Копировально фрезерный станок по металлу

Обновлено: 04.05.2024

Ручной либо автоматический стационарный копировально-фрезерный станок по алюминию либо другому металлу представляет собой агрегат, который позволяет создавать изделия, максимально идентичные по форме исходному заданному образцу.

1 Предназначение копировально-фрезерного агрегата

Рассматриваемые в данной статье фрезерные установки оптимальны для производства копировальных работ на плоскости и по объему с использованием соответствующих копиров и моделей объемного типа. Также они применяются для:

выполнения несложных фрезерных работ;
гравирования всевозможных орнаментов, фасонных профилей, надписей, узоров и так далее.

Важно, что при сравнительно простой и понятной конструкции такие станки могут выполнять по-настоящему сложные орнаменты, фрезеровать при помощи инструментов, сделанных из быстрорежущих сталей, изделия из цветных металлов, чугуна и стали.

На промышленных предприятиях, занятых мелко- и крупносерийным производством, копировально-фрезерные установки дают возможность выпускать:

металлические заготовки и модели;
лопатки паровых турбин и двигателей на турбореактивной тяге;
разнообразные штампы и кулачки;
штампы (ковочные и вырубные);
литейные и пресс-формы;
винты (гребневые) плавательных средств.

Явным преимуществом копировально-фрезерных агрегатов перед универсальными является то, что на них можно сверлить отверстия под стальные петли, замки, рукоятки, шпингалеты, делать рамки разных геометрических параметров для зеркальных поверхностей и каналов на профилях из алюминия и пластика.

Описываемые станки фрезеруют криволинейные заготовки по подготовленному шаблону технологией копирования. Именно благодаря такой методике обеспечивается одинаковая форма всех готовых деталей. Причем вероятность ошибки работника, обслуживающего агрегат, сводится к нулю. То есть пресловутый "человеческий фактор" не оказывает никакого негативного влияния на производственный процесс.

Чтобы сделать на копировальном станке ряд абсолютно одинаковых деталей, допускается применять не только шаблон, но и любое изделие, которое было изготовлено по нему. При этом специалисты настоятельно советуют дополнительно оснастить агрегат пантографом – специальным механизмом, передающим максимально точно движение режущему инструменту вдоль профиля головки установки.

2 Копировально-фрезерный станок – принцип работы

Интересующие нас агрегаты осуществляют обработку заготовок по копиру, который посредством специального узла (копировального механизма) дает команды различным исполнительным устройствам станка. Причем фреза установки и непосредственно деталь, подвергаемая фрезерованию, воссоздают поверхность, заданную на копире, в относительном движении.

Передвижение по контуру салазок и рабочего стола агрегата, а также вращение его шпинделя – это операции, которые причисляют к главному движению. А к второстепенным (вспомогательным) относят следующие действия:

перемещения установочного характера копировального пальца, упоров и трейсерного столика;
ускорение движения рабочего стола, головки шпинделя и салазок;
зажим головки шпинделя.

Копировальное фрезерование принято подразделять на два типа:

При контурной обработке кривая копира располагается в перпендикулярной либо параллельной оси рабочего инструмента. В первом случае рабочая поверхность с деталью и копиром передвигается в продольном и поперечном направлении по кривой линии последнего. Во втором – только в продольном. При этом контроль за модификациями кривой становится возможным за счет перемещения копирного пальца и фрезы по вертикали.

При объемном фрезеровании заготовка имеет пространственную сложную поверхность, которую получается обработать выполнением параллельных (двух и более) ходов рабочего стола. По сути, в данной ситуации речь идет о том, что при каждом ходе производится контурное фрезерование. Рабочий инструмент после каждого прохода относительно детали смещается на показатель поперечной подачи перпендикулярно строке. А затем выполняется следующий ход стола.

Для несложных фрезерных и гравировальных мероприятий обычно используются так называемые "прямые" копировально-фрезерные установки. В них пантограф передает движение инструменту посредством щупа. На станках, оснащенных пантографом, кроме того, выполняют уменьшение (по отношению к копиру) масштаба обрабатываемых заготовок.

3 Конструкция копировально-фрезерного станка – чертежи, фрезы для агрегата

Важнейшим рабочим инструментом такого агрегата является фреза, которая предназначена для воспроизведения поверхности либо контура копира на заготовке. Копир чаще называют задающим устройством. Оно связано с механизмом слежения, предназначенным для контроля направления подачи фрезы. Указанная связь может быть:

механической;
пневматической;
гидравлической.

Копировальным устройством является:

фотоэлемент;
щуп;
специальный копировальный палец либо ролик.

А под копиром понимают сделанные из металла, пластмассы, древесины:

контурный чертеж;
пространственную модель;
шаблон плоского вида;
эталонную заготовку.

Копир и заготовка, которую необходимо обрабатывать, крепят на вращающемся столе.

Исполнительная цепь агрегата приводится в движение электродвигателем и гидравлическим цилиндром. Под исполнительным органом установки при этом понимают дифференциал, соленоид, золотник, муфту с электромагнитами или винт. Обязательным узлом копировально-фрезерного оборудования является реле, которое входит в усилительное устройство станка. Реле может быть:

гидравлическим;
электромагнитным;
электрооптическим.

По большому счету любой домашний умелец, обладающий определенными техническими знаниями, может изучить чертежи, и сделать собственный ручной копировальный агрегат, который будет прекрасно справляться с фрезерными операциями.

4 Классификация копировально-фрезерных агрегатов

Весь спектр таких станков делят на несколько разных типов:

гидрофицированные;
оснащенные пантографом, который может функционировать в двух и трех измерениях;
фотокопировальные;
универсальные (в них тоже есть пантограф, размещаемый в вертикальной плоскости на поворотном рукаве);
электрофицированные;
много- и одношпиндельные с круглым или прямоугольным столом.

По виду прижима фрезеруемой детали и степени автоматизации агрегаты подразделяют на три вида:

Копировально фрезерный станок по металлу

Копировально фрезерный станок по металлу применяются для изготовления деталей сложной формы, таких, например, как вырубные и гибочные штампы, металлические модели отливок, кокили, пресс-формы, лопасти гребных винтов и турбинных лопаток. Эти станки выпускают на базе фрезерных станков общего назначения и в качестве специальных моделей, предназначенных для обработки заготовок деталей определенных типов; станки могут иметь один или несколько (два-три) горизонтальных или вертикальных шпинделей. На многошпиндельных копировально фрезерных станках можно обрабатывать несколько одинаковых или «зеркально отраженных» деталей. Для расширения технологических возможностей изготовляют также станки, которые могут работать не только, как копировальные, но и как станки с программным управлением (рис. 1).

Тяжелые копировально фрезерные станки по металлу оснащают иногда видеоаппаратурой для наблюдения за процессом обработки и управления ими с удобного для оператора места.

В системах управления современных копировально фрезерных станков ЧПУ находят применение механические, электромеханические и гидравлические следящие системы в различных комбинациях. Механические следящие системы используют в небольших копировально-фрезерных станках для гравировальных работ или для фрезерования по копирам сложных поверхностей мелких деталей, точность обработки которых ограничивается пределами отклонений 0,1-0,2 мм.

Рис. 1. Двухшпиндельный вертикальный копировально фрезерный станок ДФ-263 с узлом программного управления

Копировально фрезерный станок с пантографом

На рис. 2 показан копировально фрезерный станок с пантографом для объемного копирования. На станине 9 закреплена стойка 3 с осью поворота 4 пантографа 6. Шпиндель 2 фрезерной головки и копировальный шпиндель 7, несущий щуп, вращаются в расточках пантографа и связаны рычагом 5. Рычаг 5 соединен с осью поворота 4 пантографа так, что может поворачиваться вокруг горизонтальной и вертикальной осей и свободно перемещаться в продольном направлении. Тем самым он координирует вертикальные перемещения фрезерного шпинделя 2 в зависимости от вертикальных перемещений щупа.

Рис. 2. Копировально фрезерный станок по металлу с пантографом для объемного копирования

Рабочий вручную перемещает щуп по копиру, закрепленному на столе 8; при этом фреза воспроизводит в уменьшенном (от 1:1,5 до 1:10) масштабе движения щупа и обрабатывает заготовку, закрепленную на столе 1. Изменение масштаба копирования достигается перемещением ползушек 10 и 11 по плечам пантографа. Рабочий стол 1 и стол 8 копира имеют установочные перемещения в горизонтальном и вертикальном направлениях. Шпиндель станка получает вращение от электродвигателя (N = 0,4 кВт, n = 1480 об/мин) через две ступенчатые ременные передачи, обеспечивающие шесть ступеней скорости шпинделя в диапазоне 1750 - 9600 об/ мин.

В копировально фрезерных станках по металлу с механическими следящими системами должен быть обеспечен надежный контакт щупа с копиром; зазоры и упругие деформации в системе, варьирование силы резания и изменение сечения стружки при обработке могут вызвать нарушение контакта или вибрацию и появление ряби на обрабатываемой поверхности.

В копировально фрезерных станках по металлу с электрической или гидравлической следящей системой сила резания не влияет на силу контакта щупа с копиром. Это позволяет уменьшить силу давления на копир до 1-6 н. Имеются и бесконтактные электронные следящие системы, которые позволяют фрезеровать профиль непосредственно по чертежу или по копирам и моделям, выполненным из самых мягких материалов.

Кинематическая схема копировально фрезерного станка

На рис. 3 показана кинематическая схема электрокопировального фрезерного полуавтомата 6441 Б. По направляющим станины 1 в продольном направлении перемещается стол 2. Скорость продольного перемещения стола при помощи электродвигателя Dnp постоянного тока (N = 0,37 кВт, n = 85 ÷ 1085 об/мин) может меняться бесступенчато в пределах

Vпр = (85. 1085)*14/56*18/58*18/58*6*2 ≈ 25. 315 мм/мин.

На столе установлены стойки 3 и 4. Нижняя стойка 3 предназначена для крепления заготовки, верхняя 4 - для крепления копира.

Рис. 3. Кинематическая схема электрокопировального фрезерного полуавтомата 6441Б.

Концевая фреза 13 имеет 18 ступеней чисел оборотов, от 63 до 3150 в минуту, которые сообщаются ей от двухскоростного электродвигателя D1 через девятиступенчатую коробку скоростей, смонтированную в шпиндельной бабке 12. Последняя расположена на траверсе 11, которая может перемещаться вертикально по направляющим стойки 10. Это перемещение сообщается ей от электродвигателя постоянного тока Dв со скоростью

Vв = (85. 1085)*14/56*18/58*22/71*6*2 ≈ 25. 315 мм/мин

Шпиндельная бабка 12 и жестко скрепленный с ней корпус копировального прибора 6 могут перемещаться, кроме того, по траверсе вдоль оси шпинделя от электродвигателя постоянного тока Dnon со скоростью

Vnon = (85. 1085)*14/56*18/58*26/41*6*1 ≈ 25. 315 мм/мин

Во время работы копировально фрезерного станка по металлу, когда стол 2 перемещается в продольном направлении, щуп 5, прижимаемый к копиру пружиной, перемещается в соответствии с профилем копира в поперечном направлении и вызывает изменения воздушного зазора между якорем 8 и сердечниками катушек 7 и 9. При этом изменяются индуктивные токи в этих катушках, а возникающие электрические сигналы после тысячекратного усиления и выпрямления используются для приведения в действие электродвигателя Dnon, который обеспечивает следящее движение шпиндельной бабки в зависимости от перемещений щупа 5.

После того, как щуп пройдет всю длину копира, шпиндельная бабка 12 вместе с фрезой 13 и щупом 5 переместится в вертикальном направлении на ширину снятого слоя металла, и столу станка автоматически сообщится движение в обратном направлении. Эти движения повторяются до тех пор, пока щуп не обойдет всю поверхность копира.

Гидравлическая схема копировально фрезерного станка

На рис. 4 приведена одна из простейших гидравлических схем следящей системы копировально фрезерного станка. Принцип ее работы заключается в следующем. Во время продольного перемещения стола 1, на котором закреплены заготовка 2 и копир 4, щуп 3 гидравлического копировального устройства совершает вертикальные перемещения в соответствии с профилем копира.

Рис. 4. Принципиальная схема гидравлической следящей системы копировально фрезерного станка по металлу.

При перемещении щупа вниз под действием пружины 6 открываются щели b и d следящего золотника 5. В результате этого масло от насоса Н поступает через щель b золотника в бесштоковую полость рабочего гидроцилиндра. Под давлением масла в этой полости поршень вместе со штоком, шпиндельной бабкой 7 и корпусом следящего золотника 5 опускается вниз, вытесняя масло из штоковой полости гидроцилиндра через щель d в бак. Шпиндельная бабка будет перемещаться вниз до тех пор, пока щели b и d не перекроются корпусом следящего золотника. Клапан К предохраняет насос от перегрузки.

При перемещении щупа Вверх открываются щели α и c исследящего золотника, масло от насоса Н поступает через щель α в штоковую полость рабочего гидроцилиндра, а из бесштоковой полости масло вытесняется через щель с в бак. Поршень вместе со шпиндельной бабкой и корпусом следящего золотника перемещается вверх до тех пор, пока щели α и c вновь не перекроются корпусом золотника.

Таким образом силовой цилиндр, жестко связанный со шпиндельной бабкой, следит за перемещениями щупа следящего золотника. Точность слежения копировально фрезерного станка по металлу может быть очень высокой, порядка 0,01-0,02 мм.

Копировально-фрезерные станки

Копировально-фрезерный станок используется для изготовления деталей сложной формы. С помощью такого оборудования изготавливают пресс-формы, лопасти винтов, а также металлические отливки и гибочные штампы. Копировальная машина разрабатывается на основе фрезерных станков. В случае если нужно скопировать деталь из дерева или металла на предприятиях, в небольших мастерских и на производстве используют копировально-фрезерное оборудование. Основное назначение агрегатов - это создания деталей, максимально идентичных к исходному образцу.

На больших производственных предприятиях и в небольших мастерских часто возникает необходимость создать несколько одинаковых деталей по одному образцу. Для этого используют оборудование подобного типа, которое позволяет делать одинаковые детали большими партиями, и по качеству, не уступающему исходному образцу.

Устройство станков

Копировально-фрезерные станки используют для обработки заготовок фрезерованием двух типов:

1 – плоскостное – обработка профилей;

2 – объемное – обработка поверхностей с рельефом.

В качестве рабочего инструмента используются фрезы, которые при обработке заготовки в точности повторяют контур исходной детали, повторяя движения копира. Рабочий инструмент приводится в действие, в случае станков с ручным управлением, с помощью пневматических, гидравлических и механических элементов. Эти элементы необходимы для формирования усилия от копира на рабочий инструмент станка.

В качестве шаблона используется плоская контурная или пространственная модель, контурные чертежи или эталонная деталь. Элемент, который считывает форму и размеры модели называется копировальный палец, ролик, щуп или фотоэлемент. Эталонная деталь и обрабатываемая заготовка располагают на вращающемся рабочем столе сверлильно-фрезерного станка. Деталь-эталон изготавливают из алюминия. Также используют другой металл, пластик или дерево.

Рабочий орган станка приводится в движение при помощи винта, соленоида, золотникового клапана, электромагнитной муфты или дифференциала. Кроме этого, для усиления применяют специальные реле, которые бывают электрооптические, гидравлические или электромагнитные.

Исполнительная цепь любой модели сверлильно-фрезерного станка состоит из гидравлического цилиндра и электродвигателя.

Некоторые модели станков оснащаются пантографом – приспособление, которое обеспечивает копирование детали в заданном масштабе. Конструктивно узел состоит из направляющего пальца, оси, инструментального шпинделя и оси вращения. Направляющий палец и шпиндель смонтирован на одной рейке. Масштаб копирования задается соотношением плечей данной рейки.

Процесс копирования детали происходит следующим образом:

- палец движется по контуру эталонной детали и приводит в движение рейку, которая в свою очередь вращается на оси;

- на другой стороне рейки шпиндель совершает аналогичные движения, тем самым обрабатывая заготовку.

Классификация оборудования

В зависимости от применяемого в конструкции типа привода копировально-фрезерное оборудование делится на следующие виды:

станки с пантографом, дают возможность обрабатывать заготовки в двух или трех измерениях;
станки с копиром, который закреплен на поворотной рейке, перемещающейся в вертикальной плоскости;
станки с несколькими шпинделями, оснащенные поворотными столами круглой или прямоугольной формы;
станки, подача на которых обеспечивается за счет механических, электрических, гидравлических устройств;
фотокопировальное оборудование.

Кроме этой классификации, оборудование делят по способу фиксации заготовки, а также по степени автоматизации.

Ручные или настольные. В данном случае заготовка фиксируется механическим способом. Такие станки позволяют рассверливать отверстия различной формы в соответствии с шаблоном.
Стандартные автоматические станки. Фиксация заготовки происходит при помощи зажимов пневматического типа. Такие станки служат для обработки заготовок из алюминия.
Стационарные автоматические станки с пневматическими зажимами. Такое оборудование оснащается головкой с тремя шпинделями. Станки дают возможность рассверливать тройные отверстия.
Станки карусельного типа. Предназначены для обработки дерева в столярном производстве. При помощи такого станка изготавливают – ноги, спинки, подлокотники и другие криволинейные детали стульев. Производительность составляет более 1000 деталей за смену. Также используется при изготовлении филенок дверей и фасадов.
Продольно-фрезерные копировальные. Станок оборудован кареткой, которая перемещается между фрезерными и шлифовальными элементами.

Применение копировально-фрезерных станков

Копировально-фрезерные станки предназначены для выполнения копировальных работ в объеме и на плоскости. Применяются при работах с использованием объемных моделей и соответствующих копиров, для гравирования разных фасонных профилей, узоров, орнаментов и надписей. Главное преимущества оборудования заключается в изготовлении сложных узоров.

Станки способны обрабатывать сталь, чугун, цветные металлы. Для обработки используются быстрорежущие и твердосплавные инструменты при крупно- и мелкосерийном производстве. На копировально-фрезерных станках изготовляют гребневые винты судов, лопатки турбореактивных двигателей и паровых турбин, рабочие колеса гидротурбин, вырубные и ковочные штампы, прессовые и литейные формы, штампы, пресс-формы, металлические модели и заготовки.

Также агрегаты используют для сверления отверстий под рукоятки, замки, шпингалеты, металлические петли. Кроме того, можно изготавливать рамки для зеркал и каналов на пластиковых и алюминиевых профилях.

Копировально-фрезерный станок используется для фрезерования криволинейных деталей. Использование шаблонов исключает влияние человеческого фактора. При этом все готовые изделия имеют одинаковую форму и параметры.

Для точного повторения детали на копировально-фрезерный станок устанавливают пантограф. Его функция заключается точной передаче движения копирующей головки вдоль профиля режущего устройства. Использование данного элемента позволяет с высокой точностью изготавливать несколько идентичных деталей, которые будут такими же, как исходный образец.

Технические характеристики

Технические характеристики копировально-фрезерных станков определяют его функциональные возможности. Поэтому при выборе оборудования необходимо учитывать следующие технические параметры:

габариты и форму;
вес;
тип питания;
наличие числового программного управления;
размеры рабочего стола;
мощность электрического двигателя;
количество шпинделей.

Кроме этого, расширить функциональные возможности копировального устройства можно посредством дополнительных узлов и элементов, к которым относятся:

- поворотный рабочий стол;

Эти элементы дают возможность обрабатывать заготовки под разными углами.

Основные операции, выполняемые на станках

Копировально-фрезерные станки производят фрезеровку металлической заготовки, считывая заданную форму с эталонной детали при помощи копировального инструмента. Фрезеровальное устройство позволяет фрезеровать поверхность заготовки. Для копира используют деталь-эталон, на основании которой устройство копирует контуры на заготовку.

Копировально-фрезерное оборудование используется для следующих операций:

создание орнаментов, фигурных надписей, узоров и контуров;
фрезерование по контуру;
гравировка поверхности.

Оборудование промышленной группы имеет более широкие возможности и используется для создания сложных фигур и узоров на любых плоскостях.

Как выбрать копировально-фрезерный станок?

Перед тем как купить копировально-фрезерное устройство необходимо определить перечень необходимых операций. Далее определяются оптимальные технические характеристики, а также конструктивные особенности.

Важно определить главные параметры, которыми следует руководствоваться при выборе модели копировально-фрезерного станка. Прежде всего, нужно определить габариты устройства и размеры рабочего стола, на котором крепятся и обрабатываются заготовки.

В случае если станок будет использовать не часто, то необязательно выбирать дорогое брендовое оборудование. Большинство бюджетных моделей обладают необходимым количеством функций. При этом не требуют больших вложений при покупке, а также недорогие в обслуживании и эксплуатации. Стоит помнить, что высоким уровнем производительности и функциональности обладают только оборудование промышленного класса. При этом отмечается большое количество потребляемой электроэнергии.

Также необходимо обратить внимание на комплектацию и конструктивные особенности. От этого зависит, полноценно ли будет использоваться устройство. Современные модели «из коробки» укомплектованы необходимыми узлами и приспособлениями, которые делают оборудование копировально-фрезерной группы многофункциональным.

Часто производители ограничивают возможности оборудования, не устанавливая необходимые узлы и элементы. При этом перед покупкой следует убедиться возможно ли докупить необходимы узлы у того же производителя. Использование неоригинальных деталей, узлов или устройств может привести к нарушению работы всего станка, а также к возникновению аварийных ситуаций.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Особенности конструкции копировально-фрезерных станков

Копировально фрезерный станок пригодится как на предприятиях, так и в бытовых условиях. Технические характеристики, разновидности и устройство станка.

Технические характеристики
Возможности копировально-фрезерного оборудования
Устройство станка
Разновидности станков копировально-фрезерной группы
Принцип работы
Заключение

Фрезерный станок пригодится как на предприятиях, так и в бытовых условиях. Главное – заранее решить, какой именно вид оборудования надо приобрести. Ведь агрегат выпускается в нескольких разновидностях, у каждой из которых свои параметры. Выбор зависит от назначения устройства, требуемых результатов.

При производстве, использовании домашних мастерских иногда приходится создавать детали с определёнными образцами по формам, размерам. Копировально-фрезерные станки – устройства, позволяющие решить проблему в условиях предприятий. Обработка гарантированно проходит с высокой скоростью, точностью при использовании копировально фрезерных станков.

У каждой модели имеются свои конкретные цифры по параметрам. Следующие технические характеристики важны для моделей любого вида:

Вес.
Мощность электродвигателя и скорость его работы.
Вертикальный ход стола, по максимуму.
Поперечный ход стола.
Продольный ход стола.
Определение габаритов по рабочей поверхности стола.
Рабочая поверхность стола изделия, которое копируется.
Диаметр наибольшей окружности.
Масштаб копирования.

Станки оснащают дополнительными инструментами, способствующими созданию различных форм. Использование шаблонов упрощает работу.

Возможности копировально-фрезерного оборудования

Станки копировальной группы относятся к оборудованию с фрезами. Отличный вариант, когда обрабатываются детали, имеющие поверхности с объёмом, определёнными плоскостями. Такая конструкция позволит без проблем выполнять гравировку так называемых фасонных изделий, с нанесением надписей, узоров. Фрезерные работы предполагают лёгкую обработку дерева с металлом.

Инструменты по металлам комплектуются частью с резаками, на основе разных материалов. Благодаря чему становится допустимой обработка различных основ:

Чугунная.
Стальная, разных сортов.
Металлическая, цветная.

Одна из сфер применения – крупно- и мелкосерийное производство деталей, обладающих различными характеристиками.

Копировальные станки способны выполнить операции, недоступные для владельцев обычных универсальных приборов. Основной принцип работы – копирование, при котором используются шаблоны. Даже обработка форм высокой сложности проходит без человеческого фактора. Параметры геометрического плана у деталей остаются одинаковыми. Крупные партии с деталями производятся и на основе одного шаблона.

На станке устанавливаются специальные копиры, чтобы результат работы был ещё точнее.

Устройство станка

У станков главное назначение – фрезерование, плоскостного и объёмного типа. Основным рабочим инструментом становятся так называемые фрезы. Именно они отвечают за обработку контура, либо объёмной поверхности детали. Движения копира повторяются. Элементы различного типа образуют соединение между отслеживающими системами и органами выполнения операции:

Механические.
Пневматические.
Гидравлические.

Такие элементы формируют усилие, получаемое рабочим органом от копира.

Устройство работает с шаблонами – пространственными и контурными моделями в плоскости. Так же используются детали-эталоны, либо контурные чертежи. Фреза считывается:

Фотографическими элементами.
Щупами специального назначения.
Роликовыми, пальцевыми механизмами.

Листы шаблонов изготавливаются с помощью алюминия и любых других металлов, дерева или пластика.

Обработка деталей, шаблонов происходит на рабочем станке, с вращением.

Использование следующих деталей начинает движение рабочего органа:

Муфтовый электромагнитный элемент.
Дифференциальная часть.
Соленоид.
Клапанная деталь золотникового типа.
Винтовая конструкция.

Реле – обязательные приспособления у копировальных устройств, ставятся на усиливающие части. Они могут быть нескольких видов: с электромагнитами, на гидравлике, электрооптического типа.

Скорость, с которой движется следящее устройство – параметр, определяющий качество готовой детали. Для готовых изделий можно добиваться следующих параметров:

Точность профиля до 0,02 миллиметров.
Шероховатость – №6.

Гидравлический цилиндр вместе с электрической цепью становятся основными элементами для исполнительной цепи у такого оборудования.

Копирование с заданным масштабом обеспечивается за счёт пантографа. У него так же есть конструкция из нескольких деталей:

Отдельная вращательная ось.
Инструментальный шпиндель.
Ось направляющего пальца.
Сам палец.

Одна рейка вмещает шпиндель вместе с направляющим пальцем. Соотношение плеч у рейки определяет масштаб копирования.

Рейка начинает двигаться, когда по шаблону перемещают палец. На следующем этапе осуществляется свободное осевое движение. У другой стороны рейки движения идентичные, при помощи станкового шпинделя. Последний понадобится при самостоятельном изготовлении инструментов. Функциональность устройства увеличивается.

Разновидности станков копировально-фрезерной группы

Станки копировального типа комплектуются оборудованием разного вида. Этот параметр позволяет выделить следующие группы приспособлений:

Фотокопировальные разновидности.
Станки, у которых подача осуществляется за счёт гидравлики или электрики, механики.
Разновидности с одним, несколькими шпинделями. Оснащаются специальными поворотными столами, с формой прямоугольника или круга.
При использовании копира. При закреплении последнего используется поворотная рейка. Она сама перемещается по плоскости в вертикали.
С добавлением пантографов. Помогает обрабатывать детали в 2-3 измерениях одновременно. Многие выбирают модель Декель ГК 21.

Допустимо самостоятельное создание мастерами станков, относящихся к одной из групп, описанных выше. Остаётся только подыскать чертежи вместе с необходимыми комплектующими.

Следующие категории выделяются в зависимости от степени автоматизации:

Оборудование в стационаре, на полном автомате. В комплекте – пружины, играющие роль пневматики, с головкой трёхшпиндельного типа. Одновременно рассверливает отверстия тройного типа.
Стационарные автоматы, когда за фиксацию отвечает пневматика, представленная пружинами.
Ручные или настольные, с использованием механического способа фиксации.

Принцип работы

Деталью, задающей характеристики, при обработке становятся копиры. Головка у стола – основной инструмент для работы, принимающий перемещения на рабочей поверхности, контуре. Повтор движений проводится за счёт частей с резаками.

Работа главных элементов осуществляется с основными и вспомогательными движениями. Главное – когда вращается и перемещается шпиндель, инструменты врезаются в материалы заготовок, по контуру ходит стол с салазками.

Движений вспомогательного типа бывает несколько:

Ускорение движения стола, салазок.
Перемещения установок, от столиков с копировальными пальцами, механизмами упора, зажима.

Обычные действия, использование обратной связи – два основных вида схем, реализация которых допускается для устройств. Жёсткая связь с копиром – основа самой простой схемы, прямой разновидности. Связь отсутствует, когда движение обратное. Устройство отслеживания передаёт движения.

Когда фрезеруется контур, либо объём, станки данного типа подходят идеально. Если фрезерование контурное – предполагается использование плоскости, которая находится параллельно, либо перпендикулярно по отношению к инструменту. Второй случай предполагает движения стола вдоль, либо поперёк. Объёмный вариант работы – когда деталь обрабатывается поэтапно. При движениях применяется сразу несколько плоскостей.

Пантограф так же позволяет реализовать прямую схему. Он уменьшает размеры изделий в готовом виде по сравнению с шаблонами. Самостоятельное изготовление устройств при необходимости не доставит хлопот.

Заключение

Для столярных и модельных мастерских копировальные станки подходят как нельзя лучше, поскольку они позволяют обрабатывать металл и дерево в одинаковой степени. Главное – чтобы поверхность была достаточно мягкая. Популярными стали модели, привезённые из Италии. Но тайваньские и китайские установки ничуть не уступают по качеству. Высокая точность и надёжность – главное достоинство современного оборудования.

Достаточно 2-3 дневного обучения, чтобы приступить к работе с деталями любой сложности.

Копировально-фрезерный станок – устройство, изготовление своими руками

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.

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.

Пример результата работы копировально-фрезерного станка

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.

Схема подвижной части одной из разновидностей копировально-фрезерного оборудования

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.

Станок за работой

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.

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.

Пример самодельного копировально-фрезерного станка

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.

Еще один вариант самоделки

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 фрезерному станку, 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.

Самодельное копировально-фрезерное устройство с пантографом

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.

Большое значение имеет размер самодельного копировально-фрезерного станка, который необходимо подбирать в зависимости от того, какого размера заготовки вы собираетесь на нем обрабатывать. При обработке крупных заготовок возникают значительные вибрации, погасить которые в состоянии только оборудование, отличающееся массивностью. При такой обработке серьезные нагрузки передаются и на направляющие оси станка, которые тоже должны быть в состоянии выдержать это.

Первое, что необходимо сделать перед изготовлением копировально-фрезерного станка своими руками, — это определиться с задачами, которые вы собираетесь решать с его помощью. От этого будут зависеть размер рабочего стола, способ закрепления заготовок и шаблона, направления перемещения режущего инструмента.

В зависимости от того, какие детали вы собираетесь изготавливать на своем самодельном копировально-фрезерном станке (а также от материала их изготовления), подбирается мощность электродвигателя. Так, для выполнения гравировки и других работ по дереву вполне подойдет электродвигатель мощностью 150–200 Вт.

Щуп и рабочий орган станка жестко закрепляются между собой и устанавливаются над рабочим столом так, чтобы высота их расположения и их плоскости полностью совпадали. Такая конструкция после установки должна передвигаться горизонтально и вертикально параллельно всем сторонам рабочего стола.

На двух видео ниже еще один мастер рассказывает о изготовлении копировально-фрезерного станка своими руками.

Читайте также: