Фрезерный станок пантограф по дереву своими чертежи. Копировально-фрезерный станок своими руками. Приспособления для фрезерования шипов

1. Сфера применения
2. Функциональные особенности
3. Типы оборудования

Фрезерные станки с возможностью копирования незаменимы там, где необходимо изготовить детали в полном соответствии с имеющимся шаблоном. При этом оборудование одинаково справится с производством небольшой или внушительной партии изделий из дерева. Так же, как и фрезерный станок с ЧПУ, это устройство применяется при крупносерийном производстве, поэтому оно популярно как в частных мастерских, так и на крупных деревообрабатывающих комбинатах. Копировально-фрезерные агрегаты способны выдать изделие, по форме и размеру полностью соответствующее исходному образцу, что достигается путем автоматического перемещения фрезы по заданной траектории. Главное достоинство, которым обладает копировально-фрезерный аппарат, − высокая скорость обработки деталей независимо от размера и конфигурации.

Сфера применения

Копировально-фрезерный станок, также известный в профессиональной среде как дупликарвер, в одинаковой степени применяется для изготовления объемных или плоских предметов из дерева, а его функционирование схоже с работой оборудования, укомплектованного системой ЧПУ. Отдельные образцы дают возможность обрабатывать заготовки из древесины с применением копира, представляющего из себя объемную модель.

Часто используемый в столярной сфере гравировальный станок, включающий в свою конструкцию копировальный механизм, принято использовать для решения следующих задач:

• нанесение всевозможных надписей, логотипов и криволинейных контуров;
• художественная резьба по дереву;
• гравировка фасонных профилей;
• формирование узоров и граней на разных плоскостях.

Учитывая то, что копировальные фрезерные станки легко справляются с созданием декоративных деталей сложной конфигурации, такое оборудование часто встречается в мебельном производстве.

Функциональные особенности

Конструкция и начинка копировально-фрезерного станка позволяют добиться высокой скорости работ при обработке даже сложных деталей. Главный элемент таких агрегатов − фреза. Режущий инструмент, помимо формирования деревянных деталей, также применяется при работе с металлическими изделиями. Фреза вырезает необходимую деталь по контуру или поверхности, которые изначально задает копировальный механизм. Коммуникация между режущим элементом и системой контроля над корректным выполнением процесса здесь происходит с помощью гидравлики и пневматики. Чаще всего бытовые станки по дереву этого типа снабжены механической системой подачи заготовки и управления узлами конструкции.

В качестве копира применяют плоский шаблон, предварительно созданная эталонная модель, всевозможные контурные чертежи или фотоэлементы, а образец выбирают в зависимости от производственных особенностей или по желанию мастера. Шаблонные образцы изготавливают из любого материала, будь то пластик, дерево или металл. Ориентируясь на требования современной столярной сферы, многие производители комплектуют копировально-фрезерные станки устройством ЧПУ, что превращает агрегат в универсальное устройство. Копировально-фрезерный станок функционирует по следующему принципу: устанавливается шаблон, к которому подсоединяется контроллер, и посредством коммуникационного механизма передаются заданные параметры фигуры к режущему элементу.

Типы оборудования

В зависимости от вида привода, установленного на станок, оборудование делят на следующие типы:

• пантограф по дереву для фрезерования, демонстрирующий двух или трехмерную работу;
• универсальный пантограф с поворотным рукавом, который в большинстве случаев устанавливается в вертикальном положении;
• станок для ускоренной обработки заготовок с несколькими шпинделями;
• устройство с механической, гидравлической или электронной подачей;
• станок с фотокопировальной установкой, задающей траекторию движения фрезе.

Также копировально-фрезерные станки классифицируются по степени автоматизации рабочего процесса, и чем больше дополнительных опций присутствует в той или иной модели, тем выше ее ценник. Стоит отметить, что шаблонный метод резки древесины изначально подразумевает автоматическое соблюдение траектории движения резака, поэтому установка ЧПУ здесь абсолютно не обязательна и, скорее, является данью новым технологиям, зарекомендовавшим себя как наиболее эффективные.

Можно ли создать копировально-фрезерное устройство самостоятельно?

Сегодня на рынке столярного оборудования нет недостатка в станках, однако их достаточно высокая стоимость не всегда позволяет приобрести такой агрегат домашнему мастеру. Окупится устройство при его интенсивном использовании не ранее чем через 5 лет, да и то в промышленных масштабах. Теперь, когда вы ознакомились с характеристиками пантографов и знаете, что это такое и где применяется, можно попытаться самостоятельно изготовить копировально-фрезерный станок. Разумеется, устройство кустарного производства уступает в части производительности заводским образцам. Также мастера не рекомендуют переделывать обычный фрезер в копировальный агрегат, а советуют собирать с нуля.

Перед тем как сделать станок, подбирают подходящую схему его сборки, как правило, включающую несколько обязательных элементов:

• рабочую поверхность;
• опору стола;
• фрезерную головку.

Смена режима фрезерования здесь осуществляется путем регулировки высоты столешницы. Фрезерная головка приводится в движение электрическим приводом, при этом оборудование нередко снабжается регулятором скоростей. Пантографы могут изготавливаться из дерева, хотя такой вариант не будет отличаться высокой точностью работы из-за петельного соединения отдельных элементов, для которого характерен люфт. Что касается металлических чертежных станков, то они могут функционировать в различных масштабах, однако не справляются с изготовлением объемных изделий.

К сожалению, фрезерование на самодельном копировальном станке не всегда позволяет получить идеально точные размеры детали, к тому же готовое изделие может иметь существенные изъяны. Такие негативные последствия в первую очередь обусловлены вибрацией рабочей поверхности, которую практически невозможно нейтрализовать. Также не всегда удается избежать различных огрехов в момент смены направления движения резака. Ко всему прочему здесь имеет место внутреннее напряжение деревянной заготовки, что приводит к ее искривлению.

Беря во внимание недостатки самоделки, единственным существенным достоинством которой является доступная цена комплектующих, рекомендуется прибегать к ее помощи исключительно для создания однотипных деталей в рамках узкопрофильного производства.

В современном мире, в сообществе людей любящих делать вещи своими руками и при этом не чурающихся технологий, чрезвычайно популярна такая вещь как настольный ЧПУ-станок. Хоть эти устройства стали и достаточно доступны, но все еще остаются дорогими. Самый дешевый китайский вариант, на сегодняшний день, обойдется вам в 700-800 американских денег и он наверняка не заработает сразу из коробки, а потребует приложить усилия для доведения его до ума. Изготовление станка с ЧПУ самостоятельно может обойтись дешевле, но обычно требует доступа к разного рода деревообрабатывающему и металлообрабатывающему оборудованию и умения с его помощью изготовлять детали с высокой точностью.

Но люди всегда ищут способов достичь цели доступными средствами.
В некоторых задачах для станков с ЧПУ, а именно когда нужно повторить многократно одну и ту же деталь, может помочь изобретенный еще в 1603 году Кристофом Шейнером пантограф - устройство для копирования карт, планов и других векторных рисунков.

Классический пантограф состоит из двух вершин, в одной из которых закреплена рукоятка-указка, с помощью которой обводят копируемый рисунок. Во второй закреплен пишущий инструмент, который через систему рычагов и шарниров повторяет движения первой вершины рисуя копию на втором листе. Зачастую в пантографы заложена функция масштабирования оригинального изображения.

Простая и гениальная идея. Теперь, а как скопировать некий объемный объект? Для этого нужно добавить в пантограф связь по Z-координате и заменить карандаш на бормашину, а лучше высокоскоростной шпиндель, и мы получим 3D пантограф.

Станки для копирования деревянных изделий на таком принципе производит например американская фирма Gemini да только цены на них такие, что за эти деньги можно купить неплохой ЧПУ-станок из Китая. Поэтому интересней чего в этой области достигло DIY сообщество.

Франк Форд (Frank Ford) занимается изготовлением акустических гитар. При этом ему приходится делать множество идентичных гитарных частей, таких как держатели для струн. Устав делать это вручную, но не желая заморачиваться с покупкой и настройкой ЧПУ, он изготовил для себя дупликатор . Т.к. ему была важна высокая точность копирования, его инструмент сделан целиком из металла. Щуп, которым снимается форма и шпиндель закреплены на общей раме, которая перемещается только по оси Z. Перемещение по осям X и Y осуществляются с помощью стола, на котором закреплены заготовки. Еще оригинальным в его конструкции является то, что в качестве шпинделя он использует пневматический привод работающий на 40 000 оборотах в минуту.

Тем не менее, хоть это и самодельный, но все еще дорогой вариант 3D пантографа. Есть и подешевле.

Например Адран (Adran), мечтая о собственном станке с ЧПУ, но не имея на это средств. Сконструировал себе дупликатор из бормашины Dremel, трех металлических направляющих и деревянных планок стандартных размеров из магазина. В качестве щупа используется обычная отвертка. Его конструкцию можно легко повторить, т.к. он выложил чертежи и все этапы изготовления на сайте Instructables.

Однако ручная бормашинка, не самый удачный инструмент для такой работы, скорость снятия материала у нее маловата. Вот Маттиас Вандель (Matthias Wandel) из Канады использовал в своем 3D пантографе ручной фрезер. Что дало ему достаточную мощь для быстрого копирования предметов в дереве. В качестве примера работы с таким дупликатором вот его видео, где он делает копию формы старого дискового телефонного аппарата (английский язык).

Его конструкцию так же можно повторить, т.к. он выложил чертежи и инструкции по изготовлению на свой сайт Woodgears.ca. Даже если вы не дружите с английским, там легко можно понять весь процесс по многочисленным фотографиям.

Если тема 3D пантографов вас заинтересовала, то на англоязычных ресурсах примеры таких устройств можно найти по тегам: carving duplicator, duplicarver, pantorouter.

Копировально-фрезерный станок «Дупликарвер» используется для копирования скульптур и плоскорельефных изделий, а также резьбы по дереву. На сегодняшний день аналогов такой техники на российском рынке нет. Оборудование получило признание среди специалистов и начинающих мастеров. Данное устройство соответствует требованиям технического регламента.

В продаже можно встретить три разновидности станков:

• «Дупликарвер-1»;
• «Дупликарвер-2»;
• «Дупликарвер-3».

С их помощью можно осуществлять не только скультурную и объемную резьбу, но и плоскорельефные работы. Это могут быть панно, а также филенки небольшой глубины. Размеры изделий определяются шириной, а их длина может быть любой. «Дупликарвер-3» сохранил все характеристики «Дупликарвер-2» и обрел новые. С его помощью можно осуществлять длинномерную объемную резьбу.

В роли рабочего инструмента устройства выступает высококачественный фрезер, который изготавливается в Германии. Станок работает точно и максимально надежно, а овладеть приемами работы на нём можно достаточно быстро. Если такое оборудование вам не по карману, то копировально-фрезерные станки по дереву можно изготовить и самостоятельно. Для этого нет необходимости докупать какие-то сложные запчасти.

Классификация по степени автоматизации

Когда изготавливаются копировально-фрезерные станки по дереву, первоначально мастера разбираются с разновидностями подобного оборудования, оно может быть

• настольным или ручным;
• автоматическим;
• стационарным.

В первом случае заготовка фиксируется механически, на этих устройствах обычно рассверливаются отверстия разной формы, однако на параметры влияет шаблон. Стационарное автоматическое оборудование фиксирует заготовки с помощью пневматических прижимов, работать на нем можно с алюминием.

Подготавливая чертежи фрезерно-копировального станка перед его изготовлением, вы должны разобраться еще и с тем, что бывает стационарное автоматическое оборудование с пневматическими прижимами, которые дополнены трехшпиндельными головками.

Самодельное оборудование может быть создано по чертежу. В итоге удастся получить устройство, которое выполняет свои задачи, как и заводская техника. Копир будет состоять из таких узлов, как:

• рабочая поверхность;
• устройство для установки фрезера;
• несущая рама.

Когда изготавливаются они имеют фрезерную головку, ее следует дополнить передаточным механизмом и электрическим мотором, только так можно добиться получения нескольких скоростей. В результате использования такого агрегата удается выполнить деталь, которая может иметь некоторое количество изъянов.

Они могут возникнуть в процессе смены направления фрезы, вибрации и дрожания конструкции. Несоответствие может появиться и по причине искривления детали, эта проблема возникает при внутреннем напряжении. Исключить недочеты можно, изготовив станок для выполнения деталей определённого типа.

Особенности создания копира

Если вы решили выполнить копировально-фрезерный станок своими руками, то его следует оптимизировать для обработки конкретных деталей. Важным фактором, который следует учитывать при самостоятельном изготовлении станка, является общий вес. Сюда следует отнести ещё и размеры конструкции.

Она должна быть более массивной, если вы планируете обрабатывать большие по размеру изделия. Это позволяет оборудованию снижать вибрации, возникающие при работе фрезы. Со значительным запасом мощности следует изготавливать направляющие оси, только тогда они не будут прогибаться при повышенных нагрузках.

Когда изготавливается копировально-фрезерный станок своими руками, важно разобраться с его конструктивными особенностями. В системе будет рабочий головка и несущая рама. Рабочую поверхность можно будет регулировать по высоте, тогда как фрезерную головку необходимо дополнить передаточным двухступенчатым механизмом, обеспечивающим две скорости вала.

Изготовление пантографа

Копировально-фрезерные станки по дереву имеют в качестве основного узла пантограф, который можно изготовить из дерева. Однако следует быть готовым к тому, что высокой точности добиться в данном случае не удастся, ведь соединение деревянных заготовок осуществляется с помощью петель.

Если использовать для фиксации петли, то между ними будет образовываться люфт. Для изготовления чертежного пантографа иногда используется и металл, с его помощью можно будет создавать копии в разных масштабах, однако применять его можно лишь для создания объемных копий.

Методика проведения работ

Связать и рабочий орган между собой можно пневматическими, гидравлическими или механическими элементами, которые требуются для формирования усилия от копира на рабочий орган. В качестве шаблона может выступить плоская контурная или пространственная модель. Можно использовать контурные чертежи, деталь-эталон, а вот элементом для считывания размеров и формы станет копировальный ролик или палец, фотоэлементы или щуп.

Для шаблона можно использовать древесину, пластик или металл. Расположить этот узел необходимо на вращающемся рабочем столе оборудования. Когда изготавливаются фрезерно-копировальные станки с ЧПУ, они должны иметь рабочий орган, который начинает двигаться благодаря соленоиду, золотниковому клапану или В усилительных устройствах располагаются реле, они могут быть гидравлическими, электромагнитными или электрооптическими.

Особенности изготовления копировально-фрезерного токарного оборудования

Копировальный будет работать, обеспечивая качество, зависящее от скорости перемещения следящего устройства. Исполнительная цепь будет иметь основной элемент в виде гидравлического цилиндра или электрического двигателя. Направляющий палец будет составлять конструкцию пантографа. На одной рейке необходимо расположить направляющий палец и шпиндель.

Рейка должна иметь плечи, от соотношения которых будет зависеть масштаб копирования. Копировальный будет иметь палец, который станет перемещаться по контуру шаблонов. Он будет отвечать за движение рейки, которая свободно вращается на оси. На другой стороне рейки шпиндель будет совершать идентичные движения при обработке деталей. На таких станках описываемое устройство не будет лишним, а его наличие увеличит функциональность.

Заключение

Копировально-фрезерные станки обрели сегодня большую популярность среди потребителей по той причине, что в быту и на производстве довольно часто возникает необходимость создания копий или повторения изделий. Для этого сегодня применяются устройства, которые обеспечивают высокую производительность и точность, чего нельзя добиться ручным способом.

Основой для изготовления станка своими руками будет ручная. Закрепите ее на деревянной опоре из толстой фанеры (не менее 12 мм толщиной). В опоре также делается несколько отверстий под крепеж и держатель фрезера. Дополнительно следует соорудить каркас и изготовить несколько брусков, которые устанавливаются по краям опоры, они будут придерживать аппарат во время работы.

Изготовление фрезерной установки

В качестве направляющей используем металлическую трубу среднего диаметра. На трубу устанавливаем каретку со вставленным в нее фрезером. На каретку крепим планку, которая играет роль копировального щупа, после чего необходимо зафиксировать горизонтальный брус, на который крепится основной шаблон. Станок, изготовленный по такому принципу, можно применять для обработки и создания копий с простых бытовых изделий, например, дверных ручек, замков, мебельных ножек. Фрезерная установка с мотором вставляется внутрь каретки и подключается к питанию. На опоре фиксируется шаблон, по нему передвигается копировальный щуп.

Фрезер работает от сети, каретка передвигается ручным способом, таким образом, чтобы рабочая головка повторяла движения щупа. Для создания более сложных моделей необходимо подключение дополнительных рабочих головок и установка привода с ременной передачей. Сейчас существует возможность подключения самодельной установки к программному обеспечению, однако для этого потребуется ЧПУ и дополнительное оборудование и инструменты. Такой самодельный станок будет справляться со своими бытовыми функциями достаточно хорошо.

4

Практика использования самодельных копировально-фрезерных станков различного типа показывает, что конечная деталь, изготовленная на таком оборудовании, имеет определенные несоответствия чертежам и формам и некоторые производственные дефекты в виде сколов и искривлений. Эти изъяны обусловлены постоянными вибрациями станка и перемещениями рабочей головки. Избавиться от них в бытовых условиях очень трудно.

Копировально-фрезерный станок своими руками

Чтобы избежать подобных недочетов в работе самодельного оборудования, рекомендуем изготавливать узкоспециализированные станки, а не оборудование универсального типа. То есть перед началом работ по изготовлению станка своими руками необходимо определиться, под какие конкретные детали его планируется использовать. Так можно оптимально подобрать вес и размеры копировально-фрезерного станка ручной сборки. Важно помнить, что чем больше размер деталей для обработки, тем мощнее и тяжелее должна быть рабочая установка.

Для больших деталей нужны дополнительные держатели и более массивная опора, это позволит максимально гасить вибрации, которые будут возникать при работе. Кроме того, лучше использовать электрический привод вместо ручного и следить за тем, чтобы направляющие имели достаточный запас прочности. Помните и о том, что от вида рабочей поверхности зависит плавность перемещения режущего оборудования в различных плоскостях, следовательно, и конечный результат.

Оборудование копировального типа используется в случаях, когда следует провести изготовление деталей по определенному шаблону в пределах небольшой партии. В некоторых случаях копировально-фрезерный станок применяется при условиях крупносерийного производства, как и разновидность с ЧПУ. Это связано с тем, что рассматриваемый станок способен проводить создание изделий, форма которых в наибольшей степени соответствует изначальному образцу, как и станках с ЧПУ, движение фрезы задается автоматически. Главная особенность, которой обладает копировально-фрезерный станок – высокая скорость обработки.

Предназначение

Зачастую копировально-фрезерный станок используется для выполнения обработки по объему и на плоскости, его работа схожа с вариантами, на которых установлена система ЧПУ. При этом особые модели позволяют проводить обработку по дереву по объему, когда применяется объемная модель в качестве копира. В сфере деревообработки обработка по объему позволяет:

1. создавать орнаменты и различные надписи.
2. гравировать фасонные профили.
3. создавать сложные узоры, грани или плоскости которых расположены в различных плоскостях.

Рассматриваемый станок по дереву зачастую используется в сфере производства мебели. Многие декоративные части, которые имеют сложную форму, создаются при помощи подобного станка.

Принцип работы

Возможность значительного ускорения процесса производства сложных изделий обуславливается особенностями работы, которыми обладает копировально-фрезерный станок. Как и при обработке металла, при работе по дереву используется режущий инструмент под названием «фреза».

Основными моментами работы можно назвать:

1. Фреза проводит создание контура или поверхности, которые задаются при помощи копира.
2. Связующим звеном между режущим инструментом и устройством слежения становится механическая, гидравлическая, пневматическая система. Станок по дереву чаще всего имеет механическую систему подачи и управления.
3. Копиром может служить плоский шаблон, ранее созданная эталонная модель, пространственная модель, фотоэлемент, контурный чертеж. В некоторых случаях подобные станки оснащаются ЧПУ, что делает их широкоуниверсальными.
4. Образцы, выступающие в качестве шаблона, могут быть изготовлены из металла, древесины, пластмассы или другого материала.

Копировально-фрезерный станок работает следующим образом: устанавливается образец различного типа, к нему подводится следящее устройство, которое через определенный вид связи передают нужное усилие на режущий инструмент.

Классификация

1. пантограф по дереву для фрезера. это вариант может работать в 2 или 3 измерениях;
2. универсальный тип, который также называют как пантограф, имеющий поворотный рукав. как правило, рукав расположен в вертикальной плоскости;
3. есть варианты исполнения, которые имеют несколько шпинделей для ускорения процесса обработки;
4. с механической, электрической, гидравлической подачей;
5. фотокопировальный вид передачи контура для направления режущего инструмента.

Также станки по дереву различаются по уровню автоматизации производственного процесса. ЧПУ в этом случае устанавливается довольно редко, так как шаблонный метод обработки не требует системы Числового Программного Управления для указания траектории движения режущего инструмента.

Создание станка своими руками

Существует огромное количество станков по дереву копировального типа, которые известны как пантограф, имеют систему ЧПУ (универсальный вариант, который позволяет проводить обработку по копиру или программе). Однако приобрести подобное оборудование может не каждый, что связано с весьма большой его стоимостью. Добавление ЧПУ делает оборудование доступным только для крупных производителей, когда срок окупаемости оборудования будет менее 5 лет. Именно поэтому многие задаются вопросом – как сделать станок своими руками?

Перед тем как преступить к работе стоит помнить о том, что станки, созданные своими руками, значительно уступают промышленным моделям. При этом самостоятельно сделать вариант с ЧПУ невозможно. Также многие отмечают, что переделать обычный фрезерный вариант исполнения в копировальный своими руками также очень сложно, и, зачастую, проще начать с нуля. Пантограф самостоятельно изготовить несложно, но все же есть определенные сложности в этом процессе.

Существует много схем, по которым создать копировально-фрезерный станок можно своими руками. Типовой вариант, как правило, состоит из следующих элементов:

1. рабочий стол;
2. несущая рама;
3. фрезерная головка.

Для осуществления процедуры смены режима резания изменяется высота расположения стола, головка с фрезой имеет электрический привод, который приводит режущий инструмент в движение, зачастую в систему включают передаточный механизм для смены скоростей.

Сам пантограф может быть изготовлен следующим образом:

1. Из дерева. Подобный пантограф можно создать своими руками, но при этом он будет обладать малой точностью обработки, так как соединение деревянных частей происходит при помощи петли. Креплению при помощи петлей свойственен люфт.
2. Чертежный пантограф из металла – позволяет создавать копии в различных масштабах, однако не может применяться для создания объемных копий.

При создании станка своими руками следует учесть, что многие детали могут иметь изъяны и несоответствие размеров. Данная ситуация связана с вибрации и дрожании основания, чего избежать довольно сложно. Во время смены направления движения фрезы также возможны погрешности. Из-за внутреннего напряжения заготовки из дерева возможно искривление заготовки. Поэтому рекомендуется создавать подобное оборудование только для узкопрофильного производства, когда станок будет предназначен для создания одной детали. Избежать рассматриваемых проблем практически невозможно, однако при условии обработки одной и той же детали возможно постепенное улучшение конструкции.