Фрезерный станок пантограф по дереву своими чертежи. Создание фрезерно-копировального станка в домашних условиях. Фрезерно-копировальное оборудование: конструкция

Бойлеры

Все фото из статьи

Копировально-фрезерные станки по дереву являются универсальными агрегатами,назначение которых — копировать изделия в двух- и трехмерной форме. Иными словами, данное оборудование может копировать плоские готовые изделия, а при применении особых копиров и объемные модели.

Такие устройства часто используются для гравировки профилей и разнообразных элементов декора. Их можно применять и для обычных не очень сложных фрезерных работ.

Что такое копировально-фрезерное оборудование

Такое оборудование является уникальным, т.к. при своей сравнительно простой конструкции способно копировать сложные изделия, даже тонкой ручной работы.

По сути, агрегат был разработан для фрезерования криволинейных элементов:

Осуществляется это способом копирования по шаблонам. Они позволяют делать операцию точной максимально, без использования ручной работы. Данное свойство агрегата гарантирует, что изготовленные элементы будут идентичны по размеру и форме.
Вы можете применять при этом один образец для всех заготовок или использовать как шаблон уже готовые изделия.
Когда таких параметров недостаточно – есть возможность значительно повысить точность станка.

Обратите внимание! Инструкция рекомендует комплектовать его для этого особым копирующим приспособлением. Называется оно «пантографом» и служит для точнейшего сообщения передвижения копирующего узла (головки) основному приспособлению, которое обрабатывает деталь.

Когда шаблон имеет много тонких изящных деталей, станок с пантографом незаменим.

Конструкция агрегата

Копировально-фрезерные агрегаты дают возможность обработки рельефов или профилей:

Заготовки обрабатываются особым инструментом — фрезой, сделанной из твердых сплавов.
Она повторяет в полном объеме передвижения копира, который воспроизводит очертания шаблона.
Копир оснащается электронной либо механической связью, имеющей систему слежения и отвечающей за траекторию перемещения инструмента.
Копиром может выступать плоский либо трехмерный образец, а также контурная схема либо модель-эталон.
При этом особый щуп регистрирует контуры детали. Далее эти данные сообщаются инструменту.
В наиболее современных станках щуп заменяется фотоэлементом, имеющим увеличенную точность.

Обратите внимание! Пантограф в описываемых агрегатах играет важнейшую роль. Он оборудуется специальным направляющим«пальцем».

Тот перемещается по копиру, при этом с максимальной точностью определяя геометрические параметры образца. От пропорций «плеч» пантографа зависит итоговый размер полученной копии.

Сфера применения
Функциональные особенности
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.

Очень часто в нашей жизни возникает необходимость сделать копию какого-нибудь предмета, поэтому наличие копировальной техники – современная потребность многих предприятий. И речь пойдет не о копировально печатном оборудовании, а о копировально фрезерных станках.

Они служат для создания предметов, которые максимально копируют исходный образец. Оборудование дает возможность изготавливать детали значительными тиражами, обеспечивая высокую скорость обработки.

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.

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.

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.

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.

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.

2 Конструкция станка

Фрезерный станок Дупликарвер использует в работе режущий твердосплавный инструмент – фрезу. Она воспроизводит на изделии поверхность или контур копира.

Это задающее устройство станка обладает гидравлической, механической и пневматической связью с системой слежения, отвечающей за направление фрезы. С одной стороны она действует на усилительное устройства, с другой – оказывает воздействие на исполнительный орган.

Копиром выступает плоский шаблон, контурный чертеж, эталонная деталь, пространственная модель. Копировальное устройство – фотоэлемент, палец, ролик или щуп. Образцами могут быть детали, изготовленные из древесины, пластмассы или металла. Копир и обрабатываемая заготовка располагаются на вращающемся столе.

Исполнительный орган станка Дупликарвер – дифференциал, электромагнитная муфта, соленоид, винт, золотник. В усилительных устройствах могут применяться электрооптические, гидравлические или электромагнитные реле.

Скорость перемещения следящего устройства определяет точность профиля и шероховатость поверхности изделия. Может достигаться точность 0,02 мм и шероховатость №6. Привод станка Дупликарвер совершается от электродвигателя и силового гидроцилиндра.

Пантограф, позволяющий копировать изделия в установленном масштабе, имеет направляющий палец, располагающийся на оси и перемещающийся по копиру, а также инструментальный шпиндель и ось вращения.

Когда палец перемещается по копиру, шпиндель на заготовке описывает необходимую геометрическую форму. Масштаб определяет пантограф пропорциями плеч. Дополнительно может использоваться ЧПУ.

2.1 Виды копировально фрезерных станков

По виду привода:

фотокопировальные, гидро- и электрофицированные, с механической подачей;
много- и одношпиндельные агрегаты с круглым и прямоугольным столом;
универсальные устройства с пантографом, находящимся вертикально на поворотном рукаве;
с пантографом, необходимым для функционирования в 2 и 3 измерениях.

Встречаются мини и полноценные версии. Подобные устройства могут быть оснащены ЧПУ.

Можно также выделить еще группы устройств, отличающихся по прижиму заготовки и уровню автоматизации:

настольный или ручной самодельный станок с механическим прижимом профиля позволяет рассверливать отверстия разной формы с использованием шаблона;
автоматический станок с пневмоприжимом профиля – чаще всего используется для изготовления алюминиевых конструкций; может иметь ЧПУ;
автоматический станок с пневматическим прижимом профиля и 3-шпиндельной насадкой, необходимой для рассверливания тройных отверстий (остальные устройства лишены такой возможности); может иметь ЧПУ.

Это могут быть мини или полноразмерные станки.

2.2 Изготовление станка своими руками

Самодельный копировально фрезерный станок можно сделать в домашних условиях своими руками. Конечно, такое мини оборудование не сможет работать на уровне с промышленными образцами, но оно вполне способно создавать качественные копии.

Самодельный деревообрабатывающий с ЧПУ копировально фрезерный станок можно изготовить с применением системы тяг, электродвигателя с зажимным патроном, необходимым для фрезы.

Типовой конструкцией устройства, изготавливаемого своими руками, является:

рабочий стол;
несущая рама;
фрезерная головка.

Настольный копировально фрезерный станок для резьбы по дереву с ЧПУ своими руками должен оптимизироваться под конкретные цели, которых необходимо достичь, например, для нанесения резьбы. Понимая, какие детали предстоит обрабатывать, следует выполнять расчеты размеров, мощности и так далее. Тогда изготовленный станок своими руками позволит реализовывать необходимые задачи.

2.3 Работа копировально-фрезерного станка Дупликарвер (видео)

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.

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:

создавать орнаменты и различные надписи.
гравировать фасонные профили.
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:

Фреза проводит создание контура или поверхности, которые задаются при помощи копира.
Связующим звеном между режущим инструментом и устройством слежения становится механическая, гидравлическая, пневматическая система. Станок по дереву чаще всего имеет механическую систему подачи и управления.
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.
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

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

рабочий стол;
несущая рама;
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:

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.
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.