Копировально-фрезерный станок: конструкция, модели, изготовление своими руками

Особенности эксплуатации и техника безопасности

Принцип работы копировально-токарного оборудования прост:

в горизонтальном положении зажимается заготовка будущего изделия;
запускается станок, который вращает заготовку вокруг оси;
резец снимает с заготовки лишнюю древесину, придавая ей необходимую форму.

Чтобы избежать травматизма при работе необходимо соблюдать основные правила техники безопасности:

Не выставлять и не снимать заготовку с работающего оборудования.
Не облокачиваться и не прижиматься к станку во время работы.
Стружку удалять только специальной щеткой.
При работе станок не должен оставаться без присмотра.
Мастер должен работать в защитных очках, чтобы стружка не попадала в глаза.

Токарный агрегат с копиром успешно используется как на крупных серийных производствах, так и в домашних мастерских для изготовления одинаковых изделий. Такой станок можно изготовить самостоятельно, имея ненужный ручной фрезер, лист фанеры и горизонтальные бруски определенного размера.

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.

Читать также: Набор для откручивания сорванных болтов

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).

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.

Основные изделия

На сегодняшний день существует огромное количество предметов, которые можно сделать с помощью станка ЧПУ, таких как:

Уникальная мебель из различных материалов, включая ценные породы дерева.
Сувениры: различные шкатулочки, рамочки для фото, статуэтки и прочее.
Рекламная продукция: красивые массивные буквы, таблички и т.д.

Давайте более детально разберем каждый из предложенных вариантов.

Дизайнерская мебель. Она окружает нас повсюду: спальные комнаты, кухня, детская. Современное мебельное производство очень продумано и имеет высокую точность.

Шаги для создания изделия на станке ЧПУ:

Разработка эскиза. Для данного пункта существует большое количество программ, которые помогают виртуально моделировать обстановку. Для того, чтобы создать 3х мерный макет рисунка используйте вычислительные программы, такие как САПР. Подготовленные компьютерные файлы дадут возможность получить мебельное изделие на фрезерном станке ЧПУ.
Подготовка модели для станка. Готовый эскиз в 3D – базисе для изготовления любого комплекта деталей. К данному эскизу необходимо добавить функцию луча (вектор, который будет отвечать за направление фрезы относительно заготовочной детали). Существует также автоматическая формировка модели, которая является достаточно удобной и поможет сэкономить ваше время. Современное оборудование упрощает процесс изготовления, и передает даже самые маленькие и трудные линии.
Подборка типа режущих инструментов, настройка мощности и режима обработки.
Загрузка файлов в память машины, установка инструмента для резки, закрепление заготовки и запуск производства. Дальнейшую работу фрезерный станок ЧПУ делает самостоятельно по уже заданной программе.
Окончательная сборка. Займет незначительное количество времени, нет надобности подгонки деталей.

Сувенирная продукция. Это могут быть следующие сувениры:

шкатулочки из дерева, которые можно украсить орнаментом;
коробки для бисера или швейных принадлежностей;
ящички для украшений;
иконы и многое другое.

Наиболее популярными продуктами среди сувениров являются те изделия, которые изготовлены по 3D или 2D векторным рисункам.

Также сейчас массово внедряются в производство многошпиндельные станки (2-16 шпинделей).

Рекламная продукция. Ее создание – это актуальный на сегодняшний день вид деятельности, в котором большую популярность имеет применение фрезерных станков с числовым программным управлением. Такие машины отлично справляются с такими задачами, как производство световых коробов, стендов, панна, фигурных надписей и наружных рекламных вывесок, а также с приготовлением конструкций для выставок.

ЧПУ станок помогает выполнять следующие операции, которые связаны с рекламной продукцией:

раскрой дерева, акрила и прочих материалов;
гравировка/вырезка массивных надписей;
создание логотипа, эмблемы;
изготовление табличек, подставок и др.

Подводя итоги, можно сказать, что количество изделий, который можно сделать на фрезерном ЧПУ станке огромное количество. От вас лишь требуется оборудование, желание работать и небольшой опыт.

Разработка конструкции

Перед началом изготовления следует определиться с типом самого станка, который необходим для конкретного мастера. У каждого могут быть свои предпочтения. Возможно, что для работы можно обойтись обычным ручным фрезером. Разные фирмы выпускают разнообразный электрический инструмент.

Он оснащен необходимыми приспособлениями и специальными шкалами. С их помощью умелый специалист может изготавливать самые разные типы деталей.

Для пользователей электрических ручных фрезеров выпускают наборы фрез. Достаточно подобрать необходимый инструмент, чтобы наладить производство оригинальных и однотипных деталей.

Важно! Довольно часто при изготовлении стационарного оборудования за основу используют ручной фрезер. Сравнительно недорогое изделие нетрудно приспособить в соответствующих оправках и направляющих.

2 Конструкция станка

Фрезерный станок Дупликарвер использует в работе режущий твердосплавный инструмент – фрезу. Она воспроизводит на изделии поверхность или контур копира.

Станок токарно-фрезерный по дереву с копиром ТФС-1550

Это задающее устройство станка обладает гидравлической, механической и пневматической связью с системой слежения, отвечающей за направление фрезы. С одной стороны она действует на усилительное устройства, с другой – оказывает воздействие на исполнительный орган.

Копиром выступает плоский шаблон, контурный чертеж, эталонная деталь, пространственная модель. Копировальное устройство – фотоэлемент, палец, ролик или щуп. Образцами могут быть детали, изготовленные из древесины, пластмассы или металла. Копир и обрабатываемая заготовка располагаются на вращающемся столе.

Скорость перемещения следящего устройства определяет точность профиля и шероховатость поверхности изделия. Может достигаться точность 0,02 мм и шероховатость №6. Привод станка Дупликарвер совершается от электродвигателя и силового гидроцилиндра.

Пантограф, позволяющий копировать изделия в установленном масштабе, имеет направляющий палец, располагающийся на оси и перемещающийся по копиру, а также инструментальный шпиндель и ось вращения.

Образцы изделий выполненных на копировально-фрезерных станках

Когда палец перемещается по копиру, шпиндель на заготовке описывает необходимую геометрическую форму. Масштаб определяет пантограф пропорциями плеч. Дополнительно может использоваться ЧПУ.

2.1 Виды копировально фрезерных станков

По виду привода:

фотокопировальные, гидро- и электрофицированные, с механической подачей;
много- и одношпиндельные агрегаты с круглым и прямоугольным столом;
универсальные устройства с пантографом, находящимся вертикально на поворотном рукаве;
с пантографом, необходимым для функционирования в 2 и 3 измерениях.

Встречаются мини и полноценные версии. Подобные устройства могут быть оснащены ЧПУ.

Можно также выделить еще группы устройств, отличающихся по прижиму заготовки и уровню автоматизации:

настольный или ручной самодельный станок с механическим прижимом профиля позволяет рассверливать отверстия разной формы с использованием шаблона;
автоматический станок с пневмоприжимом профиля – чаще всего используется для изготовления алюминиевых конструкций; может иметь ЧПУ;
автоматический станок с пневматическим прижимом профиля и 3-шпиндельной насадкой, необходимой для рассверливания тройных отверстий (остальные устройства лишены такой возможности); может иметь ЧПУ.

2.2 Изготовление станка своими руками

Самодельный копировально фрезерный станок можно сделать в домашних условиях своими руками. Конечно, такое мини оборудование не сможет работать на уровне с промышленными образцами, но оно вполне способно создавать качественные копии.

Самодельный копировально-фрезерный станок

Самодельный деревообрабатывающий с ЧПУ копировально фрезерный станок можно изготовить с применением системы тяг, электродвигателя с зажимным патроном, необходимым для фрезы.

Типовой конструкцией устройства, изготавливаемого своими руками, является:

рабочий стол;
несущая рама;
фрезерная головка.

2.3 Работа копировально-фрезерного станка Дупликарвер (видео)

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.

Техника безопасности при работе с токарно-копировальным станком

Соблюдение советов специалистов при работе с токарным копировальным станком даст возможность избежать многочисленных неприятных ситуаций и повреждений:

Всегда проверяйте крепления элементов и защитных деталей.
Со станка необходимо убирать лишние предметы.
Инструменты должны лежать на своих местах.
Режущий инструмент проверяется на правильность заточки и исправную конструкцию.
Подача оснастки осуществляется плавно и без нажима, только после набора полной частоты вращения.

При возникновении любых неисправностей рекомендуется обратиться к специалисту или тщательно осмотреть все узлы.

2 Конструкция станка

Станок токарно-фрезерный по дереву с копиром ТФС-1550

Образцы изделий выполненных на копировально-фрезерных станках

2.1 Виды копировально фрезерных станков

По виду привода:

фотокопировальные, гидро- и электрофицированные, с механической подачей;
много- и одношпиндельные агрегаты с круглым и прямоугольным столом;
универсальные устройства с пантографом, находящимся вертикально на поворотном рукаве;
с пантографом, необходимым для функционирования в 2 и 3 измерениях.

Встречаются мини и полноценные версии. Подобные устройства могут быть оснащены ЧПУ.

Можно также выделить еще группы устройств, отличающихся по прижиму заготовки и уровню автоматизации:

настольный или ручной самодельный станок с механическим прижимом профиля позволяет рассверливать отверстия разной формы с использованием шаблона;
автоматический станок с пневмоприжимом профиля – чаще всего используется для изготовления алюминиевых конструкций; может иметь ЧПУ;
автоматический станок с пневматическим прижимом профиля и 3-шпиндельной насадкой, необходимой для рассверливания тройных отверстий (остальные устройства лишены такой возможности); может иметь ЧПУ.

Это могут быть мини или полноразмерные станки.

2.2 Изготовление станка своими руками

Самодельный копировально-фрезерный станок

Типовой конструкцией устройства, изготавливаемого своими руками, является:

рабочий стол;
несущая рама;
фрезерная головка.

Настольный копировально фрезерный станок для резьбы по дереву с ЧПУ своими руками должен оптимизироваться под конкретные цели, которых необходимо достичь, например, для нанесения резьбы. Понимая, какие детали предстоит обрабатывать, следует выполнять расчеты размеров, мощности и так далее. Тогда изготовленный станок своими руками позволит реализовывать необходимые задачи.

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.

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.

Некоторые советы при изготовлении станка своими руками

Самодельный копировальный станок не отличается точным управлением, что приводит к снижению качества изготовленных с его помощью деталей. Особенно ярко проявляются все недочеты при смене направления фрезы или во время активной работы агрегата, что сопровождается вибрацией во всей плоскости конструкции. Устранить данные дефекты практически нереально. Поэтому рекомендуется создавать узкопрофильные агрегаты, которые направлены на обработку только каких-то одних деталей.

Также во время изготовления самодельного копировального станка следует обращать внимание на вес и габариты обрабатываемых деталей. Чем они больше, тем массивнее должна быть несущая рама оборудования

Это позволит поглотить все образовавшиеся вибрации и обеспечит достаточный запас прочности, что сделает созданный станок своими руками долговечным и надежным.

Также необходимо не забывать, что узел, который соединяет фрезу с копирующим щупом, должен быть прочным и надежным

Очень важно, чтобы их плоскость и поверхность рабочего стола полностью совпадали. В результате созданная конструкция жестко устанавливается на несущей раме

Также она должна свободно перемещаться по рабочей поверхности во всех нужных направлениях.

Используя такие советы очень легко собственноручно создать копировальный станок. Но следует не забывать, что его область применения ограничена. Если требуется обработка деталей разного типа и размера, лучше приобрести универсальное оборудование, которое изготовлено в заводских условиях.

Расположение органов управления гравировальным станком 6Л463

Расположение органов управления гравировальным станком 6л463

Перечень органов управления гравировальным станком 6Л463

Рукоятки зажима кареток установки масштабов копирования пантографа
Трейсер (ощупывающий палец) ощупывающего устройства
Эксцентрик регулировки натяжения ремней привода
Гайка зажима стола копира
Рукоятка вертикального перемещения шпинделя
Выключатель местного освещения
Маховик продольного перемещения стола изделия
Рукоятка зажима стола изделия в продольном направлении
Рукоятка зажима стола изделия в поперечном направлении
Маховик вертикального перемещения стола изделия
Маховик поперечного перемещения стола изделия
Рукоятка зажима стола в вертикальном направлении
Кнопка «Стоп»
Переключатель направления вращения шпинделя
Кнопка «Пуск» (КиП)

Какие комплектующие элементы и материалы нужны в работе

Для создания силовых компонентов применяется стальные уголки и трубы, имеющие минимальную плотность стенок 2 мм. Их варианты соединения: сварка или винты. Все металлические компоненты покрываются грунтовкой и краской, чтоб быть защищёнными от коррозии.

Для столешницы и некоторых других элементов подходят прочные классы ДСП и фанера. Они стойки к влаге, температурным скачкам и другим опасным факторам.

Электродвигатель

Он нужен, когда планируется создания небольшого фрезера с ЧПУ. Его важнейшим параметром является мощность. Лучше применять аппарат на 1100 Вт. Он позволит применять разнообразные фрезы.

Также можно использовать мотор от ручных электроинструментов: дрели, перфоратора или болгарки.

Тип двигателя

Для оптимальной работы можно базировать станок на асинхронном агрегате с тремя фазами. Тогда фрезер будет подключаться к сети, ориентироваться на специальную схему. В ней действует алгоритм «звезда – треугольник». За счёт этого двигатель запускается плавно и позволяет станку работать на максимальной мощности.

Если такой мотор подключить к сети с одной фазой, то он потеряет 50% своего КПД. Если сеть не позволяет проводить такой вид подключения, тогда используют 1-2 фазный мотор.

https://youtube.com/watch?v=SrjCu2i7wRw

Описание узлов гравировального станка 6Л463

Гравировальный копировально-фрезерный станок с пантографом модели 6Л463 выполнен в виде одноколонной конструкции с вертикальной осью шпинделя и горизонтальным расположением столов изделия и копира.

Станина снабжена вертикальными направляющими, по которым перемещается консоль, несущая рабочий стол станка. Относительно консоли рабочий стол может перемещаться в продольном и поперечном направлениях. На верхних горизонтальных направляющих станины устанавливается каретка, несущая пантограф и стол копира.

Пантограф станка выполнен в виде легких рычагов и служит только для передачи движения от трейсера к шпинделю.

Шпиндель станка монтируется в специальном кронштейне, связанном при помощи рычагов со станиной.

В качестве привода вращения шпинделя используется электродвигатель и ременная передача. Изменение скорости вращения шпинделя производится при помощи ступенчатых шкивов.

Общая компоновка и принцип работы станка 6Л463

Компоновка станка характеризуется вертикальным расположением шпинделя и горизонтальным расположением рабочих поверхностей столов.

Узлы станка смонтированы на жесткой станине. По вертикальным направляющим станины перемещается консоль, несущая на себе салазки и стол изделия. По горизонтальным направляющим станины перемещается стойка пантографа. На станине закреплены подвеска и привод шпинделя.

Обрабатываемая деталь закрепяяется на cтоле изделия, а копир, по которому ведется обработка, закрепляется на столе копира. Формообразующими движениями являются перемещения пантографа. Перемещения столов — установочные.

Станина

Станина и основание являются основными корпусными деталями, на которых монтируются узлы станка.

На левой стенке станины имеются вертикальные направляющие, по которым перемещается консоль со столом изделия.

На задней стенке станины устанавливается кронштейн, удерживающий рычаги шпинделя и привода. Кроме этого на задней стенке устанавливается электродвигатель привода, а в нише монтируется электроаппаратура.

Стол копира

Стол копира 10 (Pиc.10) предназначен для установки копиров, по которым ведется обработка. Стол копира установлен на стойке пантографа. Поворот стола вокруг вертикальной оси осуществляется вручную. Установка величины угла разворота стола копира осуществляется по лимбу, фиксация — рукояткой. Стол копира снабжен пазами типа «ласточкин хвост», которые служат для установки шрифта. Кроме этого в нем имеется Т-образные пазы, которые могут быть использованы для установки различных приспособлений. Стойка вместе со столом копира и пантографом может перемещаться по горизонтальным направляющим станины, что позволяет установить шпиндель в пределах плоскости стола изделия при различных масштабах копирования. Фиксация стойки осуществляется двумя болтами.

Пантограф

Пантограф (Рис.10) осуществляет на станке копирующее движение. Копирование с помощью пантографа (шарнирного параллелограмма) построено на принципе геометрического подобия треугольников и осуществляется по нижеприведенной схеме;

Пантограф гравировального станка 6л463

Копирующее движение на станке осуществляется шарнирным четырехзвенным-пантографом (рис. 10). При помощи кареток 43, 46, имеющих пазы типа «ласточкин хвост», пантограф соединен с корпусом шпинделя и с кареткой 47. Шарнирные соединения пантографа и подвеска кареток 43, 46 собраны на радиально-упорных подшипниках с предварительным натягом, что увеличивает жесткость и точность пантографа. Изменение передаточного отношения пантографа (масштаба копировании) производится перемещением кареток вдоль плеч 51, 52 пантографа, на которых нанесены деления. Трейсер (ощупывающий палец) 48 скользит в отверстии головки и с помощью пружины прижимается к шаблону. Трен-сер, в зависимости от высоты шаблона, устанавливается на различной высоте от плоскости стола копира. Стол копира 49 устанавливается на плоскости каретки 47. Относительно каретки стол может быть повернут под любым углом в пределах ±30°, или развернут па 90. Стол снабжен пазами типа «ласточкин хвост», которые служат для установки шрифта. Кроме этого в нем имеются Т-образные пазы, которые могут быть использованы для установки различных приспособлений. Каретка вместе с пантографом и столом копира может устанавливаться в различных положениях на станине, перемещаясь по ее верхним направляющим. Это позволяет установить шпиндель в пределах плоскости стола изделия при различных масштабах копирования.

Пантограф для фрезера: принцип работы

Принципиальная схема пантографа выглядит довольно просто. Она представляет собой квадрат, разделенный пополам. Все соединения на шарнирах, поэтому все стороны подвижны, и квадрат при воздействии легко превращается в ромб. Нулевая точка, расположенная в одном из углов квадрата, закрепляется жестко. Относительно ее конструкция может видоизменяться, превращаясь в ромб. В середине квадрата устанавливается режущий инструмент. В противоположном углу квадрата по диагонали закрепляют копир. Расстояние от нулевой точки до фрезы составляет некую величину А, а до копира 2А. Это дает масштаб 2:1. Линейный размер длинных и коротких сторон пантографа тоже должен отличаться друг от друга в 2 раза.

Устройство циркулярной пилы

Устройство циркулярной пилы, как и большинство стационарных станков, состоит из таких основных частей:

Станина или основание;
Двигатель – чаще всего это асинхронный электродвигатель;
Ременная передача — шкивы и передаточный ремень;
Рабочий вал циркулярной пилы;
Рабочий стол;
Устройства безопасности;
Электрооборудование.

Вся схема компоновки устройства основана на массивной станине или основании. Это может быть цельная деталь отлитая из алюминия чугуна, или иметь вид рамы — корпуса, собранного из обрезков труб или уголков. Самодельный станок, предпочтительнее сделать из обрезков профильных труб, например, можно использовать квадратные профильные трубы 25х25 мм или прямоугольный профиль 20х40 или 25х50.

Рабочий стол необходим для того чтобы заготовка во время работы была в одной плоскости. Стол циркулярки делается по возможности широким, так, чтобы можно было спокойно опереться деталью о его плоскость.

Чтобы деревообрабатывающий циркулярный станок был безопасным, обязательно устанавливаются устройства, обеспечивающие безопасность работы. Это может быть защитный кожух, толкатель для работы с небольшими деталями, параллельный упор.

Одним из вариантов собрать простой бюджетный станок для домашней работы выступает вариант переделки ручной циркулярки в стационарную, добавив к фактически готовому устройству станину и широкую рабочую поверхность.