Обработка на токарном станке фасонных поверхностей по копиру по существу не отличается от обработки конических поверхностей с помощью конусной линейки. Необходимо лишь заменить конусную линейку линейкой с криволинейным очертанием (рис. 177), называемой копиром.

Если разъединить нижнюю часть суппорта с винтом поперечной подачи и затем сообщить каретке продольное перемещение, то резец получит от копира наряду с продольным также и поперечное перемещение. При этом резец, обтачивая деталь, придает ей криволинейную поверхность, образующая которой будет соответствовать профилю копира. Такой способ работы называется работой по копиру.

Рис 177 - Обтачивание фасонной рукоятки по копиру

На рис. 177 показано обтачивание фасонной рукоятки 1 при помощи копира 3. Ролик 4, закрепленный в тяге 2, совершает вместе с суппортом продольное движение. При этом он перемещается в криволинейном пазу, образованном двумя пластинами копира, и перемещает в поперечном направлении резец 5. Резец следует за движением ролика и таким образом воспроизводит на детали поверхность профиль которой соответствует профилю копира.

Рис. 179. Обтачивание профиля дискового кулачка по копиру

Для обработки некруглых деталей типа дисковых кулачков, эксцентриков и т. п. применяют специальную оправку 1 (рис. 179), на которой устанавливаются копир 2, втулка 3, заготовка 4 и шайба 5, закрепляемые гайкой 6. Профиль копира делается всегда соответствующим профилю обрабатываемой детали.

Оправка вставляется коническим хвостовиком в отверстие шпинделя и затягивается при помощи болта. Для обтачивания детали в резцедержателе закрепляется державка с роликом 8 и резец 7. Ролик должен постоянно прижиматься к копиру 2 и удерживаться около него постоянно в прижатом состоянии. Для этого токарь должен разъединить суппорт с винтом поперечной подачи, а вместо винта установить валик с пружиной. При вращении оправки 1 ролик будет катиться по копиру, а резец - обрабатывать деталь соответственно профилю копира.

Иногда фасонные поверхности деталей обтачивают при помощи одностороннего копира. В этом случае прижим ролика к копиру происходит под действием пружины или груза, подвешиваемого на тросе за станиной и перемещаемого вместе с кареткой.

На рис. 178 показан копир 2 в виде готовой, точно обработанной детали, закрепленной в пиноли задней бабки . В суппорте, кроме основного резца 7, закрепляется щуп 3, который концом должен все время касаться копира. Совмещая вручную продольную и поперечную подачи, токарь все время поддерживает щуп в соприкосновении с копиром, и благодаря этому резец 1 воспроизводит на детали поверхность, соответствующую профилю копира. Вершины щупа и резца должны лежать точно на высоте центров и иметь строго одинаковую форму в плане, иначе обработанная поверхность получится с искажениями.

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.

Возможности копировально-фрезерного оборудования

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.

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.

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.

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.

Разновидности станков копировально-фрезерной группы

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.

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.

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 , 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.

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.

Токарно-копировальные станки используются для изготовления множества одинаковых деталей, например, балясин для лестничных ограждений, столбиков для забора и т.д. Сделать функциональную конструкцию можно своими руками, используя ненужные в хозяйстве устройства.

Изготовление токарного станка

Самая примитивная модель токарного станка изготавливается из обычной дрели. Но это не единственное решение. Основные части будущего устройства:

• станина;
• передняя и задняя стойки (бабки);
• электромотор;
• ведущий и ведомый центры;
• упор для инструмента.

Станина — это база для размещения всех элементов и механизмов. Поэтому она выполняется из толстого бруса дерева или металла. Передняя бабка надежно фиксируется на основании, на нее будет закрепляться деталь. В передней стойке размещается устройство, передающее движение от электромотора на ведущий центр и далее на деталь.

Задняя стойка (бабка) перемещается по направляющей на станине, она удерживает свободный конец заготовки. Между бабками размещается упор для инструмента. Бабки должны располагаться строго по единой оси.

Для станка, сделанного своими руками, подойдет электродвигатель мощностью 200 — 250 Вт, оборотистостью не более 1500. Если же планируется обрабатывать крупные детали, требуется более мощный двигатель.

На шкив электромотора надевается планшайба, которая фиксирует большие заготовки. Планшайба содержит острия, на которые набивается деталь. Противоположный конец детали фиксируется уголком.

Чтобы превратить обычный токарный станок в копировальный, требуется дополнительное устройство — копир.

Копир для токарного станка

Основой копира будет служить ненужный ручной фрезер. Его размещают на поверхности из фанеры 12 мм, размер площадки 20 х 50 см. В площадке проделывают отверстия для крепежа и фрезы, а также установлены упоры — бруски для фиксации фрезы. Фрезер размещается между фиксаторами и закрепляется парой больших гвоздей.

Отдаленная часть площадки перемещается вдоль станины по направляющей — трубе. Концы ее фиксируют в брусках из дерева. Бруски прикрепляются к станине саморезами. При фиксации трубы необходимо использовать уровень и совместить ось трубы с центром станка. Перед установкой на трубу надевается пара брусков с отверстиями, легко передвигающиеся по направляющей. К брускам прикрепляется площадка, на которой размещен фрезер.

Второй важный элемент устанавливается своими руками непосредственно на токарном станке — брусок в горизонтальном положении, на который будут прикрепляться шаблоны. Подойдет брус 7 х 3 см, к вертикальным подставкам он крепится саморезами. Подставки прикручиваются к станине. Верхняя поверхность бруска должна четко совпадать с осью станка.

Когда копир не используется, брусок демонтируют, площадка с фрезером отводится назад и станок превращается в обычный токарный.

Упор выполняется из толстой фанеры и прикрепляется к рабочей поверхности. Фактически упор играет роль копира в данной конструкции. Он закрепляется вертикально, к торцу рабочей поверхности фиксируется на переходный брус из дерева. Копир можно снимать, он устанавливается на подставку саморезами. Подставку же необходимо зафиксировать жестко, без возможности снятия.

Шаблоны выполняются из фанеры, с помощью саморезов они прикручиваются к передней поверхности бруска. Верхнюю поверхность бруса следует совместить с осью шаблона.

Минусы предложенной конструкции

• Рабочую поверхность с фрезером приходится перемещать обеими руками, так как во время работы она перекашивается и заклинивает;
• копировать можно только достаточно простые элементы, например, невозможно повторить витые узоры на столбиках;
• для перемещения резака удобнее предусмотреть винтовую передачу;
• а фрезу лучше заменить циркуляркой, такое устройство получится более универсальным.

Ручки у напильников часто ломаются. Небольшое приспособление к токарному станку по дереву выручило юных мастеров школы № 1139 Бабушкинского района Москвы. Это копир для токарного станка. Изготовленные на нем ручки для напильников не уступают готовым.

Основные узлы копира для токарного станка - нижняя и верхняя каретки. Обе перемещаются по направляющим. Нижняя в продольном, а верхняя в поперечном направлениях. Между собой каретки прочно соединены. На верхней каретке, которая несет на себе главный рабочий орган копира - резец, установлен небольшой ролик.

1 - основание приспособления, 2 - подушка, 3 - направляющие нижней каретки, 4 - угольники, 5 - втулки, 6 - нижняя каретка, 7 - направляющие верхней каретки, 8 - угольник, 9 - гайка, 10 - угольник нижней стойки, 11 - стойка, 12 - угольник верхней стойки, 13 - копир (из двух пластин с фигурным вырезом), 14 - вал, 15 - верхняя каретка, 16 - стойка копира, 17 - гайка, 18 - ролик, 19 - гайка для винта 14, 20 - маховик, 21 - гайка резца, 22 - резец, 23 - угольник, 24 - шайба 60x40x5, 25 - винт М10X165x10, 26 - барашковая гайка М10, 27 - уголок нижней каретки, 28 - замок для гайки. 29 - винт М6 (4 шт.), 30 - гайки М6 (8 шт.), 31 - гайки М5 (4 шт.), 32 - винты М6х12 (4 шт.), 33 - винты М5Х10 (4 шт.).

При работе приспособления ролик движется по прорези копира как по направляющей и ведет за собой верхнюю каретку с резцом. Резец, повторяя линию движения ролика, а следовательно и линию копира, обрабатывает заготовку, установленную на токарном станке. Оригинально и просто.
Прежде чем вы приступите к изготовлению копира, мы хотим
предупредить вас о точности изготовления и сборки обеих кареток. Они должны легко и в то же время без люфта перемещаться по своим направляющим. Для этого вы должны выдержать указанные на чертежах допуски.
От правильного изготовления и правильной сборки зависит успех работы всего приспособления и качество готовых изделий.
Приспособление устанавливается на токарный станок по дереву между передней и задней бабками. Само оно крепится к подушке 2, а подушка - к станине станка винтом с барашком (детали 25 и 26).
Имея заготовки квадратного или круглого сечения необходимой длины, предварительно нарезанные на циркульной пиле, вы должны найти сначала центры на их торцах. Центр с одного торца надо накернить, то есть сделать в нем углубление. Оно нужно для установки заголовки в центр задней бабки. С другого торца заготовки сделайте ножовкой по центру прорезь на глубину 5- 6 мм. Этой прорезью вы насадите заготовку на гребенку передней бабки. В результате у вас получится неподвижное соединение между передней бабкой и заготовкой.
Когда заготовка будет установлена в токарный станок, подведите резец копира, вращая ручку маховика, в правую сторону до упора.
Включите станок и, подвинчивая гайку 21, подайте резец к заготовке. Теперь, вращая маховик, вы увидите, как заработает резец. Он будет придавать ручке форму согласно копиру. А его форма может быть различной в зависимости от инструмента, для которого делается ручка. Для напильников нужны ручки одной формы, для стамесок - другой, для шил - третьей. В нашем приспособлении копир изготовлен для стандартной ручки средних напильников.
Как только резец дойдет до конца передней бабки, подайте гайку резца вперед, и он отрежет готовую ручку.
Наше приспособление, как еы заметили, работает от ручного привода. Но вполне можно поставить реверсивный двигатель. О том, как это сделать, решите самостоятельно.
Обработка ручки зависит от скорости вращения шпинделя токарного станка и от наименьших припусков заготовки. Поэтому в зависимости от этого резец делает один, два, а то и три прохода по заготовке.

С. КОКОРЕВ
Приложение к ЮТ 1981 №10

Все фото из статьи

Токарно-копировальный станок по дереву – станок, который широко используется при заводской деревообработке для тиражирования изделий определенной конфигурации, соответствующей заданному образцу. Это оборудование позволяет обрабатывать любые детали с высокой точностью и скоростью. Однако производственные станки с их крупными габаритами затруднительно будет расположить в небольшой частной мастерской.

Копировальное оборудование в деревообработке

Многие любители столярного дела, постепенно расширяя свою инструментальную базу и совершенствуя навыки, приходят к мысли собрать копировальный токарный станок по дереву своими руками. Ведь с помощью этого устройства возможно изготовить точную копию любой детали мебели и выполнит реставрационные работы.

Примечание!
В большинстве случаев, конечно, основной фактор, побуждающий людей «изобретать велосипед», является высокая цена на готовое фабричное изделие.

Принцип работы на копировальном станке для древесины довольно прост:

• Заготовка необходимого размера зажимается в горизонтальном положении .
• Запускаем устройство , принуждающее заготовку вращаться вокруг своей оси.
• В свою очередь, также подвижный резец снимает лишнюю древесину, превращая болванку в изделие нужной формы .

Конструктивно копировальное устройство для токарного станка по дереву представляет собой целый ряд деталей, соединенных друг с другом, так что поработать будет над чем.

Собственноручная сборка оборудования в домашних условиях

Токарный станок

Для того, чтобы собрать небольшой копировальный станок для дерева собственноручно, вам понадобится приложить определенные усилия и терпение, а также вложиться финансово (порядка 7-7,5 тысяч рублей). Но это в разы меньше, чем затраты, которые ждут вас, если приобретать готовый вариант.