Как сделать самодельный копировально-фрезерный станок (пантограф) по дереву своими руками

1 Особенности фрезерования

Фрезерование представляет собой один из способов механической обработки. Процедура позволяет проводить чистовую, черновую и получистовую обработку различной поверхности заготовок, выполненных из дерева, пластмассы, чугуна, металла (черного и цветного).

Фрезерование может быть организовано двумя методами:

• фрезерование попутное, при котором совпадают направления подачи и вращения фрезы;
• встречное фрезерование, при котором подача противоположна направлению вращения фрезы.

Применяя фрезы, оснащенные современными режущими материалами, можно осуществлять обработку, заменяя процедуру шлифования.

Копировально-фрезерный станок Дупликарвер

Фрезерный деревообрабатывающий станок, включая модификацию мини, служит для обработки поверхностей планок, рычагов, крышек, корпусов и кронштейнов простой конфигурации, поверхностей корпусных предметов.

Позволяет наносить 3D или 4D резьбы. Один из самых популярных брендов отечественного происхождения – Дупликарвер.

Фрезерные станки встречаются двух категорий:

• специализированные;
• общего назначения.

Последняя группа – оборудование непрерывного фрезерования, бесконсольные, консольные, продольно-фрезерные. Первая группа – копировально-фрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные. Встречаются полноценные и мини модели.

1.1 Предназначение станка

Копировально фрезерный деревообрабатывающий станок используется для осуществления копировальных работ на плоскости и по объему, для гравирования узоров, надписей, орнаментов, фасонных профилей, а также для реализации простых фрезерных задач.

Автоматический двусторонний копировально-фрезерный станок Вalestrini

Несмотря на простоту станка, он позволяет создавать невероятно сложные узоры. Он может иметь мини или полноразмерное исполнение.

Оборудование позволяет совершать разные фрезерные работы с использованием твердосплавного и быстрорежущего инструмента. Может наносить резьбы. Станки используются в мелко- и крупносерийном производстве. Могут работать в 3д режиме, при наличии соответствующей оснастки, ЧПУ. Большой популярностью пользуются модели Дупликарвер.

Станок позволяет создавать:

• заготовки и модели;
• пресс-формы;
• различные штампы;
• кулачки;
• формы.

Процесс дублирования изделий на фрезеровочном станке

Также оборудование может использоваться для:

• сверления отверстий под металлические петли, рукоятки, шпингалеты, замки;
• изготовления рамок для зеркал;
• каналов разного размера на профилях.

Фрезерный станок по дереву Дупликарвер позволяет фрезеровать криволинейные детали способом копирования по шаблону, с которого выполняется копирование формы будущего изделия. Благодаря применению шаблонов исключается влияние так называемого человеческого фактора, поэтому готовые изделия имеют идентичную форму. Во многом это обеспечивает ЧПУ.

Он может иметь разную конструкцию, однако обладает важной функцией – точная передача вдоль профиля движения копирующей головки режущему устройству. Поэтому достигается высокая точность резьбы, при ее нанесении

Конструктивные особенности станка

Для того чтобы понять, как сделать копировально-фрезерный станок по дереву, следует ближе ознакомиться с его конструктивными особенностями. Такие установки предназначены для обработки профилей или рельефов изделий с помощью твердосплавного режущего инструмента, который называется фрезой. Она осуществляет формирование контура или повторяет поверхность задающего узла – копира. Он обладает механической, пневматической или гидравлической связью с системой отслеживания, отвечающей за направление режущей части.

С одной стороны воздействие производится на усилительное устройство, тогда как с другой – на исполнительный орган. Изготавливая копировально-фрезерный станок по дереву, в качестве копира вы можете использовать плоский шаблон, эталонную деталь, пространственную модель.

Копировальным устройством выступит щуп, палец, копировальный ролик или фотоэлемент. Образцы для копирования вы можете изготовить из разных материалов, а именно:

Копир и обрабатываемая деталь при изготовлении копировально-фрезерного станка по дереву фиксируются на вращающемся столе. Что касается исполнительного органа, то им выступает дифференциал, электромагнитная муфта, соленоид, винт или золотник. Если речь идет о станке с усилительным устройством, то конструкция предусматривает использование гидравлических, электромагнитных или электрооптических реле.

Точность профиля и шероховатость поверхности изделия будут зависеть от скорости передвижения следящего узла. От электродвигателя и силового гидроцилиндра совершается привод исполнительной цепи. Копировально-фрезерный станок по дереву будет иметь пантограф, который представляет собой специальное устройство, обеспечивающее копирование в установленном масштабе.

Если изготовлением станка вы планируете заниматься самостоятельно, то данный узел можно включить в конструкцию. Он обладает направляющим пальцем, располагающимся на оси. Его перемещение направлено к копиру. В процессе движения пальца шпиндель описывает на заготовке подобную геометрическую фигуру. Масштаб копирования будет определяться пропорциями плеч пантографа.

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.

Устройство и принцип действия станка

Токарный станок с копиром имеет следующее устройство:

1. Металлическая станина. Она выступает в качестве основания, к которому крепятся главные узлы токарного оборудования. Отдельные элементы присоединяются к станине посредством сварки.
2. Передняя и задняя стойки (бабки). В них располагаются привод, электродвигатель и коробка скоростей. Передняя стойка крепится на платформе. На ней размещается механизм, обеспечивающий передачу крутящего момента от силового агрегата на ведущий центр и заготовку. Задняя (упорная) бабка передвигается по направляющей и удерживает обрабатываемую деталь. Стойки должны располагаться на единой оси.
3. Планшайба. Она закрепляется на шкиве электродвигателя. На планшайбе присутствуют острия, на которых фиксируется обрабатываемая деталь.
4. Шпиндельный патрон. Применяется для удержания заготовки.
5. Ведущий и ведомый центры. Они используются для закрепления деревянного изделия.
6. Упор для инструмента. Он предназначен для увеличения точности обработки.

Данный тип токарного оборудования может также оснащаться дополнительными приспособлениями:

1. Фрезерная приставка. Она позволяет вырезать каналы в форме спирали в обоих направлениях и с различным шагом.
2. Люнет. Он выступает в качестве подвижной опоры и используется при работе с длинными деталями.
3. Шлифовальная приставка. Это приспособление используется для шлифования изделий из твердых пород древесины.

Выделяют следующие минусы этой конструкции:

1. Рабочую поверхность необходимо периодически перемещать в ручном режиме. Иначе она может заклинить или наклониться.
2. При помощи токарного оборудования можно обрабатывать только простые заготовки.
3. Для перемещения режущего инструмента требуется дополнительная винтовая передача.

Токарный станок имеет следующий принцип работы:

1. Обрабатываемая заготовка закрепляется на шпиндельный патрон.
2. Заготовка поджимается упорной бабкой.
3. Включается электромотор, передающий крутящий момент через привод к шпинделю.
4. Шпиндель осуществляет передачу движения от привода к детали.
5. Резцы срезают лишние элементы заготовки, придавая ей требуемую форму.

Ребра заготовки, вставляемой в токарный станок, должны быть отфальцованы. Это необходимо для того, чтобы резец плотно шел по деревянной поверхности.

Копир для токарного станка

Основным элементом копировального устройства является ручной фрезер. Он располагается на площадке из древесных материалов, имеющей толщину 12 мм. Ее размер составляет 0,2×0,5 м. В площадке присутствуют отверстия для закрепления фрезы и крепежных изделий.

Также важным элементом копира является брусок размером 7×3 см. Он фиксируется в горизонтальном положении. Этот элемент крепится к вертикальным подставкам. На бруске устанавливаются шаблоны, выполненные из фанеры

Важно, чтобы токарный станок имел тонкий упор. В этом случае он лучше скопирует шаблон

Если копир не используется, то брусок можно демонтировать. Площадка, где находится фрезер, отводится назад. Для демонтажа копира нужно открутить саморезы и иные крепежные элементы. При этом подставка, где был установлен копир, должна быть плотно зафиксирована.

Изготовление своими руками

Полностью конкурировать с промышленными образцами самодельный копировальный станок для резьбы по дереву, конечно, не может. При эксплуатации самодельных устройств наблюдаются разнообразные недостатки.

Самые распространенные проблемы — это вибрация рамы станка, прогибание заготовки, большие погрешности при копировании. Поэтому при проектировании собственного станка следует учитывать задачи, которые он будет решать. Проще собрать узкопрофильное устройство, чем универсальное, сразу настроив его для решения однотипной задачи.

Несмотря на разнообразие схем, показывающих порядок сборки станка, все устройства имеют одинаковые основные узлы.

Минимальный набор элементов следующий:

• Стол рабочий.
• Рама несущая.
• Головка фрезерная.

Пантограф может быть собран из дерева или металла.

Пантограф по дереву имеет свой недостаток, поскольку деревянные части соединяются при помощи петель и, таким образом, им свойственен люфт. Поэтому точность обработки деревянного пантографа невысокая.

При изготовлении металлического пантографа появляется возможность создавать копии разного масштаба. Но он не умеет делать объемные копии.

Некоторые умельцы пытаются переделать обычный производственный фрезерный станок, добавив к нему копирующее устройство. В этом случае надо переделывать практически полностью весь старый станок и проще собрать агрегат с нуля.

Следует учитывать размер заготовок, которые должен будет обрабатывать станок. Чем больше длина заготовки, тем сильнее нагрузка на направляющие оси станка. Возможно, они неспособны будут выдержать такую нагрузку. А также при работе с крупными деталями, инструмент испытывает большие вибрации. Чтобы компенсировать момент вибрации, оборудование необходимо проектировать массивным и тяжелым.

Поэтому, в первую очередь перед созданием копировально фрезерного станка по металлу или дереву надо выделить задачи, которые будут решаться при работе на нём. Исходя из этого планируются размеры стола и всей конструкции, способы крепления шаблона и варианты перемещения фрезы.

Если планируется обработка плоских деталей, то для контурного копирования хватит двух осей станка, поскольку перемещение будет только продольное и поперечное.

Если рассчитывать на работу с рельефными заготовками, то потребуется добавить еще перпендикулярное движение.

Если же рельеф большой, то приходится рассчитывать на еще одну ось — четвертую.

Все возможные варианты надо продумать до начала изготовления станка, поскольку после изготовления и сборки всех узлов, очень сложно внести изменения в существующую конструкцию.

Компоновка станка может быть горизонтальной или вертикальной. Если станок вертикальный, то стружка во время фрезерования попадает либо на стол, либо в специальный поддон, а не оседает в деталях фрезы.

Для лучшего качества обработки изделия фрезерная головка должна быть высокооборотная.

Для обработки деталей из разных материалов, желательно иметь набор режущих фрез разного качества и износостойкости.

После определения круга задач, вычисляется необходимая мощность мотора. Для выполнения гравировки и подобных работ по дереву достаточно двигателя с мощностью от сто пятидесяти до двухсот ватт.

Рабочий узел и щуп закрепляются вместе так, чтобы они находились на одной плоскости и высоте по отношению к рабочему столу. В качестве крепления используется жесткий зажим. Тогда весь собранный элемент сможет перемещаться параллельно сторонам рабочей поверхности как горизонтально, так и вертикально.

Все подвижные узлы должны быть максимально легкими, чтобы управляющие усилия были минимальными.

Фрезерно-копировальная техника

Станки такого типа представляют собой один из способов механической обработки, чтобы создать предметы нужной геометрической формы. Поверхность заготовки обрабатывается в несколько этапов — черновая, получистовая и чистовая обработка.

Область применения фрезерных станков очень широкая — это фасонные детали из древесины, плоскостное фрезерование, обработка профиля, объемное фрезерования рельефов предметов и деталей. Прежде чем попасть в массовое производство, фрезерные станки должны пройти специальную сертификацию, чтобы соответствовать всем нормам и правилам безопасности, необходимым в процессе работы.

Благодаря методике шаблонной технологии копирования, получается одинаковая форма всех деталей и ошибка работника, обслуживающего станок, сводится к нулю, поскольку человек не оказывает влияние на рабочий процесс агрегата.

Чтобы выполнить ряд абсолютно одинаковых готовых изделий необходимо применение специальных шаблонов либо изделие, которое было выполнено по нему. Специалисты рекомендуют оснастить дополнительно агрегат пантографом. Это механизм, передающий максимально точно движения режущему инструменту вдоль профиля установки головки.

Обработка заготовки по копиру посредством копировального механизма дает команду всем исполнительным устройствам агрегата. Фреза установки и деталь, которая подвергается фрезерованию, воссоздают поверхность, заданную на копире в относительном передвижении.

К главным движениям относятся — рабочий стол фрезерного станка, передвижение по контуру салазок, вращение шпинделя. Второстепенными являются:

• Перемещение трейсерного столика, установочного характера копировального пальца и упоров.
• Ускорение движения шпинделя салазок и рабочей поверхности стола.
• Зажим головки шпинделя.

Копировальное фрезерование может быть двух типов:

• Контурное.
• Объемное.

кривая копира расположена в параллельной или перпендикулярной оси

Когда идет процесс объемного копирования заготовка имеет пространственную сложную поверхность. Она обрабатывается двумя или более параллельными ходами рабочего стола, при каждом ходе выполняется контурное фрезерование. Выполняющий весь процесс рабочий инструмент станка, после каждого рабочего прохода вынужден смещаться относительно детали на показатель поперечной подачи перпендикулярно строке, затем снова выполняется ход стола.

https://youtube.com/watch?v=g0binzQzcGg

Разновидности станков копировально-фрезерной группы

Станки копировального типа комплектуются оборудованием разного вида. Этот параметр позволяет выделить следующие группы приспособлений:

• Фотокопировальные разновидности.
• Станки, у которых подача осуществляется за счёт гидравлики или электрики, механики.
• Разновидности с одним, несколькими шпинделями. Оснащаются специальными поворотными столами, с формой прямоугольника или круга.
• При использовании копира. При закреплении последнего используется поворотная рейка. Она сама перемещается по плоскости в вертикали.
• С добавлением пантографов. Помогает обрабатывать детали в 2-3 измерениях одновременно. Многие выбирают модель Декель ГК 21.

Допустимо самостоятельное создание мастерами станков, относящихся к одной из групп, описанных выше. Остаётся только подыскать чертежи вместе с необходимыми комплектующими.

Следующие категории выделяются в зависимости от степени автоматизации:

1. Оборудование в стационаре, на полном автомате. В комплекте – пружины, играющие роль пневматики, с головкой трёхшпиндельного типа. Одновременно рассверливает отверстия тройного типа.
2. Стационарные автоматы, когда за фиксацию отвечает пневматика, представленная пружинами.
3. Ручные или настольные, с использованием механического способа фиксации.

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.