Все фото из статьи

Копировально-фрезерные станки по дереву являются универсальными агрегатами,назначение которых — копировать изделия в двух- и трехмерной форме. Иными словами, данное оборудование может копировать плоские готовые изделия, а при применении особых копиров и объемные модели.

Такие устройства часто используются для гравировки профилей и разнообразных элементов декора. Их можно применять и для обычных не очень сложных фрезерных работ.

Что такое копировально-фрезерное оборудование

Такое оборудование является уникальным, т.к. при своей сравнительно простой конструкции способно копировать сложные изделия, даже тонкой ручной работы.

По сути, агрегат был разработан для фрезерования криволинейных элементов:

1. Осуществляется это способом копирования по шаблонам. Они позволяют делать операцию точной максимально, без использования ручной работы. Данное свойство агрегата гарантирует, что изготовленные элементы будут идентичны по размеру и форме.
2. Вы можете применять при этом один образец для всех заготовок или использовать как шаблон уже готовые изделия.
3. Когда таких параметров недостаточно – есть возможность значительно повысить точность станка.

Обратите внимание! Инструкция рекомендует комплектовать его для этого особым копирующим приспособлением. Называется оно «пантографом» и служит для точнейшего сообщения передвижения копирующего узла (головки) основному приспособлению, которое обрабатывает деталь.

Когда шаблон имеет много тонких изящных деталей, станок с пантографом незаменим.

Конструкция агрегата

Копировально-фрезерные агрегаты дают возможность обработки рельефов или профилей:

1. Заготовки обрабатываются особым инструментом — фрезой, сделанной из твердых сплавов.
2. Она повторяет в полном объеме передвижения копира, который воспроизводит очертания шаблона.
3. Копир оснащается электронной либо механической связью, имеющей систему слежения и отвечающей за траекторию перемещения инструмента.
4. Копиром может выступать плоский либо трехмерный образец, а также контурная схема либо модель-эталон.
5. При этом особый щуп регистрирует контуры детали. Далее эти данные сообщаются инструменту.
6. В наиболее современных станках щуп заменяется фотоэлементом, имеющим увеличенную точность.

Обратите внимание! Пантограф в описываемых агрегатах играет важнейшую роль. Он оборудуется специальным направляющим«пальцем».

Тот перемещается по копиру, при этом с максимальной точностью определяя геометрические параметры образца. От пропорций «плеч» пантографа зависит итоговый размер полученной копии.

Довольно часто требуется увеличить (или уменьшить) в несколько раз какой-либо рисунок, чертеж или схему. Например, в журнале вам понравились узоры для выжигания. Но в журнале они обычно даются в уменьшенном виде, так что приходится их увеличивать до нужных размеров самостоятельно либо вручную «методом клеток», либо с помощью приборов: эпидиаскопа, или пантографа (копира).

Пантограф (название происходит от двух греческих слов (pantos) – все и qrapho – пишу) – прибор в виде раздвижного шарнирного параллелограмма для перерисовки рисунков, чертежей, схем в другом (увеличенном или уменьшенном масштабе). Основными достоинствами этого прибора являются простота конструкции и достаточно высокая «точность» скопированного изображения. К сожалению, пантограф пока не нашел еще должного признания у самодеятельных художников и других рукастых почитателей декоративно-прикладного искусства.

В продаже сейчас отыскать пантографы (копиры) промышленного производства очень трудно. К тому же линейки таких пантографов относительно малы, причем они изготовлены из металла, что не делает прибор достаточно удобным. Так что сам Бог велел сделать для себя пантограф (копир) с деревянными длинными линейками.
Пантограф достаточно высокого качества может сделать своими руками каждый желающий, при условии соблюдения точных размеров всех деталей.
.

Конструкция самодельного пантографа (копира), которую мы хотим предложить вашему вниманию, состоит из четырех рычагов-линеек (трех длинных и одного короткого), в которых в определенном порядке просверлены отверстия для закрепления осей. В отверстия линеек вставлены латунные втулочки.
Оси механизма пантографа различной конструкции, две центральные оси представляют собой шпильку со шляпкой. Оси для крепления грифеля (копира) и следящего стержня сделаны наподобие устройства для зажима грифеля в ножке циркуля. В качестве следящего стержня желательно использовать пластмассовый наконечник. Такой наконечник не портит оригинала и обеспечивает хорошую мягкость скольжения. Одна ось (крайняя) с пяточкой, на которую опирается механизм пантографа, и, наконец, ось, закрепляющая весь механизм на бобышке-основании.
Все оси имеют в верхней части кольцевую проточку, служащую для закрепления проволочной шпильки-зажима.
Бобышка - металлическая. Снизу в бобышку вделаны три жала (патефонные иголки), позволяющие легко фиксировать основание на чертежной доске.
Линейки лучше всего делать пластмассовыми, например, из оргстекла (плексигласа) , толщиной 5 мм. Наиболее ответственной операцией является разметка и сверление отверстий в линейках, поэтому к ней нужно отнестись с особым вниманием. Чтобы обеспечить высокую точность и соосность отверстий, достаточно произвести разметку на одной линейке, сложить все линейки в пакет и просверлить по размеченной линейке отверстия во всех линейках за один прием. Диаметр отверстий старайтесь делать таким, чтобы втулочки входили в них плотно, с небольшим натягом.
Втулки вытачиваются из латуни по размерам, данным на рис. 2. Оси - стальные. Длина осей находится в прямой зависимости от длины втулки. Проволочные шпильки-зажимы согните из стальной проволоки диаметром 1,2-1,5 мм.
Бобышку-основание можно сделать из алюминиевого блока толщиной 39 мм. В нижней пласти бобышки в глухие отверстия заделайте кернением три иголки (можно от патефона), так, чтобы их острие выходило на 2-3 мм.

Спецификация деталей самодельного пантографа

Буквенное обозначение детали	Наименование детали	Количество	Размеры в мм
			Длина	Ширина	Толщина
А	Линейка большая	3	406	20	5
Б	Линейка малая	1	220	20	5
В	Основание (бобышка)	1	60	40	30
Г	Втулочка	12	8	-	Ø8
Д	Ось фиксирующая	1	-	-	-
Е	Ось-опора с пяткой	1	-	-	-
Ж	Ось копира (оригинала)	2	-	-	-
З	Ось средняя	2	-	-	-
И	Шпилька-зажим	6	-	-	1,2-1,5

Когда все детали будут готовы, соберите механизм пантографа. При сборке и подгонке деталей старайтесь добиться легкости движения всех звеньев механизма, для чего их трущиеся поверхности можно слегка смазать.
Заключительной операцией изготовления самодельного пантографа своими руками является маркировка отверстий на линейке, согласно которой легко будет выбрать масштаб увеличения (уменьшения) копии.
Соответствие маркировки с получающимися размерами обязательно проверьте опытным путем.

Как же работают с пантографом (копиром)?

Прежде всего на столе крепят в какой-то точке полюс (иглу) пантографа. Рисунок, с которого требуется снимать копию, располагают там, где находится шпиль, а чистый лист бумаги – под карандашом. Далее шпиль проводим по всем линиям рисунка, при этом карандаш автоматически вычерчивает увеличенный рисунок на бумаге. А если надо изобразить рисунок в уменьшенном виде, придется применять местами шпиль и карандаш, что при наличии гильз совсем нетрудно.
Обычно при работе с пантографом рука рисующего ведет шпиль по линиям узора. В таком случае на линейке рядом с карандашом придется укрепить груз (гайку, свинцовую пластинку), чтобы карандаш прижимался к бумаге. Но можно вести копирование и по-другому. А именно, вести рукой не шпиль, а карандаш, следя при этом за правильным ходом отметчика по линиям узора. В этом случае груз на линейке, понятно, не понадобится.

И еще несколько практических советов.
Если оригинал, с которого снимается копия, имеет слишком большие размеры и пройтись шпилем по всем его линиям за один раз не удается, просто переставьте иглу на новое место и продолжайте работу.
При увеличении (или уменьшении) рисунка или чертежа прямые линии и окружности обычно получаются некачественными. Поэтому придется исправить подобный брак с помощью линейки и циркуля.
Известно, что достаточно хорошая точность копии обеспечивается при увеличении оригинала не более, чем в 2...3 раза. Поэтому при необходимости увеличить рисунок в 4 раза лучше сначала укрупнить оригинал в 2 раза, а затем уже полученную копию снова увеличить в 2 раза.
Размеры линеек пантографа не возбраняется изменить, сделав меньше, например. В этом случае метод расчета мест положения отверстий на линейках остается прежним, то есть длину рабочей части линейки придется делить на коэффициент увеличения.

В современном мире, в сообществе людей любящих делать вещи своими руками и при этом не чурающихся технологий, чрезвычайно популярна такая вещь как настольный ЧПУ-станок. Хоть эти устройства стали и достаточно доступны, но все еще остаются дорогими. Самый дешевый китайский вариант, на сегодняшний день, обойдется вам в 700-800 американских денег и он наверняка не заработает сразу из коробки, а потребует приложить усилия для доведения его до ума. Изготовление станка с ЧПУ самостоятельно может обойтись дешевле, но обычно требует доступа к разного рода деревообрабатывающему и металлообрабатывающему оборудованию и умения с его помощью изготовлять детали с высокой точностью.

Но люди всегда ищут способов достичь цели доступными средствами.
В некоторых задачах для станков с ЧПУ, а именно когда нужно повторить многократно одну и ту же деталь, может помочь изобретенный еще в 1603 году Кристофом Шейнером пантограф - устройство для копирования карт, планов и других векторных рисунков.

Классический пантограф состоит из двух вершин, в одной из которых закреплена рукоятка-указка, с помощью которой обводят копируемый рисунок. Во второй закреплен пишущий инструмент, который через систему рычагов и шарниров повторяет движения первой вершины рисуя копию на втором листе. Зачастую в пантографы заложена функция масштабирования оригинального изображения.

Простая и гениальная идея. Теперь, а как скопировать некий объемный объект? Для этого нужно добавить в пантограф связь по Z-координате и заменить карандаш на бормашину, а лучше высокоскоростной шпиндель, и мы получим 3D пантограф.

Станки для копирования деревянных изделий на таком принципе производит например американская фирма Gemini да только цены на них такие, что за эти деньги можно купить неплохой ЧПУ-станок из Китая. Поэтому интересней чего в этой области достигло DIY сообщество.

Франк Форд (Frank Ford) занимается изготовлением акустических гитар. При этом ему приходится делать множество идентичных гитарных частей, таких как держатели для струн. Устав делать это вручную, но не желая заморачиваться с покупкой и настройкой ЧПУ, он изготовил для себя дупликатор . Т.к. ему была важна высокая точность копирования, его инструмент сделан целиком из металла. Щуп, которым снимается форма и шпиндель закреплены на общей раме, которая перемещается только по оси Z. Перемещение по осям X и Y осуществляются с помощью стола, на котором закреплены заготовки. Еще оригинальным в его конструкции является то, что в качестве шпинделя он использует пневматический привод работающий на 40 000 оборотах в минуту.

Тем не менее, хоть это и самодельный, но все еще дорогой вариант 3D пантографа. Есть и подешевле.

Например Адран (Adran), мечтая о собственном станке с ЧПУ, но не имея на это средств. Сконструировал себе дупликатор из бормашины Dremel, трех металлических направляющих и деревянных планок стандартных размеров из магазина. В качестве щупа используется обычная отвертка. Его конструкцию можно легко повторить, т.к. он выложил чертежи и все этапы изготовления на сайте Instructables.

Однако ручная бормашинка, не самый удачный инструмент для такой работы, скорость снятия материала у нее маловата. Вот Маттиас Вандель (Matthias Wandel) из Канады использовал в своем 3D пантографе ручной фрезер. Что дало ему достаточную мощь для быстрого копирования предметов в дереве. В качестве примера работы с таким дупликатором вот его видео, где он делает копию формы старого дискового телефонного аппарата (английский язык).

Его конструкцию так же можно повторить, т.к. он выложил чертежи и инструкции по изготовлению на свой сайт Woodgears.ca. Даже если вы не дружите с английским, там легко можно понять весь процесс по многочисленным фотографиям.

Если тема 3D пантографов вас заинтересовала, то на англоязычных ресурсах примеры таких устройств можно найти по тегам: carving duplicator, duplicarver, pantorouter.

Пантограф (копир) для фрезера - это, собственно, фрезерно копировальный станок, за рубежом его обзывают Dupli carver (Дупликарвер).
Фрезерно копировальный станок, может копировать и фрезеровать детали авиа и судо моделей, наличники, плоскорельефные панно, гербы, деревянные монеты, картины, орнаменты и прочее. Очень удобно делать на этом станке все виды плоской и прорезной резьбы.

Принцип очень прост. Заготовка и шаблон детали закрепляются на столе, щупом станка обводится контур и элементы шаблона, а фрезер повторяя эти движения выфрезеровывает в заготовке копию шаблона.
Захотелось мне приобрести такую штуку для изготовления повторяющихся элементов декора, но посмотрев в интернете цены на данный продукт понял, что отдавать от 15000 и выше за эту игрушку я пока не готов. Самому сделать будет гораздо дешевле.
Нашел в интернете несколько самодельных конструкций, скинул себя на сайт в качестве подсказки, теперь на основе этих идей буду творить что-то свое, исходя из своих возможностей.

1. Простой из дерева.

Достоинства: простой в изготовлении, не требует значительных материальных затрат, можно сделать за один вечер.
Недостатки: возможно копии будут не достаточного качество, т.к. петли имеют довольно заметный люфт.

2. Металлический пантограф (копир) средней сложности.

Фото с ChipMarker.RU

Достоинства: использование принципа чертежного пантографа представляет возможность предусмотреть возможность изготовления копий в разных масшатабах; при качественном изготовлении деталей, копии будут довольно качественные.
Недостатки: требуются токарные работы по металлу, невозможно изготовлении объемных копий.

3. Фрезерно копировальный станок забугорный, фирменного изготовления

Безусловно, это устройство имеет мало общего с чертежным пантографом, причем не только по конструкции, но и по предназначению. Так, если в проектных институтах ранее использовались довольно примитивные приспособления, изготовленные из четырех подвижных реек, то пантограф по дереву обычно применяется совместно с тяжелыми фрезерными установками, представляя собой гораздо более сложный механизм. По сути, пантограф своими руками представляет собой своего рода копировальное устройство, которое помогает с высокой точностью переносить на деревянные поверхности параллельные линии, а также различные узоры из них (в последнее время очень популярным является вырезание букв и слов). Помимо прочего, существенным бонусом является и то, что обрабатывать можно не только дерево, но и металлические покрытия и этот нюанс открывает принципиально новые горизонты для оформления интерьера.

Так, например при помощи данного устройства можно самостоятельно обрабатывать дверные и мебельные фасады, обналичники, рамки для картин, зеркал и тому подобное. Безусловно, готовый пантограф для фрезерной установки гораздо более удобен в применении, чем самодельный его аналог, однако и стоимость его может существенно ударить по карману. Кроме того, если речь не идет о налаженном промышленном производстве в средних и крупных масштабах, то, в принципе, нет ничего сложного в том, чтобы попробовать выполнить данное приспособление, зачастую именуемое среди специалистов трафаретом, собственными руками. Приятно радует и низкая себестоимость материалов, ведь для изготовления самой примитивной формы столярного пантографа понадобится всего-навсего четыре деревянных рейки и определенные крепежные детали для выставления осей для этих направляющих.

Сами оси в дальнейшем необходимо использовать для того, чтобы стало возможным установление механизма, а также крепление его основного стержня. При этом не стоит полагать, что речь идет о чем-то очень сложном и трудно выполнимом, ведь основной механизм такого пантографа представляет собой обычную шпильку с расположенной на ее конце фиксирующей шляпкой. Сама копировальная часть является упрощенным аналогом циркуля, с той лишь разницей, что его стержневую часть рекомендуется изготавливать из пластиковой спицы, а точнее одного только наконечника данного элемента. Приоритет отдается именно этому материалу по той простой причине, что он способен практически беспрепятственно скользить по обрабатываемой поверхности, не способствуя при этом ее повреждению. Кроме того, весь механизм должен на что-то опираться, как в статическом своем положении, так и в динамике.

Для этих целей предусматривается отдельная ось, которая будет отличаться от промежуточной наличием опорной пятки. Именно это миниатюрное приспособление поможет поддерживать весь механизм без образования характерного угла наклона. Что касается крепежа всей конструкции в целом, также необходимого для предотвращения угловых деформаций, то его будет обеспечивать специальная деталь (бобышка), монтируемая на самой крайней направляющей. Выполнить такую деталь можно самостоятельно, используя для этого небольшой металлический цилиндр с подложкой из нескольких шляпок, позаимствованных у мебельных гвоздей. Именно эти шляпки помогут зафиксировать основание механизма относительно обрабатываемой поверхности, а также отрегулировать нужный уровень. После выставления всех осей можно смело приступать к сборке самого копировального устройства, состоящего из четырех плоских линеек и восьми крепежных втулок.

Для изготовления этих линеек лучше всего сразу отказаться от использования деревянных реек, заменив их более практичным пластиком или, на худой конец, оргстеклом. Некоторые умельцы применяют в этих целях такой универсальный материал, как плексиглас, следя за тем, чтобы его толщина не превышала отметку в 5 миллиметров. При этом, следует понимать, что самым сложным моментом во поставленной задаче является нанесение разметки на изготовленные линейки, ведь малейшая неточность может привести к необратимым последствиям в дальнейшем процессе работы с уже готовым инструментом. Для того, чтобы не ошибиться и избежать продольного смещения, лучше всего наносить разметку, начиная с концов шкалы, постепенно продвигаясь к условной середине или центрам заранее определенных сегментов. После того, как данная процедура будет закончена, приступают к высверливанию осевых отверстий в линейках.

Для того, чтобы все выполненные оси в итоге строго совпадали между собой, рекомендуется выполнять их одновременно, предварительно уложив все рейки в стопку. По окончанию данного этапа приступают к фиксации втулок, которые должны быть установлены в натяжку, дабы избежать "разболтанности" механизма. Для того, чтобы обеспечить данное условие, можно воспользоваться универсальными зажимами, предварительно изготовленными из закаленной проволоки малого диаметра (до полутора миллиметров). Однако, несмотря на такое довольно тугое крепление, все подвижные элементы должны сохранить свою плавность и мягкость в использовании, поэтому крайне важно действовать предельно аккуратно, не передавливая детали скрепляющими элементами.