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

Назначение и характеристики копировально-фрезерного станка. Устройство и разновидности такого станка, а также его изготовление своими руками.

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. Подумайте — какую компоновку лучше выбрать: горизонтальную или вертикальную. Во-первых, от этого зависит удобство работы, а также загрузки и выгрузки обрабатываемых деталей. 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).

Несколько примеров

Пантограф
stanok-dlya-vyrezaniya-bukv-iz-dereva-zanimaetsya-konturnoy-rabotoy

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
Контурное фрезерование

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
Объемное фрезерование

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
фреза

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
duplicarver_3_1

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.

Чертеж 1 — устройство пантографа

устройство пантографа.

Чертеж 2 — схема фрезера, установленного на пантографе
Чертеж 3 — каретка для установки фрезера на плоско-копировальном устройстве

каретка для установки фрезера

Видео: презентация самодельного копировального станка

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. Его можно с успехом применять с целью художественного оформления загородной усадьбы, хозяйственных построек, детских площадок и других сооружений. Ювелирная, казалось бы, работа будет выполняться играючи и с высоким качеством.

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.

Назначение станка

как сделать копировально фрезерный станок по дереву своими руками

Фрезерование является одним из традиционных способов обработки. С помощью такого подхода можно осуществить обработку разной чистоты простой и фасонной поверхностей. Фрезерные станки подходят для соответствующей обработки планок или, например, рычагов, которые могут иметь простую и сложную конфигурацию контуров.

Приступаем к работе

В качестве основания мастер использует лист МДФ. Также можно использовать и фанеру.

К нижней части основания токарного станка прикручиваем на саморезы два деревянных бруска. В основании вырезаем два параллельных паза.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

На следующем этапе изготавливаем заднюю бабку. Устанавливаем данный узел на площадку, которую крепим к основанию.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Дополнительно крепим две направляющие.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Далее изготавливаем крепление для электродрели. Устанавливаем его на основание станка.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Устанавливаем шпильку (ходовой винт), чтобы можно было перемещать площадку с задней бабкой.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

В завершении останется только изготовить инструмент с двумя резцами. Верхний — для обработки заготовок, нижний — копирует форму шаблона.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

В патрон дрели автор устанавливаем крепление для удержания заготовки.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Прижимной упор в задней бабке тоже самодельный. Изготовлен из куска шпильки и подшипников.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Копировальный шаблон крепится к направляющему бруску и прижимается деревянной планкой.

Как сделать копировальный токарный станок по дереву

Подробный процесс изготовления копировального токарного станка по дереву вы можете посмотреть в видеоролике ниже. Идея автора YouTube канала FACIL LH.

Оцените запись

[Голосов: 19 Средняя оценка: 3.7]

Фрезерно – копировальный станок, характеристики

Проблема фрезерно-копировального станка - неточность

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.

Необходимо применять жесткие конструкции

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.

Возможность масштабирования копии по отношению к оригиналу

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.Четкое соответствие в трех плоскостях шаблона и копира

Только такой станок будет работать полноценно и точно.

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.

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

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).

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
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.

Правила техники безопасности

Поскольку инструмент является и электрическим, и режущим, он требует аккуратной эксплуатации и соблюдения элементарных правил техники безопасности.

Правила техники безопасности включают в себя:

  • Возможности копировального станкаРазмещать аппарат в помещении следует таким образом, чтобы к нему был свободный доступ.
  • Само помещение должно быть хорошо проветриваемым.
  • Перед включением нужно убедиться, что поверхность стола свободна он лишних предметов и ничего не мешает работе устройства.
  • Все крепления, особенно фреза, должны быть надежно закреплены и не болтаться.
  • Электродвигатель должен быть заземлен и не иметь повреждений.
  • Нельзя прикасаться руками к вертящимся валам до полной их остановки.
  • Любые ремонтные работы проводятся только при выключенном приборе и отключенном от электросети двигателе.
  • Стоять во время работы нужно на резиновом коврике.
  • После получаса непрерывной работы, необходимо выключить станок и дать деталям остыть.

Знание и соблюдение простых мер безопасности предотвращает травмы, порезы, ушибы, а иногда спасает жизнь.

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

Станок плазменной резки металла с ЧПУ
Описание станка плазменной резки металла с ЧПУ

Стационарная циркулярная пила своими руками
Пошаговая инструкция по изготовлению стационарной циркулярной пилы своими руками

Фрезер из болгарки своими руками
Варианты изготовления фрезера из болгарки своими руками

Технические характеристики

У каждой модели имеются свои конкретные цифры по параметрам. Следующие технические характеристики важны для моделей любого вида:

  1. Вес.
  2. Мощность электродвигателя и скорость его работы.
  3. Вертикальный ход стола, по максимуму.
  4. Поперечный ход стола.
  5. Продольный ход стола.
  6. Определение габаритов по рабочей поверхности стола.
  7. Рабочая поверхность стола изделия, которое копируется.
  8. Диаметр наибольшей окружности.
  9. Масштаб копирования.

Станки оснащают дополнительными инструментами, способствующими созданию различных форм. Использование шаблонов упрощает работу.

внешний вид копировально-фрезерных станков

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Пантограф для фрезера: материалы

Для того чтобы изготовить пантограф своими руками, потребуются следующие материалы:

  • Квадратный металлический профиль 12×12
  • Подшипник 180201.
  • Втулки под наружную обойму подшипника.
  • Пальцы по внутреннему размеру подшипника и резьбой М12.
  • Гайка М12.
  • Болты М6×45
  • Гайки М6.
  • Втулка под закрепление копира.
  • Профильная труба 40×40
  • Петля металлопластикового окна.
  • Краска.
  • Малярный скотч.
  • Металлическая пластина.
  • Винт для фиксации копира.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...