Создание фрезерно-копировального станка в домашних условиях

Классификация копировально-фрезерных станков

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

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

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

Виды фрезерных станков

Собственноручная сборка оборудования в домашних условиях

Токарный станок

Станок по дереву своими руками

Для того, чтобы собрать небольшой копировальный станок для дерева собственноручно, вам понадобится приложить определенные усилия и терпение, а также вложиться финансово (порядка 7-7,5 тысяч рублей). Но это в разы меньше, чем затраты, которые ждут вас, если приобретать готовый вариант.

Для того чтобы изготовить копир для токарного станка по дереву вам понадобятся следующие составляющие, которые будут необходимы в проессе изготовления:

• электрический двигатель мощностью, приблизительно в 800Вт;
• металлический вал с насадкой для смены распилочного полотна;
• металлически профиль квадратного сечения, металлические уголки;
• деревянный лист;
• мебельные направляющие;
• металлический маркер;
• крепежные материалы.
• сварочный аппарат, болгарка.

Для начала потребуется изготовить металлические направляющие.

Они позволят перемещать всю конструкцию копира в продольной плоскости. В данном случае используется два металлических уголка, которые переворачиваются вниз острой стороной. Между собой уголки свариваются на куски металлического профиля.

Такой подход позволяет обеспечить необходимую механическую прочность и исключить возможность прогибания направляющих под весом копира. На практике для изготовления продольных направляющих может подойти любой другой металлический профиль, главное, чтобы его механические параметры позволяли осуществлять поставленные задачи.

В данном случае для изготовления базы будущего копира использовался деревянный ящик и доска. Доска имеет размер, позволяющий перемещаться внутри ящика в перпендикулярной плоскости.

Для закрепления и последующего перемещения используются обычные мебельные направляющие.

К доске сверху крепится двигатель. В данном случае мощность электрического двигателя составляет 800Вт, а скорость 3000 оборотов в минуту. В зависимости от потребностей Вы можете применить двигатель с другими параметрами.

Далее на доске следует закрепить вал на таком расстоянии, чтобы ременная передача нормально соединяла два шкива, один из которых расположен на конце вала двигателя, а второй на конные вала распилочного полотна. Здесь применяется самодельный вал с одним подшипником.

Из металлического профиля квадратного сечения нужно изготовить П-образную конструкцию. В верхней части П-образной конструкции к горизонтальной планке приваривается специальный металлический держатель квадратного сечения. Длина держателя должна быть меньше длины маркера.

Для закрепления маркера в держателе на верхней пластине просверливаются отверстия. Поверх каждого отверстия наваривается металлическая гайка, в которую вкручивается болт. Двух болтов будет вполне достаточно для надежной фиксации. Регулируемый маркер очень удобен при смене распилочных дисков разного диаметра.

Достаточно просто установить нужный диск и при помощи отвеса выровнять маркер по уровню края диска. Крепление маркера должно соответствовать положению распилочного диска во всех плоскостях. Это позволяет простым перемещением маркера по заготовленному шаблону соосно перемещать диск по вращающейся заготовке.

Весь станок собирается из двух швеллеров и металлических уголков для ножен. На которых закрепляется двигатель, вращающий деревянную заготовку. В данном случае применяется электрический мотор мощностью 1200Вт.

В качестве рамы можно использовать старую раму от какого-нибудь другого станка. Для удобства работы двигатель лучше разместить на съемной металлической пластине, которая позволяет перемещать конструкцию с заготовкой, как в вертикальной плоскости, так и в горизонтальной.

Прижимная бабка изготавливается из четырех металлических пластин в форме прямоугольного параллелепипеда. В торцевые стенки прижимной бабки ввариваются две гайки, в которые вкручивается металлический винт. На конце винта устанавливается конус с патроном.

В случае, когда вам нужно исключить возможность загрязнения окружающего пространства опилками от работы станка или максимально уменьшить процент загрязнения, следует изготовить вытяжку.

Распилочный диск накрывается металлическим кожухом, к которому присоединяется гибкий гофрированный шланг и компрессорная установка для создания воздушного потока заданной мощности.

Видео: изготовление копира для токарного станка по дереву.

Принцип работы устройства

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

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

Копировально-фрезерный станок с ЧПУ

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

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

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

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

Принцип работы копировально-фрезерного станка

Станок по дереву Proma DSL-1200

Рассматриваемая модель предназначена для обработки деревянных изделий, которые могут применяться в качестве декоративных элементов. Отличительной чертой конструкции специалисты называют наличие двух резцов:

1. Первый предназначен для обработки заготовок цилиндрической формы, за один проход можно снимать более 10 мм. За счет первого резца можно получить круглую заготовку, как и на обычном токарном станке.
2. Второй резец предназначен для работы по копиру. Именно он позволяет изготавливать различные изделия по копиру.

Эта модель станка может применяться для работы с большими заготовками. Для этого конструкция оснащается люнетом, который крепится на штанги, выступающие в качестве направляющих. Установленная планшайба позволяет обрабатывать многогранные изделия.

Основные характеристики модели:

1. Установленный электрический двигатель работает от трехфазной сети с напряжением 380 В. Именно поэтому станок не приобретается для установки в частной мастерской.
2. Максимальная длина заготовки составляет 1200 мм.
3. Компоновка представлена сочетанием двух колон, между которыми размещается заготовка. Отметим, что станок обладает компактными размерами, за счет чего он не занимает много места в мастерской.

Недостатком этого предложения, как и многих других, можно назвать довольно высокую стоимость.

Варианты фрезеровки

Фрезеровка на копировальном станке может осуществляться одним из двух методов:

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

Методы фрезерования

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

Что это такое и для чего она нужна?

Копировальная втулка – кольцо, скользящее по кромке шаблона. В результате фреза точно повторяет заданный контур и не пересекает линии разметки. Невозможно ровно резать заготовку, направляя инструмент вручную, тем более сделать несколько совершенно одинаковых деталей.

Копировальная втулка состоит из кольца и фланца. Ось симметрии приспособления, совпадает с осью вращения шпинделя. Фланец выполняется по размеру отверстия опорной плоскости фрезера, и крепится на нее. Когда на корпус с двигателем надавливают, рабочая часть инструмента опускается по направляющим, перпендикулярно опорной подошве.

Фреза оказывается ниже подошвы, и врезается в обрабатываемую деталь. Копировальное кольцо упирается боковой поверхностью в торец шаблона, не пуская инструмент за его границы. Используя трафарет, можно вырезать на детали рисунок любой сложности. Достаточно пройти по контуру фрезой, затем зачистить всю площадь занижения.

Справка! Необработанными остаются только углы, в которые не заходит вращающийся инструмент. Их приходится убирать стамеской вручную.

Процесс создание станка своими руками

Чертежи самодельного мини-фрезерного станка по дереву

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

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

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

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

Копировально-фрезерный станок — устройство

• рабочая поверхность;
• станина;
• фрезерная головка.

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

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

Пантограф

Самодельный пантограф — чертеж

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

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

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

Модель с плоскопараллельным механизмом

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

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

Копировально-фрезерный станок с плоскопараллельным механизмом

Модель для объемной фрезеровки

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

Копировально-фрезерный станок для объемной фрезеровки

Дупликарвер-2

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

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

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

Дупликарвер-2

Дупликарвер-3

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

Другие функциональные детали

Их перечень таков:

• Опорная плита. Гасит волны упругости.
• Плата привода для погашения вибраций.
• Гребенчатые упоры (гребёнки). Нужны для нейтрализации вертикальных вибраций заготовки.
• Статичный боковой упор. Гарантирует правильную подачу детали и глубину её горизонтальной обработки.
• Уловитель пыли.

Привод

Проём для размещения привода лучше сделать круглым, так у станка будет меньше вибраций в работе. Двигатель не должен контактировать с плитой.

Установка привода в данную плиту такова:

Плату привода лучше создавать из текстолита или стеклотекстолита плотностью минимум 1,5 см.

Для плиты применяется толстая фанера (1,9 см), обработанная вибропоглощающим средством.

Плату и плиту отделяет зазор 0,5 – 1мм. Желательно наличие крепёжных лап у двигателя, причём они должны выходить за пределы корпуса. Так фреза сможет двигаться вверх. Для её монтажа используются длинные болты мотора. Вынос фрезы обеспечивается так: между корпусом двигателя и подушкой подвеса на болты надеваются по очереди стальные шайбы с резиновыми прокладками.

Упор

Подходящий материал для упора – плотная фанера (от 2 см). Требуется просверлить 3-5 отверстий под гребёнки и подъёмы. Первые два находятся в 5 мм от крайних сторон выреза для фрезы. Другие – через 2,5-3 см. Позиции упоров зависят от параметров и качества заготовки.

Схема бокового упора такова:

Он может иметь такую конфигурацию:

Элементы системы

• Ведро на 15-20 л., имеющее плотную крышку и накидные защёлки.
• Патрубок 1 – входной. Диаметр – 2 см. Его окончание скашивается на 45 градусов и поворачивается на 25 градусов во внешнюю сторону. Оно ставится в 2 см от борта ёмкости.
• Патрубок-2 – вытяжной. Диаметр – 3 см. Ставится строго по вертикали ведра. Его отборное окончание заужено до 1,5-2 см.
• Пылесос.

Гребенки

Для гребёнок применяется дуб или орех, без грибков и дефектов. Они делаются с правой и левой стороны для удобства подачи заготовки.

Чертёж:

Длина первого зуба уменьшена на 3 мм. Причина – выполняет функцию отбойной пружины для целого гребня. Без этого может возникнуть поломка.

Гребни крепятся к упору с помощью специального болта через щелевую дырку.

Нерабочий элемент фиксируется саморезом к этому же упору через отверстие D7.

Для работы гребёнка ставится так, что контактировать с заготовкой всеми зубами, кроме начального. Затем она закрепляется барашком.

Преимущества станков с ЧПУ

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

Преимущества станков с ЧПУ

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

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

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

Видео по теме: Копировальный станок своими руками

Публикации по теме

Описание станка плазменной резки металла с ЧПУ

Пошаговая инструкция по изготовлению стационарной циркулярной пилы своими руками

Варианты изготовления фрезера из болгарки своими руками

Изготовление токарного станка

токарно-копировальный самодельный станок
Самая примитивная модель токарного станка изготавливается из обычной дрели. Но это не единственное решение. Основные части будущего устройства:

• станина;
• передняя и задняя стойки (бабки);
• электромотор;
• ведущий и ведомый центры;
• упор для инструмента.

Станина — это база для размещения всех элементов и механизмов. Поэтому она выполняется из толстого бруса дерева или металла. Передняя бабка надежно фиксируется на основании, на нее будет закрепляться деталь. В передней стойке размещается устройство, передающее движение от электромотора на ведущий центр и далее на деталь.

Задняя стойка (бабка) перемещается по направляющей на станине, она удерживает свободный конец заготовки. Между бабками размещается упор для инструмента. Бабки должны располагаться строго по единой оси.

Для станка, сделанного своими руками, подойдет электродвигатель мощностью 200 — 250 Вт, оборотистостью не более 1500. Если же планируется обрабатывать крупные детали, требуется более мощный двигатель.

На шкив электромотора надевается планшайба, которая фиксирует большие заготовки. Планшайба содержит острия, на которые набивается деталь. Противоположный конец детали фиксируется уголком.

Чтобы превратить обычный токарный станок в копировальный, требуется дополнительное устройство — копир.