Копировально-фрезерный станок используется для изготовления деталей сложной формы. С помощью такого оборудования изготавливают пресс-формы, лопасти винтов, а также металлические отливки и гибочные штампы. Копировальная машина разрабатывается на основе фрезерных станков. В случае если нужно скопировать деталь из дерева или металла на предприятиях, в небольших мастерских и на производстве используют копировально-фрезерное оборудование. Основное назначение агрегатов — это создания деталей, максимально идентичных к исходному образцу.
На больших производственных предприятиях и в небольших мастерских часто возникает необходимость создать несколько одинаковых деталей по одному образцу. Для этого используют оборудование подобного типа, которое позволяет делать одинаковые детали большими партиями, и по качеству, не уступающему исходному образцу.
Устройство станков
Копировально-фрезерные станки используют для обработки заготовок фрезерованием двух типов:
1 – плоскостное – обработка профилей;
2 – объемное – обработка поверхностей с рельефом.
В качестве рабочего инструмента используются фрезы, которые при обработке заготовки в точности повторяют контур исходной детали, повторяя движения копира. Рабочий инструмент приводится в действие, в случае станков с ручным управлением, с помощью пневматических, гидравлических и механических элементов. Эти элементы необходимы для формирования усилия от копира на рабочий инструмент станка.
В качестве шаблона используется плоская контурная или пространственная модель, контурные чертежи или эталонная деталь. Элемент, который считывает форму и размеры модели называется копировальный палец, ролик, щуп или фотоэлемент. Эталонная деталь и обрабатываемая заготовка располагают на вращающемся рабочем столе сверлильно-фрезерного станка. Деталь-эталон изготавливают из алюминия. Также используют другой металл, пластик или дерево.
Рабочий орган станка приводится в движение при помощи винта, соленоида, золотникового клапана, электромагнитной муфты или дифференциала. Кроме этого, для усиления применяют специальные реле, которые бывают электрооптические, гидравлические или электромагнитные.
Исполнительная цепь любой модели сверлильно-фрезерного станка состоит из гидравлического цилиндра и электродвигателя.
Некоторые модели станков оснащаются пантографом – приспособление, которое обеспечивает копирование детали в заданном масштабе. Конструктивно узел состоит из направляющего пальца, оси, инструментального шпинделя и оси вращения. Направляющий палец и шпиндель смонтирован на одной рейке. Масштаб копирования задается соотношением плечей данной рейки.
Процесс копирования детали происходит следующим образом:
— палец движется по контуру эталонной детали и приводит в движение рейку, которая в свою очередь вращается на оси;
— на другой стороне рейки шпиндель совершает аналогичные движения, тем самым обрабатывая заготовку.
Принцип работы
Деталью, задающей характеристики, при обработке становятся копиры. Головка у стола – основной инструмент для работы, принимающий перемещения на рабочей поверхности, контуре. Повтор движений проводится за счёт частей с резаками.
Работа главных элементов осуществляется с основными и вспомогательными движениями. Главное – когда вращается и перемещается шпиндель, инструменты врезаются в материалы заготовок, по контуру ходит стол с салазками.
Движений вспомогательного типа бывает несколько:
- Ускорение движения стола, салазок.
- Перемещения установок, от столиков с копировальными пальцами, механизмами упора, зажима.
Обычные действия, использование обратной связи – два основных вида схем, реализация которых допускается для устройств. Жёсткая связь с копиром – основа самой простой схемы, прямой разновидности. Связь отсутствует, когда движение обратное. Устройство отслеживания передаёт движения.
Когда фрезеруется контур, либо объём, станки данного типа подходят идеально. Если фрезерование контурное – предполагается использование плоскости, которая находится параллельно, либо перпендикулярно по отношению к инструменту. Второй случай предполагает движения стола вдоль, либо поперёк. Объёмный вариант работы – когда деталь обрабатывается поэтапно. При движениях применяется сразу несколько плоскостей.
Пантограф так же позволяет реализовать прямую схему. Он уменьшает размеры изделий в готовом виде по сравнению с шаблонами. Самостоятельное изготовление устройств при необходимости не доставит хлопот.
Классификация оборудования
В зависимости от применяемого в конструкции типа привода копировально-фрезерное оборудование делится на следующие виды:
- станки с пантографом, дают возможность обрабатывать заготовки в двух или трех измерениях;
- станки с копиром, который закреплен на поворотной рейке, перемещающейся в вертикальной плоскости;
- станки с несколькими шпинделями, оснащенные поворотными столами круглой или прямоугольной формы;
- станки, подача на которых обеспечивается за счет механических, электрических, гидравлических устройств;
- фотокопировальное оборудование.
Кроме этой классификации, оборудование делят по способу фиксации заготовки, а также по степени автоматизации.
- Ручные или настольные. В данном случае заготовка фиксируется механическим способом. Такие станки позволяют рассверливать отверстия различной формы в соответствии с шаблоном.
- Стандартные автоматические станки. Фиксация заготовки происходит при помощи зажимов пневматического типа. Такие станки служат для обработки заготовок из алюминия.
- Стационарные автоматические станки с пневматическими зажимами. Такое оборудование оснащается головкой с тремя шпинделями. Станки дают возможность рассверливать тройные отверстия.
- Станки карусельного типа. Предназначены для обработки дерева в столярном производстве. При помощи такого станка изготавливают – ноги, спинки, подлокотники и другие криволинейные детали стульев. Производительность составляет более 1000 деталей за смену. Также используется при изготовлении филенок дверей и фасадов.
- Продольно-фрезерные копировальные. Станок оборудован кареткой, которая перемещается между фрезерными и шлифовальными элементами.
Основы процесса фрезерования
Практически на всех крупных промышленных производствах и в небольших мастерских можно встретить станки фрезерной группы. Ведь операция фрезерования — самый популярный способ механической обработки изделий. С помощью фрезеровальных устройств выполняют черновые, получистовые и чистовые обработки заготовок из дерева, черного и цветных металлов, а также пластика. Современные станки способны быстро и высокоточно обрабатывать изделия не только простых, но и самых сложных форм.
Фрезерные машины делятся на два вида:
- Станки общего назначения.
- Специализированное оборудование.
К специализированному оборудованию относятся рассматриваемые копировальные фрезеры. Они позволяют делать копии предметов и работают как с плоскими, так и объемными формами. Более того, эти устройства могут помочь выполнить гравировку, нанести орнаменты, различные надписи, создать различные узоры на гранях, которые расположены в различных плоскостях.
Существуют два способа фрезерования:
- Встречное, при котором инструмент подается и вращается в различные стороны.
- Попутное. В этом случае подача и вращение инструмента происходит в разных направлениях.
Режущее полотно фрез таких станков может быть из самых разных материалов, что позволяет успешно переходить с обработки деревянных изделий на твердые металлы и даже натуральные или искусственные камни.
Применение копировально-фрезерных станков
Копировально-фрезерные станки предназначены для выполнения копировальных работ в объеме и на плоскости. Применяются при работах с использованием объемных моделей и соответствующих копиров, для гравирования разных фасонных профилей, узоров, орнаментов и надписей. Главное преимущества оборудования заключается в изготовлении сложных узоров.
Станки способны обрабатывать сталь, чугун, цветные металлы. Для обработки используются быстрорежущие и твердосплавные инструменты при крупно- и мелкосерийном производстве. На копировально-фрезерных станках изготовляют гребневые винты судов, лопатки турбореактивных двигателей и паровых турбин, рабочие колеса гидротурбин, вырубные и ковочные штампы, прессовые и литейные формы, штампы, пресс-формы, металлические модели и заготовки.
Также агрегаты используют для сверления отверстий под рукоятки, замки, шпингалеты, металлические петли. Кроме того, можно изготавливать рамки для зеркал и каналов на пластиковых и алюминиевых профилях.
Копировально-фрезерный станок используется для фрезерования криволинейных деталей. Использование шаблонов исключает влияние человеческого фактора. При этом все готовые изделия имеют одинаковую форму и параметры.
Для точного повторения детали на копировально-фрезерный станок устанавливают пантограф. Его функция заключается точной передаче движения копирующей головки вдоль профиля режущего устройства. Использование данного элемента позволяет с высокой точностью изготавливать несколько идентичных деталей, которые будут такими же, как исходный образец.
Выбор схемы и материалов
Для создания станка своими руками стоит предпочесть упрощенную схему создания. Но это касается лишь моделей для бытового использования. Чаще всего их применяют для создания художественных компонентов, или декоративных элементов. Подобные изделия создаются с высоким показателем допустимой погрешности.
Основным рабочим элементом стоит выбрать рычажную конструкцию. Назначение ее опорной части – реализация операции фрезерования. Обрабатывающий инструмент и копировальный блок монтируют на качающуюся штангу. Она должна иметь функцию смещения по плоскости для того, чтобы обрабатывать детали различных габаритов.
Специалисты советуют в процессе изготовления копировального станка соблюдать следующие рекомендации:
- рабочий стол нужно оснастить механизмами фиксации заготовки и исходной фигуры. Чаще всего для этой цели применяют небольшие тиски
- качающаяся рама должна быть изготовлена из труб квадратного сечения. Подобная конфигурация поможет вам облегчить процесс ее монтажа на опорной стойке. Шарнирами могут стать подшипники. Таким образом вы снизите вероятность образования рывков в процессе смещения
- для обработки стоит использовать заводской ручной фрезер. Чтобы его зафиксировать на раме нужно применять жесткий хомут с возможностью изменения внутреннего диаметра.
Все направляющие нужно отшлифовать, чтобы получить минимальный показатель погрешности по размерам. Благодаря этому увеличится качество реализации работ.
Копировальные ролики или щупы стоит купить заводские. К ним предъявляют особые требования по точности конфигурации устройства.
Важным моментом в изготовлении оборудования своими руками можно назвать правильный подбор компонентов, а также проверку степени их согласованности между собой.
После этого нужно еще раз проверить размеры составляющих частей оборудования. Сборку начинают с качающейся рамы. По фактическим габаритам создается и рабочий стол, и монтируемые опорные стойки. По окончанию установки нужно проверить размеры конструкции. Лишь после всех этих работ можно приступать к монтажу копировального щупа и ручного фрезера.
Обязательно учтите в работе максимальные и минимальные габариты заготовки, а также материал изготовления.
Технические характеристики
Технические характеристики копировально-фрезерных станков определяют его функциональные возможности. Поэтому при выборе оборудования необходимо учитывать следующие технические параметры:
- габариты и форму;
- вес;
- тип питания;
- наличие числового программного управления;
- размеры рабочего стола;
- мощность электрического двигателя;
- количество шпинделей.
Кроме этого, расширить функциональные возможности копировального устройства можно посредством дополнительных узлов и элементов, к которым относятся:
— поворотный рабочий стол;
— поворотные тиски.
Эти элементы дают возможность обрабатывать заготовки под разными углами.
Основные операции, выполняемые на станках
Копировально-фрезерные станки производят фрезеровку металлической заготовки, считывая заданную форму с эталонной детали при помощи копировального инструмента. Фрезеровальное устройство позволяет фрезеровать поверхность заготовки. Для копира используют деталь-эталон, на основании которой устройство копирует контуры на заготовку.
Копировально-фрезерное оборудование используется для следующих операций:
- создание орнаментов, фигурных надписей, узоров и контуров;
- фрезерование по контуру;
- гравировка поверхности.
Оборудование промышленной группы имеет более широкие возможности и используется для создания сложных фигур и узоров на любых плоскостях.
Как выбрать копировально-фрезерный станок?
Перед тем как купить копировально-фрезерное устройство необходимо определить перечень необходимых операций. Далее определяются оптимальные технические характеристики, а также конструктивные особенности.
Важно определить главные параметры, которыми следует руководствоваться при выборе модели копировально-фрезерного станка. Прежде всего, нужно определить габариты устройства и размеры рабочего стола, на котором крепятся и обрабатываются заготовки.
В случае если станок будет использовать не часто, то необязательно выбирать дорогое брендовое оборудование. Большинство бюджетных моделей обладают необходимым количеством функций. При этом не требуют больших вложений при покупке, а также недорогие в обслуживании и эксплуатации. Стоит помнить, что высоким уровнем производительности и функциональности обладают только оборудование промышленного класса. При этом отмечается большое количество потребляемой электроэнергии.
Также необходимо обратить внимание на комплектацию и конструктивные особенности. От этого зависит, полноценно ли будет использоваться устройство. Современные модели «из коробки» укомплектованы необходимыми узлами и приспособлениями, которые делают оборудование копировально-фрезерной группы многофункциональным.
Часто производители ограничивают возможности оборудования, не устанавливая необходимые узлы и элементы. При этом перед покупкой следует убедиться возможно ли докупить необходимы узлы у того же производителя. Использование неоригинальных деталей, узлов или устройств может привести к нарушению работы всего станка, а также к возникновению аварийных ситуаций.
