Дуже часто потрібно зробити копію будь-якого предмета або повторити необхідну деталь. Для виготовлення копій виробів складної форми придумано багато способів. Якщо потрібно виготовити партію однотипних елементів, то найчастіше використовують копіювально фрезерні верстати. Вони мають високу швидкість обробки заготовок і дозволяють швидко виготовити копії ідентичні заданим зразком.

Основи процесу фрезерування

Практично на всіх великих промислових виробництвах і в невеликих майстерень можна зустріти верстати фрезерної групи. Адже операція фрезерування - найпопулярніший спосіб механічної обробки виробів. За допомогою фрезерувальних пристроїв виконують чорнові, напівчистове і чистові обробки заготовок з дерева, чорного і кольорових металів, а також пластика. Сучасні верстати здатні швидко і високоточно обробляти вироби не тільки простих, але і найскладніших форм.

Фрезерні машини діляться на два види:

  • Верстати загального призначення.
  • Спеціалізоване обладнання.

До спеціалізованого комп'ютерного обладнання ставляться розглядаються копіювальні фрезери. Вони дозволяють робити копії предметів і працюють як з плоскими, так і об'ємними формами. Більш того, ці пристрої можуть допомогти виконати гравірування, нанести орнаменти, різні написи, створити різні візерунки на гранях, які розташовані в різних площинах.

Існують два способи фрезерування:

  • Зустрічне, при якому інструмент подається і обертається в різні сторони.
  • Попутне. У цьому випадку подача і обертання інструменту відбувається в різних напрямках.

Ріжуче полотно фрез таких верстатів може бути з самих різних матеріалів, що дозволяє успішно переходити з обробки дерев'яних виробів на тверді метали і навіть натуральні або штучні камені.

Принципи роботи

Спільним елементом для всіх фрезеров копіювальних по дереву або металу є фреза - ріжучий і обробний інструмент.

Основні моменти роботи фрезерного пристрою:

  • За допомогою копіра задається поверхню або контур, який потім повторює фреза.
  • Між вузлом стеження і ріжучої фрезою розташована з'єднує їх система. При обробці дерев'яних виробів вона найчастіше має механічне управління та подачу. Крім механічної застосовують пневматичну або гідравлічну систему.
  • Копіром може є або плоский шаблон, або еталонна об'ємна заготовка, фотоелемент або креслення. У складних верстатах вбудовується ЧПУ, і тоді вони перетворюються в широкоуниверсальні.
  • Деталі, які виступають шаблонами, можуть бути зроблені з чого завгодно. Це може бути дерево, метал, пластмаса або інший щільний матеріал.

Всі копіювальні верстати працюють за одним принципом: до зразком будь-якого типу підводиться стежить пристрій, яке через сполучну систему передає необхідний напрям і зусилля на ріжучий вузол - фрезу.

Використання шаблону-зразка виключає ручне втручання і тому навіть при виготовленні копій складних деталей, всі отримані вироби однакові за формою і розмірами. Копіювальний фрезерування буває контурне, об'ємне і прямої дії. Оброблювана заготовка і початковий шаблон закріплюють на переміщається робочої поверхні верстата.

При контурному копіюванні робоча поверхня переміщується в поздовжньому напрямку. У другому випадку, при об'ємному копіюванні, стіл з копіром і заготівлею рухливі і в поперечному, і в поздовжньому напрямках.

Вузол між копіром і фрезою, який точно задає рух і силу ріжучого інструменту називається пантограф. За дереву або іншого матеріалу пантографи працюють однаково безпомилково.

Пантограф використовується в верстатах прямої дії. Цей вузол дозволяє організовувати не тільки копіювання, але і масштабування деталей. Часто такі верстати використовують для гравірувальних робіт.

Пантограф складається з направляючого пальця, його осі, окремої осі обертання і інструментального шпинделя. Направляючий палець разом зі шпинделем розміщені на одній планці. Масштаб копіювання безпосередньо залежить від співвідношення плечей шпинделя і пальця.

Палець переміщається по контуру оригіналу і приводить в рух рейку, яка вільно обертається на осі. Таким чином, шпиндель, розташований на іншій стороні рейки, повторює рух пальця.

Ріжуча кромка приходить в рух за допомогою гвинта, золотникового клапана, соленоїда, електромагнітної муфти. У усилительном пристрої копіювально фрезерного верстата по металу використовується реле. Воно може бути електромагнітне, гідравлічне або електрооптичні.

Обертання передається від електричного двигуна за допомогою ланцюга і гідравлічного циліндра.

Передача обертального моменту може бути багатоступінчастої.

Якість отриманої при копіюванні деталі, а саме шорсткість, точність розмірів і форми, безпосередньо залежить від швидкості реагування і переміщення стежить устрою. Хорошими результатами вважаються: точність профілю дві сотих міліметра, а шорсткість повинна відповідати шостому номеру загальноприйнятих стандартів.

різновиди пристроїв

Копіювальне обладнання може відрізнятися приводами, які бувають різних типів.

На основі приводів розрізняють:

  • Пристрої, що мають пантограф, який дозволяє обробляти деталі в різних вимірах.
  • Устаткування, у якого копір закріплений на поворотній планці рухомий по вертикалі.
  • Верстати з поворотними столами. Пристрій може мати один шпиндель або кілька. Стіл має круглу або прямокутну форму.
  • Фотокопіюють пристрою.
  • Устаткування з подачею за рахунок механічних, гідравлічних або електричних вузлів.

Верстати також відрізняються ступенем автоматизації і варіантами фіксації заготовок.

На підставі цього пристрою бувають:

  • Настільні або ручні. Оброблювана деталь закріплюється механічним способом. Цей спосіб дозволяє розсвердлювати отвори на заготівлі за заданим шаблоном.
  • Автоматичні верстати, на яких заготовки фіксуються пневматичними притисками. Ці верстати стаціонарного типу і на них працюють з алюмінієм.
  • Автоматичні стаціонарні агрегати мають пневматичні пружини і трехшпіндельную головку. На такій конструкції можна одночасно свердлити потрійні отвори, що неможливо зробити на пристроях попередніх типів.

На сучасному ринку є безліч пропозицій по готовим верстатів різного рівня і складності. Але деякі майстри воліють виготовляти саморобні копіювальні фрезерні верстати по дереву або металу. Якщо присутні креслення, інструмент і вихідний матеріал, то подібне обладнання зібрати нескладно.

Виготовлення своїми руками

Повністю конкурувати з промисловими зразками саморобний копіювальний верстат для різьблення по дереву, звичайно, не може. При експлуатації саморобних пристроїв спостерігаються різноманітні недоліки.

Найпоширеніші проблеми - це вібрація рами верстата, прогинання заготовки, великі похибки при копіюванні. Тому при проектуванні власного верстата слід враховувати завдання, які він буде вирішувати. Простіше зібрати вузькопрофільні пристрій, ніж універсальне, відразу налаштувавши його для вирішення однотипної завдання.

Незважаючи на різноманітність схем, що показують порядок складання верстата, всі пристрої мають однакові основні вузли.

Мінімальний набір елементів наступний:

  • Стіл робочий.
  • Рама несуча.
  • Головка фрезерна.

Обертання від електродвигуна через привід передається на головку з фрезою. При необхідності змінити режим різу, змінюється висота столу. При бажанні, для зміни швидкостей розробляють передавальний механізм.

Пантограф може бути зібраний з дерева або металу.

Пантограф по дереву має свій недолік, оскільки дерев'яні частини з'єднуються за допомогою петель і, таким чином, їм властивий люфт. Тому точність обробки дерев'яного пантографа невисока.

При виготовленні металевого пантографа з'являється можливість створювати копії різного масштабу. Але він не вміє робити об'ємні копії.

Деякі умільці намагаються переробити звичайний виробничий фрезерний верстат, додавши до нього копіює пристрій. В цьому випадку треба переробляти практично повністю весь старий верстат і простіше зібрати агрегат з нуля.

Слід враховувати розмір заготовок, які повинен буде обробляти верстат. Чим більше довжина заготовки, тим сильніше навантаження на направляючі осі верстата. Можливо, вони не здатні будуть витримати таке навантаження. А також при роботі з великими деталями, інструмент відчуває великі вібрації. Щоб компенсувати момент вібрації, обладнання необхідно проектувати масивним і важким.

Тому, в першу чергу перед створенням копіювально фрезерного верстата по металу або дереву треба виділити завдання, які будуть вирішуватися під час роботи на ньому. Виходячи з цього плануються розміри столу і всієї конструкції, способи кріплення шаблону і варіанти переміщення фрези.

Якщо планується обробка плоских деталей, то для контурного копіювання вистачить двох осей верстата, оскільки переміщення буде тільки поздовжнє і поперечне.

Якщо розраховувати на роботу з рельєфними заготовками, то буде потрібно додати ще перпендикулярний рух.

Якщо ж рельєф великий, то доводиться розраховувати на ще одну вісь - четверту.

Всі можливі варіанти треба продумати до початку виготовлення верстата, оскільки після виготовлення і збірки всіх вузлів, дуже складно внести зміни в існуючу конструкцію.

Компонування верстата може бути горизонтальної або вертикальної. Якщо верстат вертикальний, то стружка під час фрезерування потрапляє або на стіл, або в спеціальний піддон, а не осідає в деталях фрези.

Для кращої якості обробки виробу фрезерна головка повинна бути високооборотна.

Для обробки деталей з різних матеріалів, бажано мати набір ріжучих фрез різної якості і зносостійкості.

Після визначення кола завдань, обчислюється необхідна потужність мотора. Для виконання гравіювання і подібних робіт по дереву досить двигуна з потужністю від сто п'ятдесяти до двохсот ват.

Робочий вузол і щуп закріплюються разом так, щоб вони знаходилися на одній площині і висоті по відношенню до робочого столу. Як кріплення використовується жорсткий затиск. Тоді весь зібраний елемент зможе переміщатися паралельно сторонам робочої поверхні як горизонтально, так і вертикально.

Всі рухомі вузли повинні бути максимально легкими, щоб керуючі зусилля були мінімальними.

Правила техніки безпеки

Оскільки інструмент є і електричним, і ріжучим, він вимагає акуратної експлуатації та дотримання елементарних правил техніки безпеки.

Правила техніки безпеки включають в себе:

  • Розміщувати апарат в приміщенні слід таким чином, щоб до нього був вільний доступ.
  • Саме приміщення повинне бути добре провітрюваним.
  • Перед включенням потрібно переконатися, що поверхня стола вільна він зайвих предметів і нічого не заважає роботі пристрою.
  • Всі кріплення, особливо фреза, повинні бути надійно закріплені і не бовтатися.
  • Електродвигун повинен бути заземлений і не мати пошкоджень.
  • Не можна торкатися руками до крутиться валів до повної їх зупинки.
  • Будь-які ремонтні роботи проводяться тільки при вимкненому приладі і відключеному від електромережі двигуні.
  • Стояти під час роботи потрібно на гумовому килимку.
  • Після півгодини безперервної роботи, необхідно вимкнути верстат і дати деталям охолонути.

Знання та дотримання простих заходів безпеки запобігає травми, порізи, удари, а іноді рятує життя.