Токарный станок по дереву своими руками: фото, чертежи. Самодельный токарно-копировальный станок по дереву своими руками Копир на токарный станок по дереву своими руками

Устройство токарных станков для деревообработки схоже по основным параметрам с оборудованием по металлообработке. У них так же есть передняя и задняя бабки, суппорт, шпиндель с резцами. От назначения оборудования зависят его масса, оснащение дополнительными приспособлениями и автоматизированными системами управления.

Устройство деревообрабатывающего токарного станка

Устройство токарного станка по дереву отличается от оборудования по металлу тем, что система охлаждения ему не требуется, благодаря этому отсутствует система подачи охлаждающей жидкости. Мощность деревообрабатывающего токарного станка для с ручным управлением меньше, но регулировка скоростей вращения у него есть. Для работы на токарных станках по дереву с ручным управлением, не предназначенных для выпуска одного типа товаров, применяются специальные приспособления – резцы и съёмная планшайба.

Основные узлы

Планшайба служит для надёжного закрепления материала максимально допустимого диаметра, а резец используется для ручной работы на оборудовании, не имеющем стационарно установленного суппорта. Они чаще используются для изготовления незамысловатых заготовок под роспись, вытачивания необходимых в хозяйстве черенков для лопат, топорищ и прочего бытовой утвари.

Школьный токарный станок по дереву даёт полное представление о том, как можно сделать предметы домашней утвари, красивые сувениры. Работающий на небольших оборотах станок даст начинающему мастеру понять основной принцип работы всех токарных узлов и механизмов. Полученные в школе навыки помогут освоить и более сложное токарное оборудование с ЧПУ.

Одним наиболее часто встречающимся, в массовом производстве оборудованием деревообрабатывающих цехов, можно назвать токарно-копировальный станок по дереву. Для его работы необходимы приспособления – трафареты, по очертанию которых будет создаваться абрис предмета.

Классификация деревообрабатывающих станков

Много разновидностей оборудования используется в деревообрабатывающей отрасли. Основными признаками, по которым производится классификация – это технологический процесс и особенности конструкции.

Технологические признаки:

1. Режущие;
2. Клеильно-сборочные;
3. Прессы;
4. Отделочные;
5. Сушильные.

Различное по конструкции оборудование для проведения одних и тех же операций может различаться по технологии работы.

• Обрабатывающие 1 или много предметов;
• Количество потоков;
• 1-координатные или 4-координатные;
• По количеству шпинделей;
• По траектории перемещения обрабатываемого материала;
• По характеру подачи.
• По цикличности.

Схема работы на токарно-копировальном станке такова:

1. Вверху станины на специальных креплениях устанавливается трафарет, выполненный из дерева – копир.
2. Обкатной ролик движется по внешней стороне копира.
3. За счёт соединения ролика с режущим инструментом методом жёсткого крепления, резец переносит с точностью движение ролика по копиру на дерево. Там где на копире углубление, на дереве будет выпуклый элемент, а выступ на трафарете скажется выемкой в готовом деревянном предмете.

Для производства одинаковых элементов деревянного декора станок с копиром наиболее удобное решение.

Токарный станок, на котором происходит обработка с помощью ручных инструментов: рейера, мейселя, скребка, не отличается особой точностью. При изготовлении нескольких аналогичных деталей из дерева с одинаковыми характеристиками плотности приходится надеяться только на мастерство токаря и его глазомер, но всё равно дать 100% гарантию в том, что они будут идентичными очень сложно. Использование в производстве дерева различных пород подразумевает, что резцы и приспособления потребуются отличные друг от друга.

Токарно-копировальный станок по дереву отличается точностью воспроизведения заложенных данных. Копир является своеобразным прототипом ЧПУ. Один копир позволяет бесконечное количество раз изготавливать идентичные вещи, что необходимо для изготовления балясин для перил или ножек к гарнитурам корпусной мебели. В цехах, где производство поставлено на поток, целесообразнее использовать копировальные станки оснащённые ЧПУ.

При работе с деревом, всегда остаётся ручной процесс доведения детали до совершенства при помощи наждачной бумаги. Шлифовка производится на стадии, пока предмет находится в закреплённом виде между бабками токарного станка. Вращение программируется на меньшие обороты, чем те, на которых производилась резка.

Токарные станки используются для вытачивания деревянных элементов продолговатой формы. Заготовка крепится на шпинделе с примерно равным распределением веса. Для этого в центре торцевых концов деревянной заготовки высверливаются отверстия – это необходимо для того, чтобы вращение вала было равномерным. Чаще всего используются дерево цилиндрической формы или брус с оструганными углами. Резание проводится не только внешней, но и внутренней поверхности заготовки. Формы готовых изделий могут быть сложными, коническими, цилиндрическими – симметричными относительно центра изделия.

Высокой точностью воспроизведения сложного рисунка обладает настольный токарный станок по дереву, оснащённый системой компьютерного программирования. На нём можно создавать очень сложные элементы резьбы.

Классификация

Токарные станки делятся на:

• центровые, имеющие механизированную подачу. Есть возможность выполнять на этом оборудовании работы с применением ручных режущих инструментов (при установке на станине специального подручника). Продолговатый кусок древесины удерживается шпинделем и подвижной задней бабкой. Продольная подача суппорта механизирована. На этих станках можно работать с копиром. При работе с короткими лёгкими заготовками крепление задней бабкой может не использоваться. При обработке внутренней стороны деревянной детали креплением служит планшайба. Движущимися элементами в рабочем режиме на этих токарных станках являются резцы, перемещающиеся вдоль обрабатываемого куска дерева и вращающийся шпиндель.
• лоботокарные станки используются для производства деталей на плоской широкой деревянной основе. Красивая многоуровневая резьба, барельефы, горельефы – это то, что можно произвести на станках, работающих с широкой планшайбой, на которой и крепится заготовка. Работа проводится только на лицевой части детали. Остальная доработка будет проходить в ручном режиме.
• круглопалочные обрабатывают дерево, придавая ему форму с круглым сечением. При работе на этом оборудовании заготовки не вращаются и не движутся. Единственными движущимися деталями станка являются головки с резцами. Есть и станки в этой группе для обработки длинных изделий. Тогда в них будет подача заготовок вальцами под резцы.

Придание формы дереву происходит при вращении обрабатываемого материала и применении режущего инструмента.

Устройство и оснастка

Токарные деревообрабатывающие станки различаются по типу подачи суппорта и форме изготавливаемых предметов.

1. На токарном станке с подручником обрабатываются деревянные болванки, не превышающие в диаметре 40 см, а по длине 1 м, 60 см.
2. Токарные установки с механической подачей суппорта приспособлены для обработки деревянных заготовок с теми же ограничениями по размерам, что и приспособления для ручной резки.
3. Приспособление для дискообразных деревянных заготовок имеет возможность размещения на рабочей поверхности деталей до 3 м в диаметре. Толщина дерева при этом ограничивается параметрами, заложенными изготовителем станка.

Схема токарного станка имеющего механическую подачу суппорта, оснащённого приставным лобовым устройством:

• станина на 2 тумбах;
• передняя и задняя бабки;
• суппорты;
• шпиндель, вращаемый 2-скоростным двигателем;
• клиноременная передача, соединяющая 3-ступенчатую коробку передач с мотором;
• шкив, закреплённый на шпинделе, приводит в движение продольный суппорт;
• резцы крепятся в поворотном держателе;
• основной – поперечный и дополнительный – продольный суппорты задают направление хода резцов.

При работе ручными резцами необходимо на направляющие станины устанавливать подручник. Суппорт на этом этапе обработки отводится за пределы рабочей зоны до упора.

Оснастка для токарных станков Инструмент для токарного станка по дереву

Лобовое устройство также имеет поворотный держатель. Используется это приспособление для обработки заготовок с диаметром до 60 см, закрепляемых с одной стороны на планшайбе, соединённой со шпинделем, и фиксируется задней бабкой станка. При обработке короткой заготовки зажим может не использоваться, что упрощает внутреннюю обработку деталей.

Скорость срезания кромки дерева в разных точках разная, что определяется удалённостью резца от оси вращения. Наиболее наглядно это прослеживается при работе с копиром. Частота вращения шпинделя определяется по диаметру обрабатываемого древесного материала и его прочности.

Для работы с деревом может применяться самое различное оборудование, в том числе станки. За счет применения подобного оборудования ускоряет процесс механической обработки деревянных заготовок. Весьма востребован токарный станок по дереву с копиром, который существенно упрощает выполнение поставленных задач: изготовление ножек для мебели, дверных ручек и балясины.

Классификация токарных станков

Токарные станки многие решают выбрать для покупки и установки в собственной мастерской по причине возможного их применения при изготовлении изделий цилиндрической формы. Существует довольно большое количество различных моделей, разделить их можно на несколько групп:

1. Классическое оборудование, когда заготовка располагается в патроне или планшайбе. В качестве режущего инструмента применяется резец. Заготовка может вращаться с различной скоростью. Однако оборудование не подходит для массового производства.
2. Копировальные станки могут применяться для работы по шаблону. За счет применения шаблона можно упростить задачу по изготовлению однотипных изделий. Для мелкосерийного производства подходит аппарат с ручным управлением, так как он имеет низкую стоимость и прост в применении.
3. Фрезеровальные станки сегодня встречаются крайне часто. Это связано с тем, что они получили широкое применение в области производства корпусных и плоских деталей из дерева и металла. Встречается и токарно-фрезерный станок по дереву, который может применяться для выполнения различных операций.
4. Модели с числовым программным управлением. При массовом производстве или изготовлении дорогих изделий может применяться оборудование, которое имеет блок ЧПУ. Однако применение копира существенно снижает себестоимость изделия.

Копировальное устройство для токарного станка по дереву обладает весьма привлекательными характеристиками, за счет чего их стали устанавливать в частных и других мастерских.

Классическая конструкция

Промышленные станки обладают достаточно сложной конструкцией, особенно варианты исполнения с ЧПУ, которые могут проводить обработку в автоматическом режиме. Требуемое изделие можно получить и при применении копировального оборудования. Классическая конструкция представлена сочетанием следующих основных узлов:

Самодельный копир для токарного станка по дереву позволяет также проводить качественную обработку заготовок.

Изготовление своими руками

Промышленные варианты исполнения станков обходятся дорого. Именно поэтому многие рассматривают возможность сборки станка своими руками. Рекомендации по проведению работы следующие:

Больше всего внимания уделяется производству копира. Именно он отличает токарный станок от копировального.

Создание копира

Копир применяется для производства похожих изделий. За счет его применения существенно повышается показатель производительности. Среди особенностей, связанных с созданием копира, отмечают следующие моменты:

Шаблон изготавливается из фанеры, он прикручивается к передней поверхности бруса. Верхняя поверхность ранее установленного бруса совмещается с осью шаблона.

Недостатки рассматриваемого устройства

У самодельного копировального станка есть довольно большое количество существенных недостатков. Примером можно назвать такую информацию:

Именно поэтому для налаживания производства сложных деревянных элементов рекомендуется устанавливать промышленные станки.

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:

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:

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

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.

Как в производственных, так и в домашних условиях нередко возникает необходимость изготовить деталь, формы и размеры которой полностью идентичны исходному образцу. На предприятиях эта задача решается при помощи такого устройства, как копировально-фрезерный станок, который позволяет изготавливать копии исходной детали большими сериями, отличается высокой скоростью, а также качеством выполняемой обработки.

Что собой представляет процесс фрезерования

Копировально-фрезерные станки и любое другое оборудование фрезерной группы можно встретить практически на любом промышленном предприятии. Объясняется это тем, что операция фрезерования - это один из наиболее распространенных методов, используемых для выполнения механической обработки. Данная технология позволяет выполнять широкий перечень черновых, получистовых и чистовых операций с простыми и фасонными заготовками из черного, а также цветного металла, работать по дереву и пластику. На современном фрезерном оборудовании с высокой точностью и производительностью обрабатываются детали даже самой сложной формы.

Различают два основных типа фрезерования: встречное (подача и вращение инструмента разнонаправлены) и попутное (инструмент вращается в ту же сторону, что и осуществляется подача). Режущая часть инструментов, выполняющих фрезерование, изготавливается из различных материалов, что дает возможность не только успешно работать по дереву, но и выполнять обработку (шлифовку в том числе) даже самых твердых металлов и сплавов, искусственного и натурального камня.

Фрезерное оборудование подразделяется на два вида: общего назначения и специализированное, к которому и относится копировально-фрезерный станок.

Возможности копировально-фрезерного оборудования

Копировальный станок, относящийся к фрезерной группе, разработан для копировально-фрезерных работ с плоскими и объемными деталями. Кроме того, на таком устройстве можно выполнять гравировку фасонных профилей, наносить на изделия надписи и узоры (даже высокой сложности), осуществлять легкие фрезерные операции по дереву и другим материалам.

Используя инструменты с режущей частью из различных материалов, на копировально-фрезерных станках обрабатывают детали, выполненные из чугуна, разных сортов стали и цветных металлов. На таких устройствах для выпуска деталей мелкими и крупными сериями успешно производят лопатки турбореактивных двигателей и паровых турбин, гребные винты для судов, штампы вырубного и ковочного типа, рабочие колеса для гидротурбин, формы для прессования и литья, пресс-формы и т.д.

На копировально-фрезерном станке выполняются технологические операции, практически недоступные универсальному оборудованию. Принцип работы такого станка основан на методе копирования, для выполнения которого используется специальный шаблон. Применение шаблона исключает человеческий фактор при обработке даже сложнейших деталей, благодаря чему все готовые изделия имеют одинаковую форму и геометрические размеры. Что удобно, один шаблон можно использовать для точного изготовления большой партии деталей, которые будут полностью идентичны между собой.

Для того, чтобы копирование формы и размеров шаблона было максимально точным, на копировально-фрезерном станке устанавливают копир (пантограф для фрезера). Назначение такого устройства - точная передача всех движений копировальной головке режущему инструменту.

Как устроен копировально-фрезерный станок

Копировально-фрезерные станки, как упомянуто выше, используются для плоскостного (обработка профилей) и объемного (обработка рельефов) фрезерования. В качестве рабочего инструмента на них применяются фрезы, которые, обрабатывая контур или объемную поверхность детали, повторяют движения копира. Связь рабочего органа и системы слежения у ручных станков обеспечивается за счет механических, пневматических или гидравлических элементов, нужных для формирования усилия, передаваемого от копира на рабочий орган копировально-фрезерного станка.

Шаблоном на таких станках выступает плоская контурная или пространственная модель, деталь-эталон или контурные чертежи, а элементом, считывающим форму и размеры шаблона, - копировальный палец или ролик, специальный щуп, фотоэлемент. Для изготовления шаблона можно использовать алюминиевый лист или лист из другого металла, пластик или древесину. Шаблон и обрабатываемая деталь располагаются на вращающемся рабочем столе станка.

Рабочий орган копировально-фрезерного оборудования приходит в движение благодаря таким конструктивным элементам, как винт, золотниковый клапан, соленоид, дифференциал или электромагнитная муфта. Реле, устанавливаемые в усилительных устройствах копировально-фрезерных станков, бывают электромагнитными, гидравлическими или электрооптическими.

Качество обрабатываемой детали (шероховатость поверхности, точность формы и размеров) зависит от такого параметра, как скорость перемещения следящего устройства. При этом можно добиться следующих характеристик готового изделия: шероховатость – №6, точность профиля – 0,02 мм. Основными элементами исполнительной цепи такого оборудования являются электрический двигатель и гидравлический цилиндр.

Пантограф, устанавливаемый на копировально-фрезерном оборудовании, обеспечивает копирование в заданном масштабе. Конструкцию пантографа составляют направляющий палец, его ось, инструментальный шпиндель и отдельная ось вращения. Шпиндель и направляющий палец располагаются на одной рейке, от соотношения плеч которой зависит масштаб копирования.

Перемещаясь по контуру шаблона, палец приводит в движение рейку, свободно вращающуюся на оси. Соответственно, на другой стороне рейки шпиндель станка совершает идентичные движения, обрабатывая заготовку. На копировально-фрезерных станках, которые изготавливаются своими руками, такое устройство также не будет лишним, его наличие значительно увеличивает функциональность оборудования.

Разновидности станков копировально-фрезерной группы

Оснащение копировально-фрезерного станка может включать приводы различного типа. На основе этого параметра выделяют:

• оборудование с пантографом (пригодное для обработки деталей в 2–3 измерениях);
• устройства с копиром, закрепленным на поворотной рейке, перемещающейся в вертикальной плоскости;
• одно- и многошпиндельные станки, оснащенные поворотными столами круглой или прямоугольной формы;
• станки, подача на которых обеспечивается за счет механических, электрических, гидравлических устройств;
• фотокопировальное оборудование.

Самодельный копировальный станок может относиться к любому из этих типов (в том числе и к копировально-шлифовальным станкам). Надо только найти в интернете чертежи и подобрать комплектующие.

По степени автоматизации и способу фиксации обрабатываемой детали выделяют следующие категории копировально-фрезерных станков:

• ручные или настольные, на которых заготовка фиксируется механическим способом (на этих устройствах можно рассверливать отверстия различной формы в соответствии с шаблоном);
• автоматическое оборудование стационарного типа, заготовки на котором фиксируются при помощи пневматических прижимов (на таких станках работают с алюминием);
• автоматическое оборудование стационарного типа с пневматическими прижимами, на котором установлена трехшпиндельная головка (на этих копировально-фрезерных станках одновременно рассверливают тройные отверстия, что не позволяют выполнять агрегаты двух предыдущих типов).

Как работает копировально-фрезерный станок

Как было замечено выше, на копировально-фрезерном станке заготовка обрабатывается с помощью задающего устройства - копира. Все перемещения копира по контуру или поверхности шаблона передаются благодаря специальному (копировальному) устройству на рабочую головку станка, в которой закреплена фреза. Таким образом, режущий инструмент в точности повторяет все те движения, которые совершает копир, используемый для оснащения фрезера.

Движения элементов копировально-фрезерного станка в процессе обработки детали подразделяются на главные (вращение и перемещение шпинделя при врезании инструмента в материал заготовки, перемещение по контуру рабочего стола и салазок) и вспомогательные (движение шпиндельной головки, салазок и стола в ускоренном режиме, а также установочные перемещения, которые совершают трейсерный столик, копировальный палец, упоры и зажим, фиксирующий шпиндельную головку).

В копировально-фрезерных станках, работающих по алюминию, могут быть реализованы две схемы слежения: простое действие и действие с обратной связью. При реализации схемы прямого действия рабочий орган станка совершает движения за счет того, что он жестко связан с копиром. Схема обратного действия не предусматривает такой связи и перемещения от копира на рабочий орган передаются не напрямую, а через следящую систему.

Как уже говорилось выше, на копировально-фрезерных станках выполняют контурное и объемное фрезерование. При контурном фрезеровании движения копира происходят в плоскости, параллельной или перпендикулярной оси инструмента. В первом случае перемещение рабочего стола оборудования может быть только продольным, а фреза и копировальный палец двигаются вертикально. Во втором случае стол двигается как в продольном, так и в поперечном направлении. При объемном фрезеровании деталь обрабатывается поэтапно – благодаря нескольким передвижениям стола и инструмента, совершаемым в параллельных плоскостях.

Схема прямого действия может быть реализована и через пантограф, который позволяет уменьшать размеры готовых изделий по отношению к размерам используемого шаблона (масштабировать). Чаще всего такое дополнительное устройство, которое легко сделать и самому, устанавливают на станки, используемые для гравировочных и легких фрезерных работ.

Очередная вариация сделанного самостоятельно станка

Как изготовить копировально-фрезерный станок своими руками

Приобрести копировально-фрезерный станок для оснащения своей мастерской хотели бы многие домашние умельцы, но стоимость такого оборудования достаточно велика. Между тем, обладая желанием, затратив не так много времени, сил и финансовых средств, можно изготовить такое оборудование своими руками.

Естественно, самодельное копировально-фрезерное оборудование не сравнится с профессиональным по своей мощности, надежности и функциональности, но и на таких станках можно выполнять качественные копии, работать с их помощью по дереву и обрабатывать заготовки из других материалов. Многие пытаются приладить копирующее устройство к уже имеющемуся , однако это нецелесообразно, так как при этом приходится переделывать практически весь станок. Как показывает практика, свой самодельный станок копировально-фрезерного типа лучше собирать с нуля, подобрав для этого соответствующие комплектующие.

Ниже на фото приведен пример самодельного станка с дополнением в виде видео. Создатель станка ведет повествование по-английски, но в принципе все вполне понятно и без перевода.

Своими руками копировально-фрезерное устройство проще всего изготовить по типовой схеме, которая включает в себя несущую конструкцию – раму, рабочий стол и фрезерную головку. Приводом для обеспечения вращения рабочего инструмента является электродвигатель, передающий движение через двухступенчатый механизм, позволяющий получать две скорости. Рабочий стол этого самодельного устройства можно регулировать по высоте.

Многие из тех, кто копировально-фрезерный станок изготовил своими руками, отмечают, что при смене режимов работы, у такого оборудования начинает проявляться масса недостатков. Наиболее распространенными из таких недостатков являются вибрации рамы станка, искривление заготовки и ее прогиб, некачественное выполнение копирования и др. Чтобы избежать таких проблем, лучше всего делать копировально-фрезерное устройство узкоспециализированным и сразу настраивать его на обработку однотипных заготовок. Объясняется это тем, что самому учесть все недочеты, которые будут возникать у универсального оборудования при смене режимов работы, практически невозможно.

Ручки у напильников часто ломаются. Небольшое приспособление к токарному станку по дереву выручило юных мастеров школы № 1139 Бабушкинского района Москвы. Это копир для токарного станка. Изготовленные на нем ручки для напильников не уступают готовым.

Основные узлы копира для токарного станка - нижняя и верхняя каретки. Обе перемещаются по направляющим. Нижняя в продольном, а верхняя в поперечном направлениях. Между собой каретки прочно соединены. На верхней каретке, которая несет на себе главный рабочий орган копира - резец, установлен небольшой ролик.

1 - основание приспособления, 2 - подушка, 3 - направляющие нижней каретки, 4 - угольники, 5 - втулки, 6 - нижняя каретка, 7 - направляющие верхней каретки, 8 - угольник, 9 - гайка, 10 - угольник нижней стойки, 11 - стойка, 12 - угольник верхней стойки, 13 - копир (из двух пластин с фигурным вырезом), 14 - вал, 15 - верхняя каретка, 16 - стойка копира, 17 - гайка, 18 - ролик, 19 - гайка для винта 14, 20 - маховик, 21 - гайка резца, 22 - резец, 23 - угольник, 24 - шайба 60x40x5, 25 - винт М10X165x10, 26 - барашковая гайка М10, 27 - уголок нижней каретки, 28 - замок для гайки. 29 - винт М6 (4 шт.), 30 - гайки М6 (8 шт.), 31 - гайки М5 (4 шт.), 32 - винты М6х12 (4 шт.), 33 - винты М5Х10 (4 шт.).

При работе приспособления ролик движется по прорези копира как по направляющей и ведет за собой верхнюю каретку с резцом. Резец, повторяя линию движения ролика, а следовательно и линию копира, обрабатывает заготовку, установленную на токарном станке. Оригинально и просто.
Прежде чем вы приступите к изготовлению копира, мы хотим
предупредить вас о точности изготовления и сборки обеих кареток. Они должны легко и в то же время без люфта перемещаться по своим направляющим. Для этого вы должны выдержать указанные на чертежах допуски.
От правильного изготовления и правильной сборки зависит успех работы всего приспособления и качество готовых изделий.
Приспособление устанавливается на токарный станок по дереву между передней и задней бабками. Само оно крепится к подушке 2, а подушка - к станине станка винтом с барашком (детали 25 и 26).
Имея заготовки квадратного или круглого сечения необходимой длины, предварительно нарезанные на циркульной пиле, вы должны найти сначала центры на их торцах. Центр с одного торца надо накернить, то есть сделать в нем углубление. Оно нужно для установки заголовки в центр задней бабки. С другого торца заготовки сделайте ножовкой по центру прорезь на глубину 5- 6 мм. Этой прорезью вы насадите заготовку на гребенку передней бабки. В результате у вас получится неподвижное соединение между передней бабкой и заготовкой.
Когда заготовка будет установлена в токарный станок, подведите резец копира, вращая ручку маховика, в правую сторону до упора.
Включите станок и, подвинчивая гайку 21, подайте резец к заготовке. Теперь, вращая маховик, вы увидите, как заработает резец. Он будет придавать ручке форму согласно копиру. А его форма может быть различной в зависимости от инструмента, для которого делается ручка. Для напильников нужны ручки одной формы, для стамесок - другой, для шил - третьей. В нашем приспособлении копир изготовлен для стандартной ручки средних напильников.
Как только резец дойдет до конца передней бабки, подайте гайку резца вперед, и он отрежет готовую ручку.
Наше приспособление, как еы заметили, работает от ручного привода. Но вполне можно поставить реверсивный двигатель. О том, как это сделать, решите самостоятельно.
Обработка ручки зависит от скорости вращения шпинделя токарного станка и от наименьших припусков заготовки. Поэтому в зависимости от этого резец делает один, два, а то и три прохода по заготовке.

С. КОКОРЕВ
Приложение к ЮТ 1981 №10