противоположна направлению вращения фрезы.
Применяя фрезы, оснащенные современными режущими материалами, можно осуществлять обработку, заменяя процедуру шлифования.
Фрезерный деревообрабатывающий станок, включая модификацию мини, служит для обработки поверхностей планок, рычагов, крышек, корпусов и кронштейнов простой конфигурации, поверхностей корпусных предметов.
Позволяет наносить 3D или 4D резьбы. Один из самых популярных брендов отечественного происхождения – Дупликарвер.
Фрезерные станки встречаются двух категорий:
- специализированные;
- общего назначения.
Последняя группа – оборудование непрерывного фрезерования, бесконсольные, консольные, продольно-фрезерные. Первая группа – копировально-фрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные. Встречаются полноценные и мини модели.
1.1 Предназначение станка
Копировально фрезерный деревообрабатывающий станок используется для осуществления копировальных работ на плоскости и по объему, для гравирования узоров, надписей, орнаментов, фасонных профилей, а также для реализации простых фрезерных задач.
Несмотря на простоту станка, он позволяет создавать невероятно сложные узоры. Он может иметь мини или полноразмерное исполнение.
Оборудование позволяет совершать разные фрезерные работы с использованием твердосплавного и быстрорежущего инструмента. Может наносить резьбы. Станки используются в мелко- и крупносерийном производстве. Могут работать в 3д режиме, при наличии соответствующей оснастки, ЧПУ. Большой популярностью пользуются модели Дупликарвер.
Станок позволяет создавать:
- заготовки и модели;
- пресс-формы;
- различные штампы;
- кулачки;
- формы.
Также оборудование может использоваться для:
- сверления отверстий под металлические петли, рукоятки, шпингалеты, замки;
- изготовления рамок для зеркал;
- каналов разного размера на профилях.
Фрезерный станок по дереву Дупликарвер позволяет фрезеровать криволинейные детали способом копирования по шаблону, с которого выполняется копирование формы будущего изделия. Благодаря применению шаблонов исключается влияние так называемого человеческого фактора, поэтому готовые изделия имеют идентичную форму. Во многом это обеспечивает ЧПУ.
В работе может использоваться не только шаблонный образец, последующие изделия могут изготавливаться по образцу первого. Чтобы увеличить точность, станок стоит дополнить копирующим устройством, называемым пантографом.
Он может иметь разную конструкцию, однако обладает важной функцией – точная передача вдоль профиля движения копирующей головки режущему устройству. Поэтому достигается высокая точность резьбы, при ее нанесении.
2 Конструкция станка
Фрезерный станок Дупликарвер использует в работе режущий твердосплавный инструмент – фрезу. Она воспроизводит на изделии поверхность или контур копира.
Это задающее устройство станка обладает гидравлической, механической и пневматической связью с системой слежения, отвечающей за направление фрезы. С одной стороны она действует на усилительное устройства, с другой – оказывает воздействие на исполнительный орган.
Копиром выступает плоский шаблон, контурный чертеж, эталонная деталь, пространственная модель. Копировальное устройство – фотоэлемент, палец, ролик или щуп. Образцами могут быть детали, изготовленные из древесины, пластмассы или металла. Копир и обрабатываемая заготовка располагаются на вращающемся столе.
Исполнительный орган станка Дупликарвер – дифференциал, электромагнитная муфта, соленоид, винт, золотник. В усилительных устройствах могут применяться электрооптические, гидравлические или электромагнитные реле.
Скорость перемещения следящего устройства определяет точность профиля и шероховатость поверхности изделия. Может достигаться точность 0,02 мм и шероховатость №6. Привод станка Дупликарвер совершается от электродвигателя и силового гидроцилиндра.
Пантограф, позволяющий копировать изделия в установленном масштабе, имеет направляющий палец, располагающийся на оси и перемещающийся по копиру, а также инструментальный шпиндель и ось вращения.
Когда палец перемещается по копиру, шпиндель на заготовке описывает необходимую геометрическую форму. Масштаб определяет пантограф пропорциями плеч. Дополнительно может использоваться ЧПУ.
2.1 Виды копировально фрезерных станков
По виду привода:
- фотокопировальные, гидро- и электрофицированные, с механической подачей;
- много- и одношпиндельные агрегаты с круглым и прямоугольным столом;
- универсальные устройства с пантографом, находящимся вертикально на поворотном рукаве;
- с пантографом, необходимым для функционирования в 2 и 3 измерениях.
Встречаются мини и полноценные версии. Подобные устройства могут быть оснащены ЧПУ.
Можно также выделить еще группы устройств, отличающихся по прижиму заготовки и уровню автоматизации:
- настольный или ручной самодельный станок с механическим прижимом профиля позволяет рассверливать отверстия разной формы с использованием шаблона;
- автоматический станок с пневмоприжимом профиля – чаще всего используется для изготовления алюминиевых конструкций; может иметь ЧПУ;
- автоматический станок с пневматическим прижимом профиля и 3-шпиндельной насадкой, необходимой для рассверливания тройных отверстий (остальные устройства лишены такой возможности); может иметь ЧПУ.
Это могут быть мини или полноразмерные станки.
2.2 Изготовление станка своими руками
Самодельный копировально фрезерный станок можно сделать в домашних условиях своими руками. Конечно, такое мини оборудование не сможет работать на уровне с промышленными образцами, но оно вполне способно создавать качественные копии.
Самодельный деревообрабатывающий с ЧПУ копировально фрезерный станок можно изготовить с применением системы тяг, электродвигателя с зажимным патроном, необходимым для фрезы.
Типовой конструкцией устройства, изготавливаемого своими руками, является:
- рабочий стол;
- несущая рама;
- фрезерная головка.
Настольный копировально фрезерный станок для резьбы по дереву с ЧПУ своими руками должен оптимизироваться под конкретные цели,
которых необходимо достичь, например, для нанесения резьбы. Понимая, какие детали предстоит обрабатывать, следует выполнять расчеты размеров, мощности и так далее. Тогда изготовленный станок своими руками позволит реализовывать необходимые задачи.
2.3 Работа копировально-фрезерного станка Дупликарвер (видео)
Копировально-фрезерный станок «Дупликарвер» используется для копирования скульптур и плоскорельефных изделий, а также резьбы по дереву. На сегодняшний день аналогов такой техники на российском рынке нет. Оборудование получило признание среди специалистов и начинающих мастеров. Данное устройство соответствует требованиям технического регламента.
В продаже можно встретить три разновидности станков:
- «Дупликарвер-1»;
- «Дупликарвер-2»;
- «Дупликарвер-3».
С их помощью можно осуществлять не только скультурную и объемную резьбу, но и плоскорельефные работы. Это могут быть панно, а также филенки небольшой глубины. Размеры изделий определяются шириной, а их длина может быть любой. «Дупликарвер-3» сохранил все характеристики «Дупликарвер-2» и обрел новые. С его помощью можно осуществлять длинномерную объемную резьбу.
В роли рабочего инструмента устройства выступает высококачественный фрезер, который изготавливается в Германии. Станок работает точно и максимально надежно, а овладеть приемами работы на нём можно достаточно быстро. Если такое оборудование вам не по карману, то копировально-фрезерные станки по дереву можно изготовить и самостоятельно. Для этого нет необходимости докупать какие-то сложные запчасти.
Классификация по степени автоматизации
Когда изготавливаются копировально-фрезерные станки по дереву, первоначально мастера разбираются с разновидностями подобного оборудования, оно может быть
- настольным или ручным;
- автоматическим;
- стационарным.
В первом случае заготовка фиксируется механически, на этих устройствах обычно рассверливаются отверстия разной формы, однако на параметры влияет шаблон. Стационарное автоматическое оборудование фиксирует заготовки с помощью пневматических прижимов, работать на нем можно с алюминием.
Подготавливая чертежи фрезерно-копировального станка перед его изготовлением, вы должны разобраться еще и с тем, что бывает стационарное автоматическое оборудование с пневматическими прижимами, которые дополнены трехшпиндельными головками.
Самодельное оборудование может быть создано по чертежу. В итоге удастся получить устройство, которое выполняет свои задачи, как и заводская техника. Копир будет состоять из таких узлов, как:
- рабочая поверхность;
- устройство для установки фрезера;
- несущая рама.
Когда изготавливаются они имеют фрезерную головку, ее следует дополнить передаточным механизмом и электрическим мотором, только так можно добиться получения нескольких скоростей. В результате использования такого агрегата удается выполнить деталь, которая может иметь некоторое количество изъянов.
Они могут возникнуть в процессе смены направления фрезы, вибрации и дрожания конструкции. Несоответствие может появиться и по причине искривления детали, эта проблема возникает при внутреннем напряжении. Исключить недочеты можно, изготовив станок для выполнения деталей определённого типа.
Особенности создания копира
Если вы решили выполнить копировально-фрезерный станок своими руками, то его следует оптимизировать для обработки конкретных деталей. Важным фактором, который следует учитывать при самостоятельном изготовлении станка, является общий вес. Сюда следует отнести ещё и размеры конструкции.
Она должна быть более массивной, если вы планируете обрабатывать большие по размеру изделия. Это позволяет оборудованию снижать вибрации, возникающие при работе фрезы. Со значительным запасом мощности следует изготавливать направляющие оси, только тогда они не будут прогибаться при повышенных нагрузках.
Когда изготавливается копировально-фрезерный станок своими руками, важно разобраться с его конструктивными особенностями. В системе будет рабочий головка и несущая рама. Рабочую поверхность можно будет регулировать по высоте, тогда как фрезерную головку необходимо дополнить передаточным двухступенчатым механизмом, обеспечивающим две скорости вала.
Изготовление пантографа
Копировально-фрезерные станки по дереву имеют в качестве основного узла пантограф, который можно изготовить из дерева. Однако следует быть готовым к тому, что высокой точности добиться в данном случае не удастся, ведь соединение деревянных заготовок осуществляется с помощью петель.
Если использовать для фиксации петли, то между ними будет образовываться люфт. Для изготовления чертежного пантографа иногда используется и металл, с его помощью можно будет создавать копии в разных масштабах, однако применять его можно лишь для создания объемных копий.
Методика проведения работ
Связать и рабочий орган между собой можно пневматическими, гидравлическими или механическими элементами, которые требуются для формирования усилия от копира на рабочий орган. В качестве шаблона может выступить плоская контурная или пространственная модель. Можно использовать контурные чертежи, деталь-эталон, а вот элементом для считывания размеров и формы станет копировальный ролик или палец, фотоэлементы или щуп.
Для шаблона можно использовать древесину, пластик или металл. Расположить этот узел необходимо на вращающемся рабочем столе оборудования. Когда изготавливаются фрезерно-копировальные станки с ЧПУ, они должны иметь рабочий орган, который начинает двигаться благодаря соленоиду, золотниковому клапану или В усилительных устройствах располагаются реле, они могут быть гидравлическими, электромагнитными или электрооптическими.
Особенности изготовления копировально-фрезерного токарного оборудования
Копировальный будет работать, обеспечивая качество, зависящее от скорости перемещения следящего устройства. Исполнительная цепь будет иметь основной элемент в виде гидравлического цилиндра или электрического двигателя. Направляющий палец будет составлять конструкцию пантографа. На одной рейке необходимо расположить направляющий палец и шпиндель.
Рейка должна иметь плечи, от соотношения которых будет зависеть масштаб копирования. Копировальный будет иметь палец, который станет перемещаться по контуру шаблонов. Он будет отвечать за движение рейки, которая свободно вращается на оси. На другой стороне рейки шпиндель будет совершать идентичные движения при обработке деталей. На таких станках описываемое устройство не будет лишним, а его наличие увеличит функциональность.
Заключение
Копировально-фрезерные станки обрели сегодня большую популярность среди потребителей по той причине, что в быту и на производстве довольно часто возникает необходимость создания копий или повторения изделий. Для этого сегодня применяются устройства, которые обеспечивают высокую производительность и точность, чего нельзя добиться ручным способом.
Для осуществления полного спектра работ по дереву ручным фрезером или на фрезерном столе необходимы не только обычные приспособления, такие как различного размера фрезы, но и дополнительные устройства, которые помогут исполнить более сложные работы. Инструмент должен обладать возможностью создавать заготовку такой формы, какая нужна согласно задумке мастера.
Некоторые такие устройства входят в комплект к прибору, но если их нет в наличии или если его планируется изготовить самостоятельно, то и дополнительные детали можно сделать вручную. Как правило, они достаточно просты в изготовлении. Кроме различных упоров можно изготовить и копир для фрезера своими руками и установить конструкцию на основу-каркас.
Соорудить фрезерно-копировальный станок можно самостоятельно с использованием ручного фрезера. Прибор может быть различной конструкции, но задание у него одно – как можно четче передать по профилю-держателю движения рабочей головки устройству, которое вырезает материал.
Купить готовый станок с копиром не всегда является возможным, поэтому часто его делают самостоятельно из подручных средств. Его рекомендуют собрать сначала, приспособить копир к серийному прибору трудно, это требует глубокой его переделки.
Характеристика самих работ
Фрезеры, оборудованные копирами, используются для объемных манипуляций и по обработке плоскостей. Они справляются с работами, в которых используются объемные формы, гравировка различной формы, рисунков, узоров, надписей. Простые фрезерные функции им тоже под силу. Подобные конструкции отличаются своей простотой, но при этом способны выполнять удивительно сложные орнаменты и формы.
Для работ таким станком подойдет не только дерево, но и чугун, сталь, цветные металлы, для этого используют быстрорежущий инструмент из твердых сплавов. В промышленных масштабах на подобных агрегатах, но, конечно, более габаритных, выполняют лопатки двигателей для самолетов, корабельные винты, гребни гидротурбин, различные модели, металлические заготовки, штамповки, литые и прессованные детали.
Сделанный копир своими руками применяется при сверлении замочных отверстий, под шпингалеты. Им можно сделать рамки, пазы, каналы любых размеров в пластиковых и металлических профилях.
Но самое интересное, что на нем можно фрезеровать криволинейные детали, копируя их по шаблону. Последние позволяют выполнить точную копию и исключить при таких сложных работах человеческий фактор. Детали имеют точную, идеально одинаковую форму.
Идентичные детали изготовляются с применением шаблона, все последующие детали можно изготовлять по образцу первой. Для самого четкого и точного копирования фрезер оборудуют копиром, такое устройство называется еще пантографом.
Вернуться к оглавлению
Принцип работы и устройство
Вкратце принцип работы копира такой: при помощи щупа обводятся контуры оригинала копируемого объекта или шаблона. Щуп соединен с рабочей плоскостью, на другом конце которой крепится фрезер, таким образом, все движения щупа повторяет головка фрезера.
В станках есть система направляющих, электродвигатель и патрон для зажима фрезы или фрезер. Тут описывается простая конструкция.
Стандартная конструкция состоит из:
- рабочей поверхности и несущего каркаса;
- фрезерной рабочей головки;
- копировального щупа.
Чтобы сделать копир своими руками для ручного фрезера, потребуется:
- каркас из дерева или металла, если на основе токарного станка, то такой станок;
- доски и рейки, толстая фанера, деревянные бруски;
- крепежные элементы (болты, гайки, саморезы);
- фрезер;
- набор гаечных ключей, ножовка для вырезания необходимого размера деревянных деталей;
- труба из металла, направляющие;
- сверла по дереву и металлу;
- ременной привод и электромотор (если будет не с ручным, а с автоматическим приводом).
Рабочая плоскость выставляется по высоте, головка оборудуется электродвигателем привода и двухступенчатым механизмом передач, он создает две скорости вала фрезера. Это для более сложных конструкций.
Если есть токарный станок и ручной фрезер, можно соорудить очень неплохой копировальный станок, который будет работать по объемным заготовкам. Для этого потребуется минимум деталей.
Копир своими руками изготовить не так уж и трудно.
В качестве главного инструмента берут ручной фрезер. Его устанавливают на основе из толстой фанеры (12 мм), ее параметры 500/200 мм.
На ней делается отверстие под подошву фрезера и крепежных болтов. Также делается каркас и опоры из брусков, это служит дополнительной стабилизацией и фиксацией инструмента. Два бруска поменьше фиксируют к плоскости фанеры по краям. Фрезер монтируется между этими двумя брусками штырями (болты или гвозди) сквозь отверстия в его подошве и проделанные в фанере.
Площадка своим далеким концом скользит по трубе вдоль конструкции, то есть она прикреплена на брусок, который ходит по ней. Можно взять трубу из металла 1 и ¾ дюйма. Она закреплена между двумя кубическими брусками, она как бы нависает с кареткой и фрезой над станком. Кроме того, она откидная. Эти бруски крепятся саморезами к каркасу. Труба выставляется как можно ровнее по оси станка, она совпадает с его осью. На нее также насажены два деревянных куба с отверстиями, соответствующими ей, чтобы обеспечить скольжение. Вот к ним-то и крепится такая каретка.
На фасадной стороне каркаса станка крепится также еще один брусок, но уже горизонтальный, на нем фиксируется шаблон профиля. Фиксируется он к двум стойкам из дерева по вертикали с двух его сторон. Верхняя часть его идет точно по оси станка. При ненадобности копира он снимается, фрезер вместе с кареткой откидывается. На ней снизу крепится посредине вертикальная поперечина, она скользит по выемкам шаблона, копируя рельеф. Это собственно копир, он крепится саморезами, в случае чего его можно снять и заменить или отрегулировать высоту. На брусок по фасаду саморезами крепится шаблон. Площадка двигается руками.
Такой станок предназначен для простых объемных деталей типа ножек стула, подсвечников, где нет витых элементов.
Любые изделия из натуральной древесины высоко ценятся в силу своей экологичности и уникальность. Чтобы создавать своими руками настоящие шедевры из такого натурального материала, необходимо иметь ручной фрезер и обладать необходимыми навыками его использования.
Кроме того, также важными являются и дополнительные приспособления для фрезера, позволяющие производить детали любой сложности именно такими, как они были задуманы автором. для такого инструмента по дереву представляют собой довольно простые конструкции, исполнение которых не требует особых навыков или материальных средств, главное – иметь желание. Но благодаря их использованию обработка разнообразных деталей станет намного проще.
Стол для инструмента
Самым первым необходимым приспособлением, которое дает возможность удобно работать с таким ручным инструментом, является фрезерный стол.
Самая простая конструкция стола состоит из столешницы, в качестве которой может использоваться лист ДСП или другого подобного материала с отверстиями для установки инструмента, а также направляющей, которая крепиться к столу струбцинами.
Сделав обычные ножки, получиться основное приспособление для нашего ручного инструмента – стол, на котором можно будет устанавливать любые другие приспособления.
Параллельный упор
Подобное устройство для ручного фрезерного станка по дереву достаточно часто идет в комплекте оборудования. Но всегда есть возможность сделать его своими руками. Для чего это делается? Сам по себе упор дает возможность отрезать материал по прямой линии. Но нередко бывает так, что разрез требуется сделать не прямым, а, к примеру, дугообразным.
В таком случае целесообразно сделать фрезерный упор, одна из сторон которого будет прямой, а вторая – повторять форму детали. В таком случае появиться возможность резать по дереву разными способами. Шаблоны для подобных упоров каждый мастер создает своими руками «под себя» в зависимости от целей использования фрезерного станка.
Направляющие для фрезера
Одной из основных компонентов комплектации ручного станка для вырезания по дереву являются его направляющие. Изготовить их собственноручно можно из обычных брусков.
В случае использования одного направляющего его необходимо плотно прикреплять к основанию, на котором будут проводиться все необходимые работы. Чтобы сделать всю конструкцию более надежной, вместе с тем исключив вероятность смещения шаблона, его можно дополнительно закрепить боковыми упорами.
Если использовать такое устройство для ручного станка, которое мы сделали своими руками, всегда можно сделать дополнительно пазы в нескольких изделиях.
Самодельные направляющие бывают:
- Т-образными;
- На петлях, могут складываться наподобие книги;
- L-образными.
Достаточно удобным в использовании являются направляющие, которые имеют вид лыж. Использовать их можно с любыми типами ручного фрезера, делая работу с деревянной заготовкой максимально точной и чистой.
Приспособления для обработки тел вращения
Если при работе с таким станком приходиться обрабатывать те или иные тела вращения, к примеру, балясины, столбы и тому подобное, то в таком случае процесс их обработки ручным фрезером станет намного проще при использовании еще одного приспособления. Состоит оно из:
- корпуса;
- передвижной каретки, на которой устанавливается сам инструмент;
- дисков, при помощи которых можно задавать требуемый угол поворота;
- винтов, надежно закрепляющих обрабатываемые детали.
Используя такое приспособление, изделия будут медленно вращаться, что сделает процесс их обработки более удобным. Таким образом, можно своими руками изготовить устройство, которое станет полноценной заменой токарному станку.
Циркули
Такие приспособления для ручного фрезерного станка обеспечивают его движение по требуемой окружности. Конструкция изготовленного своими руками циркуля очень простая, состоит из основной части – штанги, которая прикрепляется одним концом к основанию инструмента, и второстепенной – винта, который вставляется в отверстие ручного фрезера.
Более высокой эффективностью в использовании отличается циркуль с двумя штангами. Изготовив его из какого-либо прозрачного материала, к примеру, оргстекла, на поверхность приспособления можно наносить метрическую шкалу, что сделает его использование еще более удобным.
Используя угловой рычаг со шкалой, проводиться копирование по обрабатываемой заготовке. При этом будет возможность собственноручно в процессе работы центрировать кольцо по фрезой. Угловой рычаг с опорной платой обеспечит точную обработку кромок детали. Конструкция подобного приспособления для работы с ручным инструментом состоит и набора щупов, опорной плиты, а также защиты от стружки.
Небольшие дополнительные приспособления
Обычно в наборе к самому ручному инструменту присутствуют некоторые незначительные приспособления, которые позволяют легко и удобно работать с деталями нестандартной формы. Подобные приспособления всегда можно сделать своими руками или же немного усовершенствовать существующие под свои запросы и требования.
Копировальные кольца. Такие аксессуары – обычные пластины круглой формы, которые определяют движение аппарата по заготовке, что установлена на столе или другом основании. Диаметр таких колец подбирается в зависимости от диаметра фрез.
От выбранного кольца также будет зависеть диаметр шаблона. Подбираются они в обратном пропорциональном отношении – если диаметр фрезы больше диаметра кольца, то шаблон – меньший, чем готовое изделие, и наоборот.
Приспособления для проведения работ с ручным станком на узких поверхностях не будут давать фрезеру сдвигаться в стороны, проходя точно по центру изделий.
Приспособления для созданию шипов. Такие аксессуары чаще всего используются при изготовлении мебели для создания на деталях соединяющих шипов.
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.
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.
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.
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.
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.
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 , 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.
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.
