Копировально-фрезерный станок

Копировально-фрезерный станок

Копировальные станки очень помогают в создании конкретной детали по шаблону для партий небольшого объема. Копировально-фрезерный станок применяют как на предприятиях, занимающихся производством продукции для крупных оптовых клиентов, так и в мелких мастерских, а также для бытого использования. Промышленные станки способны создавать изделия почти в неограниченном количестве. Однако в этой статье мы расскажем о том, как сделать копировально-фрезерный станок своими руками для мелкосерийного мебельного производства.

Конструкционные особенности и назначение

Копировально-фрезерный станок предназначен для изготовления больших партий деталей со сложной конфигурацией. Перенос размеров и рельефа с детали-образца осуществляется специальными копирами. Они считывают информацию с образца и передают на суппорт, задавая ему нужную траекторию движения.

Считывание информации производится различными способами:

  • механическим – специальные щупы и пальцы;
  • фотографическими элементами;
  • числовым управлением при считывании с цифрового макета.

Способы копирования выбираются в зависимости от обрабатываемого материала, сложности конфигурации, размера партии и возможности подключения к ЧПУ. Кроме копира, на станках с ЧПУ устанавливается пантограф. Он изменяет соотношение размеров изготавливаемой детали относительно образца. Без него копирование происходит в масштабе 1:1.

По металлу

Щуп для копирования представляет собой палец, поджимаемый перпендикулярно пружинами. Он скользит по поверхности шаблона, прижимаясь к кромке. Фреза повторяет его перемещение по 2 осям, вырезая заданные трафаретом фигуры.

Станки с ЧПУ управляются различными способами. Модель программируется по точкам координат или рельеф считывается фотоэлементами и передается на пульт управления. Пантограф корректирует размеры, увеличивая вытачиваемую деталь.

На копировально-фрезерных станках по металлу делают сложные по конфигурации детали, изготовление которых обычным способом трудоемкий и длительный процесс, состоящий из множества технологических операций и ручной подгонки:

  • закрытые многоручьевые штампы;
  • пресс-формы;
  • модели кокилей;
  • корпуса с пространственно-сложной конфигурацией;
  • систему канавок для смазки;
  • гравировку.

Копировальный станок повторяет исходную деталь с точностью 0,001 мм. Он быстро, с одной установки обрабатывает верхнюю и боковые плоскости, производит фигурную фрезеровку канавок, сверление и расточку.

По дереву

Копировальные станки по дереву предназначены для изготовления больших партий одинаковых деталей:

  • выполнения сложного декора с множеством мелких элементов;
  • фигурной отделки фасадов корпусной мебели;
  • фрезеровки пазов, занижений, отверстий в дверном полотне;
  • изготовления ручек, планок, плинтусов;
  • создания копий объемных картин, вырезая их с дерева и пластика;
  • вырезания надписей;
  • изготовления объемных букв, цифр, эмблем;
  • создание печатей.

Фрезерные станки с фотографическими элементами копирования точно повторяют рельеф резьбы по дереву, фресок, скульптур. Небольшие приспособления с 4 осью перемещения способны создавать точные по форме копии статуэток. Бордюры и плинтуса, украшенные орнаментом, выполняются на простых копировально-фрезерных станках со щупом или копировальным пальцем в столе.

Краткое описание

Копировально-фрезерные станки (КФС) предназначены для обработки деталей из дерева методом копирования. Разновидности метода:

  • контурное или 2-х мерное (2-D) фрезерование;
  • объемное или 3-х мерное (3D) копирование.

Тот или иной метод используется в зависимости от формы обрабатываемого изделия.

Основное преимущество копировальных станков состоит в том, что можно изготавливать любое количество деталей с криволинейным контуром, являющихся копией исходного экземпляра. Все они будут абсолютно идентичными. В то же время станок обладает гибкостью, чтобы перейти на обработку другой детали, достаточно сменить эталон.

Поэтому сфера применения их достаточно широка: от мелкосерийного изготовления до массового производства. Наряду с достаточно большими станками для промышленного назначения существуют компактные настольные устройства. Копировальные станки используются в мебельном производстве, деревообрабатывающих цехах, в столярных мастерских индивидуальных предпринимателей.

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.

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.

Читайте также  Водонагреватель для дачи без водопровода

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.

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.

Цена на фрезерно-копировальные станки по дереву

Оборудование предназначено для обработки поверхностей мягких и твердых пород древесины, поэтому прекрасно подходят для столярных и модельных мастерских.

Фрезерно-копировальные агрегаты производства Италии G 60 — G 80 — G90 GRIGGIO, очень популярны в столярном и мебельном производстве. Они предназначены для фрезерования криволинейных и прямолинейных контуров, гнезд, контуров и пазов, сверления и зенкования отверстий в столярно-мебельных заготовках. Отлично подходят для обработки мебельных фасадов и дверных полотен. Размер рабочего стола — 750х600 мм, вертикальный ход рабочего стола — 150 мм, перемещение шпинделя в вертикальной плоскости — 80 мм, шпиндель вращается с частотой — 9 000-18 000 об/мин. Примерная цена 339 000 рублей.

Фрезерно-копировальная установка VFK-810 (угол поворота стола до 45 о ) — создана для фрезерования контуров криволинейных и прямолинейных, гнезд, пазов, зенкования и сверления отверстий в мебельно-столярных заготовках. Важным преимуществом является высокая скорость до 20 000 об/мин, идеальное качество, которое дает шпиндель. Подъем стола — 200 мм, его размер, длина — 1 000 и ширина — 800 мм. Примерная цена — 274 000 рублей.

Фрезерно-копировальный агрегат WINNER LH-1000 производства Тайвань — идеальный вариант для изготовления филенчатых дверей и других видов столярных работ. Такие операции являются самыми сложными, трудоемкими, поэтому даже опытный мастер с высокой квалификацией не в состоянии справиться такой задачей за короткое время. Изготавливает филенчатый элемент за один проход, многоуровневый шпиндель меняет быстро профиль, не переставляя инструмента. Оборудован специальным столом с плоской системой координат, что дает высокую точность всех выполняемых фрезерных операций, а также безопасность. Шпиндель вращается с частотой 9 000 об/мин, цена станка — 1 246 463 рубля.

Копировально-фрезерный станок производства Китай МХ 5068. Его отличительными особенностями является высокая скорость до 18 000 об/мин, идеальное качество дает шпиндель, изделия не нуждаются в дальнейшей обработке. Вертикальное перемещение шпинделя от пневмопривода, поворот стола на 45 о , увеличенные размеры рабочего стола — 805-600 мм, наибольшая толщина заготовки — 150 мм, масса станка — 440 кг, цена изделия — 193 240 рублей.

Такое оборудование, как современный копировально-фрезерный станок отличается высокой точностью и надежностью в выполнении различных видов работ. Для того чтобы начать на нем работать достаточно 2-3 дневного обучения, после чего можно создавать настоящие шедевры по дереву.

Конструкция самодельного станка

Фрезерный станок по дереву своими руками будет состоять из следующих конструкционных элементов:

  • рабочая поверхность, которая подойдет по размерам;
  • несущая рама, которая обеспечит стойкость агрегата во время работы;
  • узел, необходимый для установки фрез.

При изготовлении данной самоделки нужно учитывать, что используемую фрезерную головку необходимо оснастить передаточным механизмом, который должен иметь электродвигатель. Это обеспечит агрегат несколькими режимами работы на разных скоростях.

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 имеет высокую производительность, дающую возможность сотворить предметы необходимой геометрической формы.

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.
к меню ↑

Читайте также  Выбраковка стропов

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.

В работе может использоваться не только шаблонный образец, последующие изделия могут изготавливаться по образцу первого. Чтобы увеличить точность, станок стоит дополнить копирующим устройством, называемым пантографом.

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.
к меню ↑

Классическая конструкция станка

Станки оборудованы усложненной системой конструкций. К ним относятся модели с ЧПУ, осуществляющие работу в автоматизированном режиме. Такие аппараты получаются при пользовании чертежами и копировальным устройством. Классическая конструкция заключается в пяти узлах:

  • Главным элементом выступает станина из металла, отдельные детали соединяют посредством сварки. Станина имеет разную высоту, поэтому при создании самодельного станка выбирается именно этот параметр.
  • Передняя, задняя бабка нужны для хранения коробки, привода и электромотора. Задняя фиксирует заготовку, чтобы получить габаритные по длине детали.
  • Электрический мотор и привод вращают заготовку.
  • Упор для инструмента нужен для наиболее качественной работы. Место реза защищено для исключения возможности получить травмы.
  • Ведущий, ведомый центры крепят деталь.

Самодельный токарный станок-копир по дереву дает возможность осуществлять качественную резку заготовок не хуже производственных моделей.

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.

Изготовление своими руками

Простая модель токарного станка с копиром изготавливается на основе дрели. Чтобы сконструировать токарно-копировальный станок по дереву своими руками, требуются следующие инструменты и комплектующие:

  • ручной фрезер;
  • сварочный аппарат;
  • металлические листы;
  • уголки;
  • крепежные изделия (болты, гвозди и саморезы);
  • упорные бруски;
  • переднюю и упорную бабки;
  • силовой агрегат;
  • упор для резца.

Станок изготавливается в несколько этапов:

  1. Разработка чертежа. По нему будет осуществляться сборка элементов деревообрабатывающего устройства. Чаще всего берется готовый чертеж токарного оборудования и изменяется в зависимости от особенностей копира.
  2. Создание станина. Необходимо соединить металлические листы и уголки при помощи сварочного аппарата. Важно, чтобы самодельная станина была устойчива к физическим воздействиям и вибрациям.
  3. Установка электрического двигателя. Для обработки небольших изделий рекомендуется использовать мотор мощностью до 250 Вт. Важно обеспечить защиту двигателя от воздействия окружающей среды.
  4. Закрепление планшайбы. Ее необходимо закрепить на приводном колесе электродвигателя.

После монтажа основных деталей токарного оборудования можно перейти к созданию копира.

Создание копира

В процессе изготовления самодельного копира для токарного станка по дереву требуется учитывать следующие правила:

  1. Требуется ручной фрезер. Для его установки необходимо изготовить поверхность из фанеры.
  2. В площадке, где будет расположен копир, нужно проделать несколько отверстий и прикрепить к ней горизонтальные бруски.
  3. Чтобы обработка производилась по всей длине заготовки, нужно обеспечить движение площадки вдоль всей станины.
  4. Рекомендуется использовать уровень при монтажных работах. Важно, чтобы бруски не отклонялись от горизонтального положения. В противном случае могут возникнуть погрешности при обработке деталей.

После создания копира нужно прикрепить к бруску шаблон при помощи саморезов. Важно, чтобы копир можно было отодвинуть или полностью демонтировать. В этом случае станом можно будет применять для стандартных токарных работ.

После проведения монтажных работ рекомендуется протестировать токарный станок, обработав пробную деталь. Во время точения требуется соблюдать технику безопасности. Нельзя прижиматься к токарному станку и облокачиваться на него. Мастер должен работать в защитных очках и спецодежде.