Создание фрезерно-копировального станка в домашних условиях

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.

Виды фрезерных станков

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.

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.

Копировально-фрезерный станок с ЧПУ

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.

Принцип работы копировально-фрезерного станка

Собственноручная сборка оборудования в домашних условиях

Токарный станок

Станок по дереву своими руками

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 того чтобы изготовить копир для токарного станка по дереву вам понадобятся следующие составляющие, которые будут необходимы в проессе изготовления:

• электрический двигатель мощностью, приблизительно в 800Вт;
• металлический вал с насадкой для смены распилочного полотна;
• металлически профиль квадратного сечения, металлические уголки;
• деревянный лист;
• мебельные направляющие;
• металлический маркер;
• крепежные материалы.
• сварочный аппарат, болгарка.

Для начала потребуется изготовить металлические направляющие.

Они позволят перемещать всю конструкцию копира в продольной плоскости. В данном случае используется два металлических уголка, которые переворачиваются вниз острой стороной. Между собой уголки свариваются на куски металлического профиля.

Такой подход позволяет обеспечить необходимую механическую прочность и исключить возможность прогибания направляющих под весом копира. На практике для изготовления продольных направляющих может подойти любой другой металлический профиль, главное, чтобы его механические параметры позволяли осуществлять поставленные задачи.

В данном случае для изготовления базы будущего копира использовался деревянный ящик и доска. Доска имеет размер, позволяющий перемещаться внутри ящика в перпендикулярной плоскости.

Для закрепления и последующего перемещения используются обычные мебельные направляющие.

К доске сверху крепится двигатель. В данном случае мощность электрического двигателя составляет 800Вт, а скорость 3000 оборотов в минуту. В зависимости от потребностей Вы можете применить двигатель с другими параметрами.

Далее на доске следует закрепить вал на таком расстоянии, чтобы ременная передача нормально соединяла два шкива, один из которых расположен на конце вала двигателя, а второй на конные вала распилочного полотна. Здесь применяется самодельный вал с одним подшипником.

Из металлического профиля квадратного сечения нужно изготовить П-образную конструкцию. В верхней части П-образной конструкции к горизонтальной планке приваривается специальный металлический держатель квадратного сечения. Длина держателя должна быть меньше длины маркера.

Для закрепления маркера в держателе на верхней пластине просверливаются отверстия. Поверх каждого отверстия наваривается металлическая гайка, в которую вкручивается болт. Двух болтов будет вполне достаточно для надежной фиксации. Регулируемый маркер очень удобен при смене распилочных дисков разного диаметра.

Достаточно просто установить нужный диск и при помощи отвеса выровнять маркер по уровню края диска. Крепление маркера должно соответствовать положению распилочного диска во всех плоскостях. Это позволяет простым перемещением маркера по заготовленному шаблону соосно перемещать диск по вращающейся заготовке.

Весь станок собирается из двух швеллеров и металлических уголков для ножен. На которых закрепляется двигатель, вращающий деревянную заготовку. В данном случае применяется электрический мотор мощностью 1200Вт.

В качестве рамы можно использовать старую раму от какого-нибудь другого станка. Для удобства работы двигатель лучше разместить на съемной металлической пластине, которая позволяет перемещать конструкцию с заготовкой, как в вертикальной плоскости, так и в горизонтальной.

Прижимная бабка изготавливается из четырех металлических пластин в форме прямоугольного параллелепипеда. В торцевые стенки прижимной бабки ввариваются две гайки, в которые вкручивается металлический винт. На конце винта устанавливается конус с патроном.

В случае, когда вам нужно исключить возможность загрязнения окружающего пространства опилками от работы станка или максимально уменьшить процент загрязнения, следует изготовить вытяжку.

Распилочный диск накрывается металлическим кожухом, к которому присоединяется гибкий гофрированный шланг и компрессорная установка для создания воздушного потока заданной мощности.

Видео: изготовление копира для токарного станка по дереву.

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.

Методы фрезерования

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.

Станок по дереву Proma DSL-1200

Рассматриваемая модель предназначена для обработки деревянных изделий, которые могут применяться в качестве декоративных элементов. Отличительной чертой конструкции специалисты называют наличие двух резцов:

1. Первый предназначен для обработки заготовок цилиндрической формы, за один проход можно снимать более 10 мм. За счет первого резца можно получить круглую заготовку, как и на обычном токарном станке.
2. Второй резец предназначен для работы по копиру. Именно он позволяет изготавливать различные изделия по копиру.

Эта модель станка может применяться для работы с большими заготовками. Для этого конструкция оснащается люнетом, который крепится на штанги, выступающие в качестве направляющих. Установленная планшайба позволяет обрабатывать многогранные изделия.

Основные характеристики модели:

1. Установленный электрический двигатель работает от трехфазной сети с напряжением 380 В. Именно поэтому станок не приобретается для установки в частной мастерской.
2. Максимальная длина заготовки составляет 1200 мм.
3. Компоновка представлена сочетанием двух колон, между которыми размещается заготовка. Отметим, что станок обладает компактными размерами, за счет чего он не занимает много места в мастерской.

Недостатком этого предложения, как и многих других, можно назвать довольно высокую стоимость.

Процесс создание станка своими руками

Чертежи самодельного мини-фрезерного станка по дереву

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:

Копировально-фрезерный станок — устройство

• 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

Самодельный пантограф — чертеж

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.

Копировально-фрезерный станок с плоскопараллельным механизмом

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.

Копировально-фрезерный станок для объемной фрезеровки

Дупликарвер-2

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.

Дупликарвер-2

Дупликарвер-3

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.

Другие функциональные детали

Их перечень таков:

• Опорная плита. Гасит волны упругости.
• Плата привода для погашения вибраций.
• Гребенчатые упоры (гребёнки). Нужны для нейтрализации вертикальных вибраций заготовки.
• Статичный боковой упор. Гарантирует правильную подачу детали и глубину её горизонтальной обработки.
• Уловитель пыли.

Привод

Проём для размещения привода лучше сделать круглым, так у станка будет меньше вибраций в работе. Двигатель не должен контактировать с плитой.

Установка привода в данную плиту такова:

Плату привода лучше создавать из текстолита или стеклотекстолита плотностью минимум 1,5 см.

Для плиты применяется толстая фанера (1,9 см), обработанная вибропоглощающим средством.

Плату и плиту отделяет зазор 0,5 – 1мм. Желательно наличие крепёжных лап у двигателя, причём они должны выходить за пределы корпуса. Так фреза сможет двигаться вверх. Для её монтажа используются длинные болты мотора. Вынос фрезы обеспечивается так: между корпусом двигателя и подушкой подвеса на болты надеваются по очереди стальные шайбы с резиновыми прокладками.

Упор

Подходящий материал для упора – плотная фанера (от 2 см). Требуется просверлить 3-5 отверстий под гребёнки и подъёмы. Первые два находятся в 5 мм от крайних сторон выреза для фрезы. Другие – через 2,5-3 см. Позиции упоров зависят от параметров и качества заготовки.

Схема бокового упора такова:

Он может иметь такую конфигурацию:

Элементы системы

• Ведро на 15-20 л., имеющее плотную крышку и накидные защёлки.
• Патрубок 1 – входной. Диаметр – 2 см. Его окончание скашивается на 45 градусов и поворачивается на 25 градусов во внешнюю сторону. Оно ставится в 2 см от борта ёмкости.
• Патрубок-2 – вытяжной. Диаметр – 3 см. Ставится строго по вертикали ведра. Его отборное окончание заужено до 1,5-2 см.
• Пылесос.

Гребенки

Для гребёнок применяется дуб или орех, без грибков и дефектов. Они делаются с правой и левой стороны для удобства подачи заготовки.

Чертёж:

Длина первого зуба уменьшена на 3 мм. Причина – выполняет функцию отбойной пружины для целого гребня. Без этого может возникнуть поломка.

Гребни крепятся к упору с помощью специального болта через щелевую дырку.

Нерабочий элемент фиксируется саморезом к этому же упору через отверстие D7.

Для работы гребёнка ставится так, что контактировать с заготовкой всеми зубами, кроме начального. Затем она закрепляется барашком.

Преимущества станков с ЧПУ

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.

Преимущества станков с ЧПУ

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.

Видео по теме: Копировальный станок своими руками

Публикации по теме

Описание станка плазменной резки металла с ЧПУ

Пошаговая инструкция по изготовлению стационарной циркулярной пилы своими руками

Варианты изготовления фрезера из болгарки своими руками

Подробности

Столешница под фрезер

Чтобы сделать ручной фрезер из дрели своими руками, потребуется для начала разобраться со столом. Обработку торцов, а также фрезерование пазов для соединения по способу «шип-паз» будет удобнее делать при помощи фрезеровального стола с выступающими инструментами. У них простая конструкция, и чертежи будет легко разрабатывать самостоятельно. Также подойдет небольшой стол верстачного типа. Крышка должна переворачиваться, и в ней следует прорезать отверстие.

Его размер должен быть приблизительно на 0.5 см больше, чем максимальный диаметр фрезы, которая будет применяться. Перпендикулярно столу будет установлена планка, которая будет стоять параллельно боковой стороне на таком расстоянии, чтобы шпиндельная ось прикрепленной электрической дрели идеально совпадала с центром отверстия. Упорами и хомутами к планке следует прикрепить корпус электрического инструмента, причем в нормальном состоянии стола патрон будет расположен под крышкой, а фреза, в него вставленная, будет выступать. При обработке деталь из древесины буде двигаться по поверхности стола, и упираться в шаблон, вследствие чего будет происходить фрезеровка.

Кроме того, инструмент можно закрепить другими способами. Главное, чтобы центр отверстия идеально совпал с осью фрезы, а патрон и выключатель были доступными. Все станочные элементы должны быть прикреплены жестко, без каких-либо перекосов.

Простейший станок

Они обязательно должны быть расположены строго перпендикулярно, то есть под углом в 90 градусов. В подошве следует проделать отверстие под выход инструмента. Стойка по ширине будет равна габаритам корпуса электрической дрели и на 2 см длиннее. На ней при помощи хомута, который размещен выше патрона, будет прикреплена дрель. Она дополнительно будет зафиксирована упором, который будет прижимать тыльную сторону корпуса с другой стороны от шпинделя, или же другим хомутом ниже, чем ручка. Косынка будет обеспечивать жесткость конструкции, причем одна сторона будет прилегать к подошве, а вторая к самой стойке.

При раскраивании подошвы, а точнее основания конструкции следует нарисовать на листе фанеры квадрат, причем его стороны должны быть равны ширине корпуса электрической дрели. С двух сторон, которые к нему прилегают, нужно добавить полоски, которые равны толщине фанеры. Отметьте центр расположения инструмента и сделайте отверстие при помощи перьевого или корончатого сверла.

Далее следует вырезать подошву по контуру, а угол, противолежащий соединению косынки и стойки, следует округлить. На обратной стороне просверлите отверстие на 0.4 см и сделайте углубления, которые будут потайными под головками саморезом, при помощи сверла на 0.8 см. В противном случае шляпки винтов снова будут царапать стол при выступании, а также нарушать прилегание подошвы. Получится перекос.

Снизу на подошву вы сможете наклеить тоненькую резинку или даже кусочек линолеума. Это будет обеспечивать плавное скольжение во время работы фрезера. При помощи угольника, установите стойку на месте и прикрутите ее на винты. Косынка будет прикреплена одной стороной к основанию, второй к стойке, что обеспечит жесткость конструкции. После нужно отметить положение электрической дрели, когда инструмент начнет опускаться ниже, чем подошва. Прикрутите упор и хомут, а для удобства выполнения работ подошву можно сделать из органического стекла.

Станок с вертикальным движением фрезы

Если у вас есть слесарный опыт и требуемый набор деталей и компонентов, то вы сможете установить самодельный фрезе на боковые цилиндрические стойки. Снизу на них накиньте пружины, которые будут поднимать дрель наверх. Крепление выполняется при помощи металлических уголков, саморезов и скоб. Глубина фрезерования может быть отрегулирована винтами-упорами.

Алгоритм сборки

До того, как приступить к изготовлению ручного фрезера на основе обычной электрической дрели, требуется подготовить все нужные материалы и чертежи, с указанием размеров и того,

как будет прикреплена дрель, которая будет заменять ручной фрезер:

1. Отметьте на подошве или столе центр оси шпинделя.
2. Вырежьте отверстие под выход электрического инструмента.
3. Далее укладываем электрическую дрель на стойку и сделайте отметки положения упора и хомута, чтобы все закрепить.
4. Строго под прямым углом следует прикрутить косынку и стойку.
5. Зафиксируйте корпус инструмента на основании.

Станок, который будет сделан своими руками, должен быть прочным, не иметь перекосов и люфтов. В таком случае на нем можно будет работать как обычным фрезером.

Что это такое и для чего она нужна?

Копировальная втулка – кольцо, скользящее по кромке шаблона. В результате фреза точно повторяет заданный контур и не пересекает линии разметки. Невозможно ровно резать заготовку, направляя инструмент вручную, тем более сделать несколько совершенно одинаковых деталей.

Копировальная втулка состоит из кольца и фланца. Ось симметрии приспособления, совпадает с осью вращения шпинделя. Фланец выполняется по размеру отверстия опорной плоскости фрезера, и крепится на нее. Когда на корпус с двигателем надавливают, рабочая часть инструмента опускается по направляющим, перпендикулярно опорной подошве.

Фреза оказывается ниже подошвы, и врезается в обрабатываемую деталь. Копировальное кольцо упирается боковой поверхностью в торец шаблона, не пуская инструмент за его границы. Используя трафарет, можно вырезать на детали рисунок любой сложности. Достаточно пройти по контуру фрезой, затем зачистить всю площадь занижения.

Справка! Необработанными остаются только углы, в которые не заходит вращающийся инструмент. Их приходится убирать стамеской вручную.

Копировальная модель CL-1201

Для получения изделий из дерева может применяться станок модели CL-1201 или CL-1500b. Первый вариант исполнения обладает весьма привлекательными эксплуатационными качествами:

1. Применяемый шпиндель может изменять направление вращения. За счет этого существенно расширяется область применения модели. Изменение направления вращения шпинделя проводится специальной рукояткой.
2. Станок позволяет с высокой точностью выбирать скорость вращения шпинделя. За счет этого можно обеспечить наиболее благоприятные условия для точения дерева исходя из масс, габаритов и вида древесины.
3. Для установки основных параметров есть пульт. Конструкция может устанавливаться на передней или задней бабке в зависимости от предпочтений мастера. Пульт представлен сочетанием нескольких клавиш.
4. При изготовлении колонны применяется чугун. Кроме этого, станина изготавливается при применении высококачественной стали. За счет совмещения этих материалов снижается степень вибрации конструкции на момент работы.
5. В базовую поставку входит копир, по которому может проводиться обработка. За счет этого снижаются расходы, а станок становится более функциональным в применении.
6. Конструкция станка имеет фрезерную приставку, которая может применяться для получения продольных пазов.
7. Задняя бабка применяется для более точной фиксации заготовки. Ее положение также может изменяться. В поставку включаются центра, которые подбираются в зависимости от особенностей заготовки.
8. Суппорт характеризуется высокой мобильностью. Глубина врезания инструмента может регулироваться рычагом.

Кроме этого, производитель уделил довольно много внимания степени защиты станка от воздействия окружающей среды. Например, двигатель имеет систему защиты от перегрева или перегрузки, все электронные детали также защищены от воздействия влаги и пыли.

Единственным, но существенным недостатком является высокая стоимость предложения. Самодельная конструкция обойдется в несколько раз дешевле.