Копировально фрезерный станок по дереву своими руками

Копировально – фрезерный станок по дереву своими руками

Копировальное оборудование всегда приходит на помощь, если нужно изготовление определенной детали по шаблону в пределах небольших партий.

Копировально-фрезерные станки используются как на предприятиях, выпускающих продукцию в крупных масштабах, так и в мелких мастерских, да и в домашнем хозяйстве копировальному станку по дереву всегда найдется работа.

Промышленные образцы копировального оборудования могут изготавливать детали практически в неограниченных количествах, но мы остановимся на моделях, которые можно собрать своими руками и бюджетных станках для мелкосерийного мебельного производства.

Конструкция копировально – фрезерных станков

Копировально-фрезерный станок — это универсальное устройство, которое предназначено для изготовления копий самых разных деталей. Станок может работает как двухмерном, так и в трехмерном форматах.

В первом случае копирование производится с шаблона, во втором — с готового изделия.

Чем точнее выполнен станок, тем точнее будет копия, а точность станка, как и во всех средствах обработки материалов, зависит от направляющих и жесткости силовой и рабочей конструкций.

Простота устройства, и в то же время эффективность выполнения копирования, сделали копировально-фрезерные станки незаменимыми при изготовлении криволинейных и сложных деталей. Еще одно неплохое свойство станков — независимость от уровня профессионализма оператора. Универсальность станка может быть достигнута при помощи сменных элементов, насадок и копирующих головок.

Фрезерно – копировальный станок, характеристики

Основной проблемой фрезерно-копировального станка может стать неточность, которая связана с вибрациями и люфтами.

Копировально-фрезерный станок по дереву своими руками собранный в домашних условиях, как раз чаще всего подвержен таким недостаткам.

Малейший люфт может отразиться на качестве выполнения копии, а чтобы его избежать, необходимо применять жесткие конструкции, прочные станины, независимо от того, какого сорта и какой толщины деревянная заготовка.

Именно поэтому такие станки, собранные в домашних условиях, не всегда могут похвастаться универсальностью. При четко обозначенном фронте работ, гораздо проще добиться от конструкции жесткости и точности. Станина копировально-фрезерного станка должна быть максимально тяжелой, чтобы гасить малейшие вибрации, которые могут повлиять на точность выполнения работ.

Следовательно, для такого оборудования обязательными должны быть следующие характеристики:

• станина с большой массой;
• качественные направляющие, желательно выполненные в условиях производства;
• гибкость в настройке режимов копировальной головки, режущего органа;
• четкое соответствие в трех плоскостях шаблона и копира;
• возможность масштабирования копии по отношению к оригиналу.

Только такой станок будет работать полноценно и точно.

Станок копировально – фрезерный с ЧПУ

Станок с ЧПУ — разновидность копировального оборудования. Как и ручные копировально-фрезерные станки, они могут очень точно копировать заданную деталь, причем применение программных методов дает массу преимуществ перед моделями с ручным управлением:

• станок с ЧПУ может длительное время работать в автономном режиме, не требуя участия оператора;
• программное управление обеспечивает стабильность и качество выполнения копий; перепрограммирование такого станка занимает считанные минуты.

Станки с ЧПУ — довольно сложные и функционально насыщенные устройства, полностью управляющиеся автоматикой. К тому же есть возможность интеграции системы управления станка с ЧПУ в компьютерную систему управления, что еще больше повысит функциональность и скорость работы оборудования.

Станок копировально фрезерный, цена

Копировально-фрезерные станки по дереву могут иметь довольно широкий диапазон цен, который зависит от уровня оснащенности и предназначения станка. Устройство может быть оборудовано самыми разными системами, как ручной управляющей, так и следящей электрической системой.

Во многих моделях таких станков применяются высокоточные датчики, которые могут быть электроконтактными и индуктивными. Естественно, комплектация влияет на цены станков. Если взять интересующие нас настольные модели, то самыми недорогими и наиболее популярными у на на рынке стали YILMAZ, Star, Дупликарвер. В ручном варианте эти модели стоят порядка 50 тысяч рублей.

Поэтому, хорошо продумав свои требования к станку, вполне возможно по чертежам или собственной разработке изготовить такой станок своими руками. Несколько конструкций, которые представлены на фото, возможно, натолкнут на правильное решение и в вашем арсенале появится еще один полезный и несложный станок.

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.

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.

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.

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.

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.

Копировально-фрезерный станок по дереву: для чего он и как сделать своими руками

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.

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:

Загрузка…

Копировально-фрезерный станок по дереву своими руками

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.

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).

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.

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.