Фрезерование по копиру. Как самостоятельно сделать фрезерный (копировальный) станок по дереву или металлу? Станок копировально – фрезерный с ЧПУ

Все фото из статьи

Токарно-копировальный станок по дереву – станок, который широко используется при заводской деревообработке для тиражирования изделий определенной конфигурации, соответствующей заданному образцу. Это оборудование позволяет обрабатывать любые детали с высокой точностью и скоростью. Однако производственные станки с их крупными габаритами затруднительно будет расположить в небольшой частной мастерской.

Копировальное оборудование в деревообработке

Многие любители столярного дела, постепенно расширяя свою инструментальную базу и совершенствуя навыки, приходят к мысли собрать копировальный токарный станок по дереву своими руками. Ведь с помощью этого устройства возможно изготовить точную копию любой детали мебели и выполнит реставрационные работы.

Примечание!
В большинстве случаев, конечно, основной фактор, побуждающий людей «изобретать велосипед», является высокая цена на готовое фабричное изделие.

Принцип работы на копировальном станке для древесины довольно прост:

Заготовка необходимого размера зажимается в горизонтальном положении .
Запускаем устройство , принуждающее заготовку вращаться вокруг своей оси.
В свою очередь, также подвижный резец снимает лишнюю древесину, превращая болванку в изделие нужной формы .

Конструктивно копировальное устройство для токарного станка по дереву представляет собой целый ряд деталей, соединенных друг с другом, так что поработать будет над чем.

Собственноручная сборка оборудования в домашних условиях

Токарный станок

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 осуществления полного спектра работ по дереву ручным фрезером или на фрезерном столе необходимы не только обычные приспособления, такие как различного размера фрезы, но и дополнительные устройства, которые помогут исполнить более сложные работы. Инструмент должен обладать возможностью создавать заготовку такой формы, какая нужна согласно задумке мастера.

Некоторые такие устройства входят в комплект к прибору, но если их нет в наличии или если его планируется изготовить самостоятельно, то и дополнительные детали можно сделать вручную. Как правило, они достаточно просты в изготовлении. Кроме различных упоров можно изготовить и копир для фрезера своими руками и установить конструкцию на основу-каркас.

Соорудить фрезерно-копировальный станок можно самостоятельно с использованием ручного фрезера. Прибор может быть различной конструкции, но задание у него одно — как можно четче передать по профилю-держателю движения рабочей головки устройству, которое вырезает материал.

Купить готовый станок с копиром не всегда является возможным, поэтому часто его делают самостоятельно из подручных средств. Его рекомендуют собрать сначала, приспособить копир к серийному прибору трудно, это требует глубокой его переделки.

Характеристика самих работ

Фрезеры, оборудованные копирами, используются для объемных манипуляций и по обработке плоскостей. Они справляются с работами, в которых используются объемные формы, гравировка различной формы, рисунков, узоров, надписей. Простые фрезерные функции им тоже под силу. Подобные конструкции отличаются своей простотой, но при этом способны выполнять удивительно сложные орнаменты и формы.

Для работ таким станком подойдет не только дерево, но и чугун, сталь, цветные металлы, для этого используют быстрорежущий инструмент из твердых сплавов. В промышленных масштабах на подобных агрегатах, но, конечно, более габаритных, выполняют лопатки двигателей для самолетов, корабельные винты, гребни гидротурбин, различные модели, металлические заготовки, штамповки, литые и прессованные детали.

Сделанный копир своими руками применяется при сверлении замочных отверстий, под шпингалеты. Им можно сделать рамки, пазы, каналы любых размеров в пластиковых и металлических профилях.

Но самое интересное, что на нем можно фрезеровать криволинейные детали, копируя их по шаблону. Последние позволяют выполнить точную копию и исключить при таких сложных работах человеческий фактор. Детали имеют точную, идеально одинаковую форму.

Идентичные детали изготовляются с применением шаблона, все последующие детали можно изготовлять по образцу первой. Для самого четкого и точного копирования фрезер оборудуют копиром, такое устройство называется еще пантографом.

Вернуться к оглавлению

Принцип работы и устройство

Вкратце принцип работы копира такой: при помощи щупа обводятся контуры оригинала копируемого объекта или шаблона. Щуп соединен с рабочей плоскостью, на другом конце которой крепится фрезер, таким образом, все движения щупа повторяет головка фрезера.

В станках есть система направляющих, электродвигатель и патрон для зажима фрезы или фрезер. Тут описывается простая конструкция.

Стандартная конструкция состоит из:

рабочей поверхности и несущего каркаса;
фрезерной рабочей головки;
копировального щупа.

Чтобы сделать копир своими руками для ручного фрезера, потребуется:

каркас из дерева или металла, если на основе токарного станка, то такой станок;
доски и рейки, толстая фанера, деревянные бруски;
крепежные элементы (болты, гайки, саморезы);
фрезер;
набор гаечных ключей, ножовка для вырезания необходимого размера деревянных деталей;
труба из металла, направляющие;
сверла по дереву и металлу;
ременной привод и электромотор (если будет не с ручным, а с автоматическим приводом).

Рабочая плоскость выставляется по высоте, головка оборудуется электродвигателем привода и двухступенчатым механизмом передач, он создает две скорости вала фрезера. Это для более сложных конструкций.

Если есть токарный станок и ручной фрезер, можно соорудить очень неплохой копировальный станок, который будет работать по объемным заготовкам. Для этого потребуется минимум деталей.

Копир своими руками изготовить не так уж и трудно.

В качестве главного инструмента берут ручной фрезер. Его устанавливают на основе из толстой фанеры (12 мм), ее параметры 500/200 мм.

На ней делается отверстие под подошву фрезера и крепежных болтов. Также делается каркас и опоры из брусков, это служит дополнительной стабилизацией и фиксацией инструмента. Два бруска поменьше фиксируют к плоскости фанеры по краям. Фрезер монтируется между этими двумя брусками штырями (болты или гвозди) сквозь отверстия в его подошве и проделанные в фанере.

Площадка своим далеким концом скользит по трубе вдоль конструкции, то есть она прикреплена на брусок, который ходит по ней. Можно взять трубу из металла 1 и ¾ дюйма. Она закреплена между двумя кубическими брусками, она как бы нависает с кареткой и фрезой над станком. Кроме того, она откидная. Эти бруски крепятся саморезами к каркасу. Труба выставляется как можно ровнее по оси станка, она совпадает с его осью. На нее также насажены два деревянных куба с отверстиями, соответствующими ей, чтобы обеспечить скольжение. Вот к ним-то и крепится такая каретка.

На фасадной стороне каркаса станка крепится также еще один брусок, но уже горизонтальный, на нем фиксируется шаблон профиля. Фиксируется он к двум стойкам из дерева по вертикали с двух его сторон. Верхняя часть его идет точно по оси станка. При ненадобности копира он снимается, фрезер вместе с кареткой откидывается. На ней снизу крепится посредине вертикальная поперечина, она скользит по выемкам шаблона, копируя рельеф. Это собственно копир, он крепится саморезами, в случае чего его можно снять и заменить или отрегулировать высоту. На брусок по фасаду саморезами крепится шаблон. Площадка двигается руками.

Такой станок предназначен для простых объемных деталей типа ножек стула, подсвечников, где нет витых элементов.

Копировально-фрезерный станок по дереву предназначен для создания изделий по заданному образцу. С помощью таких устройств осуществляется плоскорельефная, объемная или скульптурная резьба. Если нет возможности приобрести фабричную модель, то всегда можно изготовить станок своими руками.

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.

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.

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.

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.

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.

Процесс создание станка своими руками

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:

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Ручной либо автоматический стационарный копировально-фрезерный станок по алюминию либо другому металлу представляет собой агрегат, который позволяет создавать изделия, максимально идентичные по форме исходному заданному образцу.

1 Предназначение копировально-фрезерного агрегата

Рассматриваемые в данной статье фрезерные установки оптимальны для производства копировальных работ на плоскости и по объему с использованием соответствующих копиров и моделей объемного типа. Также они применяются для:

выполнения несложных фрезерных работ;
гравирования всевозможных орнаментов, фасонных профилей, надписей, узоров и так далее.

Важно, что при сравнительно простой и понятной конструкции такие станки могут выполнять по-настоящему сложные орнаменты, фрезеровать при помощи инструментов, сделанных из , изделия из цветных металлов, чугуна и стали.

На промышленных предприятиях, занятых мелко- и крупносерийным производством, копировально-фрезерные установки дают возможность выпускать:

металлические заготовки и модели;
лопатки паровых турбин и двигателей на турбореактивной тяге;
разнообразные штампы и кулачки;
штампы (ковочные и вырубные);
литейные и пресс-формы;
винты (гребневые) плавательных средств.

Явным преимуществом копировально-фрезерных агрегатов перед универсальными является то, что на них можно сверлить отверстия под стальные петли, замки, рукоятки, шпингалеты, делать рамки разных геометрических параметров для зеркальных поверхностей и каналов на профилях из алюминия и пластика.

Описываемые станки фрезеруют криволинейные заготовки по подготовленному шаблону технологией копирования. Именно благодаря такой методике обеспечивается одинаковая форма всех готовых деталей. Причем вероятность ошибки работника, обслуживающего агрегат, сводится к нулю. То есть пресловутый "человеческий фактор" не оказывает никакого негативного влияния на производственный процесс.

Чтобы сделать на копировальном станке ряд абсолютно одинаковых деталей, допускается применять не только шаблон, но и любое изделие, которое было изготовлено по нему. При этом специалисты настоятельно советуют дополнительно оснастить агрегат пантографом – специальным механизмом, передающим максимально точно движение режущему инструменту вдоль профиля головки установки.

2 Копировально-фрезерный станок – принцип работы

Интересующие нас агрегаты осуществляют обработку заготовок по копиру, который посредством специального узла (копировального механизма) дает команды различным исполнительным устройствам станка. Причем фреза установки и непосредственно деталь, подвергаемая фрезерованию, воссоздают поверхность, заданную на копире, в относительном движении.

Передвижение по контуру салазок и рабочего стола агрегата, а также вращение его шпинделя – это операции, которые причисляют к главному движению. А к второстепенным (вспомогательным) относят следующие действия:

перемещения установочного характера копировального пальца, упоров и трейсерного столика;
ускорение движения рабочего стола, головки шпинделя и салазок;
зажим головки шпинделя.

Копировальное фрезерование принято подразделять на два типа:

контурное;
объемное.

При контурной обработке кривая копира располагается в перпендикулярной либо параллельной оси рабочего инструмента. В первом случае рабочая поверхность с деталью и копиром передвигается в продольном и поперечном направлении по кривой линии последнего. Во втором – только в продольном. При этом контроль за модификациями кривой становится возможным за счет перемещения копирного пальца и фрезы по вертикали.

При объемном фрезеровании заготовка имеет пространственную сложную поверхность, которую получается обработать выполнением параллельных (двух и более) ходов рабочего стола. По сути, в данной ситуации речь идет о том, что при каждом ходе производится контурное фрезерование. Рабочий инструмент после каждого прохода относительно детали смещается на показатель поперечной подачи перпендикулярно строке. А затем выполняется следующий ход стола.

Для несложных фрезерных и гравировальных мероприятий обычно используются так называемые "прямые" копировально-фрезерные установки. В них пантограф передает движение инструменту посредством щупа. На станках, оснащенных пантографом, кроме того, выполняют уменьшение (по отношению к копиру) масштаба обрабатываемых заготовок.

3 Конструкция копировально-фрезерного станка – чертежи, фрезы для агрегата

Важнейшим рабочим инструментом такого агрегата является фреза, которая предназначена для воспроизведения поверхности либо контура копира на заготовке. Копир чаще называют задающим устройством. Оно связано с механизмом слежения, предназначенным для контроля направления подачи фрезы. Указанная связь может быть:

механической;
пневматической;
гидравлической.

Копировальным устройством является:

фотоэлемент;
специальный копировальный палец либо ролик.

А под копиром понимают сделанные из металла, пластмассы, древесины:

контурный чертеж;
пространственную модель;
шаблон плоского вида;
эталонную заготовку.

Копир и заготовка, которую необходимо обрабатывать, крепят на вращающемся столе.

Исполнительная цепь агрегата приводится в движение электродвигателем и гидравлическим цилиндром. Под исполнительным органом установки при этом понимают дифференциал, соленоид, золотник, муфту с электромагнитами или винт. Обязательным узлом копировально-фрезерного оборудования является реле, которое входит в усилительное устройство станка. Реле может быть:

гидравлическим;
электромагнитным;
электрооптическим.

По большому счету любой домашний умелец, обладающий определенными техническими знаниями, может изучить чертежи, и сделать собственный ручной копировальный агрегат, который будет прекрасно справляться с фрезерными операциями.

4 Классификация копировально-фрезерных агрегатов

Весь спектр таких станков делят на несколько разных типов:

гидрофицированные;
оснащенные пантографом, который может функционировать в двух и трех измерениях;
фотокопировальные;
универсальные (в них тоже есть пантограф, размещаемый в вертикальной плоскости на поворотном рукаве);
электрофицированные;
много- и одношпиндельные с круглым или прямоугольным столом.

По виду прижима фрезеруемой детали и степени автоматизации агрегаты подразделяют на три вида:

Автоматические установки, в которых профиль прижимается пневматическим устройством. Они применяются чаще всего для обработки заготовок из , и не могут использоваться для сверления тройных отверстий.
Настольные (иначе говоря – ручные) станки. Также не подходят для тройных отверстий, но способны выполнять операцию рассверловки по шаблону одинарных отверстий. Для расширения их функциональности допускается монтаж на дрель или станок трехшпиндельной насадки. Настольные агрегаты оснащаются прижимом механического типа.
Автоматические установки с трехшпиндельной насадкой и пневматическим прижимом. Они по праву считаются самыми функциональными и широкоуниверсальными.

Дерево - один из основных материалов, которые использует человек в повседневной жизни для изготовления мебели, предметов внутреннего убранства, декоративных архитектурных элементов, хозяйственных и садовых принадлежностей и многого другого.

Копировальный станок по дереву.

Одну-две вещи можно сделать ручным инструментом либо с использованием деревообрабатывающего оборудования.

Но как обработать большое количество совершенно одинаковых изделий с наименьшими затратами труда и времени? В этом случае на помощь придут копировальные станки. Одним из них является копировально-фрезерный станок по дереву.

В статье рассматривается его устройство и принцип действия, а также предлагаются некоторые советы желающим изготовить аппарат самостоятельно.

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

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

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

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

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

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

Чертеж 2 - схема фрезера, установленного на пантографе

Чертеж 3 - каретка для установки фрезера на плоско-копировальном устройстве

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.