Копир строительный своими руками

Обновлено: 08.07.2024

Сложные по рельефу детали изготавливаются последовательно на нескольких видах оборудования. Копировально-фрезерный станок значительно сокращает технологический процесс.

Он с одной установки делает точную копию предмета любой сложности. Такое оборудование умельцы могут сделать своими руками и вырезать фигурные детали или копировать редкие фрески.

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.

Важно!

Деталь для копирования делается из мягкого, легко поддающегося обработке, материала.

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.

Классификация

Основной классификацией можно считать различие по типу установленного привода. Учитывая подобную особенность можно выделить:

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.

Основные технические характеристики

К стандартным характеристикам фрезерного станка:

мощность;
скорость вращения шпинделя;
габариты рабочего пространства;
количество скоростей;
частота подачи шаговых двигателей.

В копировальном оборудовании добавляется:

способ копирования;
наличие пантографа;
производительность;
количество фрезерных головок.

У копировально-фрезерных станков консольного типа точность копирования ниже. Для точного повторения размеров сложных форм используют станки с подвижным суппортом.

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.

Фрезерная головка

Критерии выбора

Мастерам, изредка изготавливающим у себя в мастерской поделки, достаточно приобрести ручной копировально-фрезерный станок. Для производства больших партий деталей необходимо оборудование с ЧПУ.

Основными критериями выбора модели станка, являются обрабатываемый материал и габариты заготовки. Затем по объему и сложности изделий следует обращать внимание на технические характеристики модели:

способ копирования;
мощность;
частота вращения шпинделя;
точность обработки;
количество фрезерных головок;
производимые операции;
угол наклона стола;
способ считывания информации;
наличие перемещения по 4 оси.

Для промышленных предприятий важно, чтобы станок можно было встраивать в автоматические линии.

Некоторые советы при изготовлении станка своими руками

Самодельный копировальный станок не отличается точным управлением, что приводит к снижению качества изготовленных с его помощью деталей. Особенно ярко проявляются все недочеты при смене направления фрезы или во время активной работы агрегата, что сопровождается вибрацией во всей плоскости конструкции. Устранить данные дефекты практически нереально. Поэтому рекомендуется создавать узкопрофильные агрегаты, которые направлены на обработку только каких-то одних деталей.

Также во время изготовления самодельного копировального станка следует обращать внимание на вес и габариты обрабатываемых деталей. Чем они больше, тем массивнее должна быть несущая рама оборудования. Это позволит поглотить все образовавшиеся вибрации и обеспечит достаточный запас прочности, что сделает созданный станок своими руками долговечным и надежным.

Чтобы обработка деталей из дерева происходила качественно, следует позаботиться о достаточной мощности двигателя. Если она будет составлять 150-220 Вт, тогда обеспечить нужную скорость вращения фрезы не составит труда.

Также необходимо не забывать, что узел, который соединяет фрезу с копирующим щупом, должен быть прочным и надежным. Очень важно, чтобы их плоскость и поверхность рабочего стола полностью совпадали. В результате созданная конструкция жестко устанавливается на несущей раме. Также она должна свободно перемещаться по рабочей поверхности во всех нужных направлениях.

Используя такие советы очень легко собственноручно создать копировальный станок. Но следует не забывать, что его область применения ограничена. Если требуется обработка деталей разного типа и размера, лучше приобрести универсальное оборудование, которое изготовлено в заводских условиях.

Особенности работы с алюминием

Алюминий отличается своими свойствами от других металлов:

легкий;
прочный;
пластичный – вязкий;
с высокой теплопередачей.

Одновременно алюминий хрупкий, боится вибраций и динамических нагрузок. При работе с алюминием на копировально-фрезерном станке, необходимо надежно закрепить сам станок на прочном монолитном фундаменте.

Угол заточки режущей кромки делается острее, чем для стали. Скорость вращения 15000-18000 об/мин. Подача пониженная. Для отвода лишнего тепла, быстро поступающего внутрь самой заготовки, специалисты рекомендуют применять охлаждающие жидкости, направляя их непосредственно в зону реза или распыляя по поверхности плоских деталей.

Прижимной инструмент оставит на мягком алюминии вмятины. Для крепления заготовок под обработку, особенно листового материала, используют пневматические столы.

Справка! При вибрации детали и биении инструмента на поверхности алюминия образуются вмятины и трещины.

Принципы работы

Общим элементом для всех фрезеров копировальных по дереву или металлу является фреза — режущий и обрабатывающий инструмент.

Основные моменты работы фрезерного устройства:

С помощью копира задается поверхность или контур, который затем повторяет фреза.

Все копировальные станки работают по одному принципу: к образцу любого типа подводится следящее устройство, которое через соединительную систему передает необходимое направление и усилие на режущий узел — фрезу.

Использование шаблона-образца исключает ручное вмешательство и поэтому даже при изготовлении копий сложных деталей, все полученные изделия одинаковы по форме и размерам. Копировальное фрезерование бывает контурное, объемное и прямого действия. Обрабатываемая заготовка и первоначальный шаблон закрепляют на перемещающейся рабочей поверхности станка.

При контурном копировании рабочая поверхность перемещается в продольном направлении. Во втором случае, при объёмном копировании, стол с копиром и заготовкой подвижны и в поперечном, и в продольном направлениях.

Узел между копиром и фрезой, который точно задает движение и силу режущему инструменту называется пантограф. По дереву или другому материалу пантографы работают одинаково безошибочно.

Пантограф используется в станках прямого действия. Этот узел позволяет организовывать не только копирование, но и масштабирование деталей. Часто такие станки используют для гравировальных работ.

Пантограф состоит из направляющего пальца, его оси, отдельной оси вращения и инструментального шпинделя. Направляющий палец вместе со шпинделем размещены на одной планке. Масштаб копирования напрямую зависит от соотношения плеч шпинделя и пальца.

Палец перемещается по контуру оригинала и приводит в движение рейку, которая свободно вращается на оси. Таким образом, шпиндель, расположенный на другой стороне рейки, повторяет движение пальца.

Режущая кромка приходит в движение при помощи винта, золотникового клапана, соленоида, электромагнитной муфты. В усилительном устройстве копировально фрезерного станка по металлу используется реле. Оно может быть электромагнитное, гидравлическое или электрооптическое.

Вращение передается от электрического двигателя при помощи цепи и гидравлического цилиндра.

Передача вращательного момента может быть многоступенчатой.

Качество полученной при копировании детали, а именно шероховатость, точность размеров и формы, напрямую зависит от скорости реагирования и перемещения следящего устройства. Хорошими результатами считаются: точность профиля две сотых миллиметра, а шероховатость должна соответствовать шестому номеру общепринятых стандартов.

Как изготовить такой аппарат для работы с древесиной своими руками?

Самостоятельно подключить систему копирования и программное управление станком сложно. Для домашнего пользования подойдет низкий станок с механическим щупом. Перед его изготовлением следует сделать эскиз устройства и рассчитать габариты станины исходя из размера рабочей зоны.

Она равна длине направляющих минус ширина подвижного конструктива с фрезой и щупом. Ширина ее составляет половину пространства рабочего стола.

Взять массивную плиту. Расположить на ней стойки, чтобы поднять рабочий стол.
Вдоль плиты монтировать рельсовые направляющие. Над ними прикрепить хромированные нержавеющие трубы.
На них поставить тележки из линейных подшипников.
Соединить площадки поперечной пластиной.
По краям подвижной тележки смонтировать стойки с трубой – штангой. На ней располагаются в жесткой связке коромысла со щипом и фрезерной головкой.

Двигатель перемещает подвижный конструктив по оси X вдоль направляющих. После каждого прохода происходит перемещение по оси Y. Щуп скользит по шаблону. Вместе с ним фреза совершает движение по оси Z. Каретка, установленная на линейные подшипники, свободно перемещается по направляющим трубам. Скорость задается шаговым двигателем.

Копировально-фрезерные станки находят применение везде, где необходимо сделать точные копии сложных по конструкции металлических деталей или украшений из дерева. На них гравируют надписи на стекле, вырезают декоративные фасады мебели, обрабатывают пластик.

Основы процесса фрезерования

Практически на всех крупных промышленных производствах и в небольших мастерских можно встретить станки фрезерной группы. Ведь операция фрезерования — самый популярный способ механической обработки изделий. С помощью фрезеровальных устройств выполняют черновые, получистовые и чистовые обработки заготовок из дерева, черного и цветных металлов, а также пластика. Современные станки способны быстро и высокоточно обрабатывать изделия не только простых, но и самых сложных форм.

Фрезерные машины делятся на два вида:

Станки общего назначения.
Специализированное оборудование.

К специализированному оборудованию относятся рассматриваемые копировальные фрезеры. Они позволяют делать копии предметов и работают как с плоскими, так и объемными формами. Более того, эти устройства могут помочь выполнить гравировку, нанести орнаменты, различные надписи, создать различные узоры на гранях, которые расположены в различных плоскостях.

Существуют два способа фрезерования:

Встречное, при котором инструмент подается и вращается в различные стороны.
Попутное. В этом случае подача и вращение инструмента происходит в разных направлениях.

Режущее полотно фрез таких станков может быть из самых разных материалов, что позволяет успешно переходить с обработки деревянных изделий на твердые металлы и даже натуральные или искусственные камни.

Характеристика самих работ

Фрезеры, оборудованные копирами, используются для объемных манипуляций и по обработке плоскостей. Они справляются с работами, в которых используются объемные формы, гравировка различной формы, рисунков, узоров, надписей. Простые фрезерные функции им тоже под силу. Подобные конструкции отличаются своей простотой, но при этом способны выполнять удивительно сложные орнаменты и формы.

Для работ таким станком подойдет не только дерево, но и чугун, сталь, цветные металлы, для этого используют быстрорежущий инструмент из твердых сплавов. В промышленных масштабах на подобных агрегатах, но, конечно, более габаритных, выполняют лопатки двигателей для самолетов, корабельные винты, гребни гидротурбин, различные модели, металлические заготовки, штамповки, литые и прессованные детали.

Фрезерование по копиру.

Сделанный копир своими руками применяется при сверлении замочных отверстий, под шпингалеты. Им можно сделать рамки, пазы, каналы любых размеров в пластиковых и металлических профилях.

Но самое интересное, что на нем можно фрезеровать криволинейные детали, копируя их по шаблону. Последние позволяют выполнить точную копию и исключить при таких сложных работах человеческий фактор. Детали имеют точную, идеально одинаковую форму.

Идентичные детали изготовляются с применением шаблона, все последующие детали можно изготовлять по образцу первой. Для самого четкого и точного копирования фрезер оборудуют копиром, такое устройство называется еще пантографом.

Читайте также: