1. Що собою являє процес фрезерування
2. Можливості копіювально-фрезерного обладнання
3. Як влаштований копіювально-фрезерний верстат
4. Різновиди верстатів копіювально-фрезерної групи
5. Як працює копіювально-фрезерний верстат
6. Як виготовити копіювально-фрезерний верстат своїми руками

Як в виробничих, так і в домашніх умовах нерідко виникає необхідність виготовити деталь, форми і розміри якої повністю ідентичні вихідного зразка. На підприємствах це завдання вирішується за допомогою такого пристрою, як копіювально-фрезерний верстат, який дозволяє виготовляти копії вихідної деталі великими серіями, відрізняється високою швидкістю, а також якістю виконуваної обробки.

Копіювально-фрезерний верстат

Що собою являє процес фрезерування

Копіювально-фрезерні верстати і будь-яке інше обладнання фрезерної групи можна зустріти практично на будь-якому промисловому підприємстві. Пояснюється це тим, що операція фрезерування - це один з найбільш поширених методів, використовуваних для виконання механічної обробки. Дана технологія дозволяє виконувати широкий перелік чорнових, получістових і чистових операцій з простими і фасонними заготовками з чорного, а також кольорового металу, працювати по дереву і пластику. На сучасному фрезерному обладнанні з високою точністю і продуктивністю обробляються деталі навіть найскладнішої форми.

Розрізняють два основних типи фрезерування: зустрічне (подача і обертання інструменту різноспрямовані) і попутне (інструмент обертається в ту ж сторону, що і здійснюється подача). Ріжуча частина інструментів, що виконують фрезерування, виготовляється з різних матеріалів, що дає можливість не тільки успішно працювати по дереву, але і виконувати обробку (шліфування в тому числі) навіть самих твердих металів і сплавів, штучного і натурального каменю.

Фрезерне обладнання підрозділяється на два види: загального призначення і спеціалізований, до якого і відноситься копіювально-фрезерний верстат.

Можливості копіювально-фрезерного обладнання

Копіювальний верстат, що відноситься до фрезерної групи, розроблений для копіювально-фрезерних робіт з плоскими і об'ємними деталями. Крім того, на такому пристрої можна виконувати гравірування фасонних профілів, наносити на вироби написи і візерунки (навіть високої складності), здійснювати легкі фрезерні операції по дереву та інших матеріалів.

Приклад результату роботи копіювально-фрезерного верстата

Використовуючи інструменти з ріжучої частиною з різних матеріалів, на копіювально-фрезерних верстатах обробляють деталі, виконані з чавуну, різних сортів сталі і кольорових металів. На таких пристроях для випуску деталей дрібними і великими серіями успішно виробляють лопатки турбореактивних двигунів і парових турбін, гребні гвинти для суден, штампи вирубного і кувального типу, робочі колеса для гідротурбін, форми для пресування і лиття, прес-форми і т.д.

На копіювально-фрезерному верстаті виконуються технологічні операції, практично недоступні універсального обладнання. Принцип роботи такого верстата заснований на методі копіювання, для виконання якого використовується спеціальний шаблон. Застосування шаблону виключає людський фактор при обробці навіть найскладніших деталей, завдяки чому всі готові вироби мають однакову форму і геометричні розміри. Що зручно, один шаблон можна використовувати для точного виготовлення великої партії деталей, які будуть повністю ідентичні між собою.

Для того, щоб копіювання форми і розмірів шаблону було максимально точним, на копіювально-фрезерному верстаті встановлюють копір (пантограф для фрезера). Призначення такого пристрою - точна передача всіх рухів копіювальної голівці ріжучого інструменту.

Як влаштований копіювально-фрезерний верстат

Копіювально-фрезерні верстати, як згадано вище, використовуються для площинного (обробка профілів) і об'ємного (обробка рельєфів) фрезерування. Як робочий інструмент на них застосовуються фрези, які, обробляючи контур або об'ємну поверхню деталі, повторюють рухи копіра. Зв'язок робочого органу і системи стеження у ручних верстатів забезпечується за рахунок механічних, пневматичних або гідравлічних елементів, потрібних для формування зусилля, що передається від копіра на робочий орган копіювально-фрезерного верстата.

Шаблоном на таких верстатах виступає плоска контурна або просторова модель, деталь-еталон або контурні креслення, а елементом, що зчитує форму і розміри шаблону, - копіювальний палець або ролик, спеціальний щуп, фотоелемент. Для виготовлення шаблону можна використовувати алюмінієвий лист або лист з іншого металу, пластик або деревину. Шаблон і обробляється деталь розташовуються на обертовому робочому столі верстата.

Схема рухомої частини однієї з різновидів копіювально-фрезерного обладнання

Робочий орган копіювально-фрезерного обладнання приходить в рух завдяки таким конструктивним елементам, як гвинт, золотниковий клапан, соленоїд, диференціал або електромагнітна муфта. Реле, що встановлюються в підсилюючих пристроях копіювально-фрезерних верстатів, бувають електромагнітними, гідравлічними або електрооптичними.

Якість оброблюваної деталі (шорсткість поверхні, точність форми і розмірів) залежить від такого параметра, як швидкість переміщення стежить устрою. При цьому можна домогтися наступних характеристик готового виробу: шорсткість - №6, точність профілю - 0,02 мм. Основними елементами виконавчої ланцюга такого обладнання є електричний двигун і гідравлічний циліндр.

Верстат за роботою

Пантограф, що встановлюється на копіювально-фрезерному обладнанні, забезпечує копіювання в заданому масштабі. Конструкцію пантографа складають направляючий палець, його вісь, інструментальний шпиндель і окрема вісь обертання. Шпиндель і спрямовує палець розташовуються на одній рейці, від співвідношення плечей якої залежить масштаб копіювання.

Переміщаючись по контуру шаблона, палець надає руху рейку, вільно обертається на осі. Відповідно, на іншій стороні рейки шпиндель верстата здійснює ідентичні руху, обробляючи заготівлю. На копіювально-фрезерних верстатах, які виготовляються своїми руками, такий пристрій також не буде зайвим, його наявність значно збільшує функціональність обладнання.

Різновиди верстатів копіювально-фрезерної групи

Оснащення копіювально-фрезерного верстата може включати приводи різного типу. На основі цього параметра виділяють:

• обладнання з пантографом (придатне для обробки деталей в 2-3 вимірах);
• пристрою з копіром, закріпленим на поворотній рейці, що переміщається в вертикальній площині;
• одно- і багатошпиндельні верстати, оснащені поворотними столами круглої або прямокутної форми;
• верстати, подача на яких забезпечується за рахунок механічних, електричних, гідравлічних пристроїв;
• копіювальним обладнання.

Саморобний копіювальний верстат може ставитися до будь-якого з цих типів (в тому числі і до копіювально-шліфувальних верстатів). Треба тільки знайти в інтернеті креслення і підібрати комплектуючі.

Приклад саморобного копіювально-фрезерного верстата

За ступенем автоматизації і способу фіксації оброблюваної деталі виділяють наступні категорії копіювально-фрезерних верстатів:

• ручні або настільні, на яких заготівля фіксується механічним способом (на цих пристроях можна розсвердлювати отвори різної форми відповідно до шаблону);
• автоматичне обладнання стаціонарного типу, заготовки на якому фіксуються за допомогою пневматичних притисків (на таких верстатах працюють з алюмінієм);
• автоматичне обладнання стаціонарного типу з пневматичними притисками, на якому встановлена ​​трехшпіндельная головка (на цих копіювально-фрезерних верстатах одночасно рассверливают потрійні отвори, що не дозволяють виконувати агрегати двох попередніх типів).

Як працює копіювально-фрезерний верстат

Як було відмічено вище, на копіювально-фрезерному верстаті заготовка обробляється за допомогою пристрою, що задає - копіра. Всі переміщення копіра по контуру або поверхні шаблону передаються завдяки спеціальному (копіювального) пристрою на робочу головку верстата, в якій закріплена фреза. Таким чином, ріжучий інструмент в точності повторює всі ті рухи, які робить копір, який використовується для оснащення фрезера.

Ще один варіант саморобки

Рухи елементів копіювально-фрезерного верстата в процесі обробки деталі підрозділяються на головні (обертання і переміщення шпинделя при врізання інструменту в матеріал заготовки, переміщення по контуру робочого столу і санчат) і допоміжні (рух шпиндельної головки, санчат і столу в прискореному режимі, а також установчі переміщення, які здійснюють трейсерний столик, копіювальний палець, упори і затиск, що фіксує шпиндельну головку).

У копіювально-фрезерних верстатах, що працюють по алюмінію, можуть бути реалізовані дві схеми стеження: просте дію і дію зі зворотним зв'язком. При реалізації схеми прямої дії робочий орган верстата робить рухи за рахунок того, що він жорстко пов'язаний з копіром. Схема зворотної дії не передбачає такого зв'язку і переміщення від копіра на робочий орган передаються не безпосередньо, а через систему, що стежить.

Як вже говорилося вище, на копіювально-фрезерних верстатах виконують контурне і об'ємне фрезерування. При контурному фрезеруванні руху копіра відбуваються в площині, паралельній або перпендикулярній осі інструменту. У першому випадку переміщення робочого столу обладнання може бути тільки поздовжнім, а фреза і копіювальний палець рухаються вертикально. У другому випадку стіл рухається як в поздовжньому, так і в поперечному напрямку. При об'ємному фрезеруванні деталь обробляється поетапно - завдяки кільком пересуванням столу і інструменту, що здійснюються в паралельних площинах.

Схема прямої дії може бути реалізована і через пантограф, який дозволяє зменшувати розміри готових виробів по відношенню до розмірів використовуваного шаблону (масштабувати). Найчастіше таке додаткове пристрій, який легко зробити і самому, встановлюють на верстати, використовувані для ГРАВІРУВАЛЬНИХ і легких фрезерних робіт.

Чергова варіація зробленого самостійно верстата

Як виготовити копіювально-фрезерний верстат своїми руками

Придбати копіювально-фрезерний верстат для оснащення своєї майстерні хотіли б багато домашні умільці, але вартість такого обладнання досить велика. Тим часом, володіючи бажанням, витративши не так багато часу, сил і фінансових коштів, можна виготовити таке обладнання своїми руками.

Природно, саморобний копіювально-фрезерні обладнання не зрівняється з професійним за своєю потужністю, надійності і функціональності, але і на таких верстатах можна виконувати якісні копії, працювати з їх допомогою по дереву і обробляти заготовки з інших матеріалів. Багато хто намагається приладнати копіює пристрій до вже наявного фрезерному верстаті , Однак це недоцільно, так як при цьому доводиться переробляти практично весь верстат. Як показує практика, свій саморобний верстат копіювально-фрезерного типу краще збирати з нуля, підібравши для цього відповідні комплектуючі.

Нижче на фото наведено приклад саморобного верстата з доповненням у вигляді відео. Творець верстата веде розповідь по-англійськи, але в принципі все цілком зрозуміло і без перекладу.

Саморобний копіювально-фрезерний пристрій з пантографом

Своїми руками копіювально-фрезерний пристрій найпростіше виготовити за типовою схемою, яка включає в себе несучу конструкцію - раму, робочий стіл і фрезерну головку. Приводом для забезпечення обертання робочого інструмента є електродвигун, що передає рух через двоступеневий механізм, що дозволяє отримувати дві швидкості. Робочий стіл цього саморобного пристрою можна регулювати по висоті.

Багато з тих, хто копіювально-фрезерний верстат виготовив своїми руками, відзначають, що при зміні режимів роботи, у такого обладнання починає проявлятися маса недоліків. Найбільш поширеними з таких недоліків є вібрації рами верстата, викривлення заготовки та її прогин, неякісне виконання копіювання та ін. Щоб уникнути таких проблем, краще за все робити копіювально-фрезерний пристрій вузькоспеціалізованим і відразу налаштовувати його на обробку однотипних заготовок. Пояснюється це тим, що самому врахувати всі недоліки, які будуть виникати у універсального обладнання при зміні режимів роботи, практично неможливо.

Велике значення має розмір саморобного копіювально-фрезерного верстата, який необхідно підбирати в залежності від того, якого розміру заготовки ви збираєтеся на ньому обробляти. При обробці великих заготовок виникають значні вібрації, погасити які в стані тільки обладнання, яке відрізняється масивністю. При такій обробці серйозні навантаження передаються і на напрямні осі верстата, які теж повинні бути в змозі витримати це.

Перше, що необхідно зробити перед виготовленням копіювально-фрезерного верстата своїми руками, - це визначитися з завданнями, які ви збираєтеся вирішувати з його допомогою. Від цього будуть залежати розмір робочого столу, спосіб закріплення заготовок і шаблону, напрямки переміщення ріжучого інструменту.

Залежно від того, які деталі ви збираєтеся виготовляти на своєму саморобному копіювально-фрезерному верстаті (а також від матеріалу їх виготовлення), підбирається потужність електродвигуна. Так, для виконання гравірування і інших робіт по дереву цілком підійде електродвигун потужністю 150-200 Вт.

Щуп і робочий орган верстата жорстко закріплюються між собою і встановлюються над робочим столом так, щоб висота їх розташування і їх площині повністю збігалися. Така конструкція після установки повинна пересуватися горизонтально і вертикально паралельно всім сторонам робочого столу.

На двох відео нижче ще один майстер розповідає про виготовленні копіювально-фрезерного верстата своїми руками.