ЧПУ ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК своими руками: [чертежи, инструкция]

История и эволюция

Далее в тексте вам встретятся технические решения эффективные, но мастерам-любителям малоизвестные, т.к. в промышленности они по тем или иным причинам не применяются или применяются ограниченно. Однако изготовление самодельного токарного станка для обработки древесины они могут упростить и облегчить настолько, что из электроинструмента в некоторых случаях можно будет ограничиться ручной дрелью. Станкостроение тысячелетия развивается под знаком решения проблемы: как на станке точностью, к примеру, в 1 условную единицу длины сделать детали станка с точностью, допустим, 0,2 тех же единиц? И т.д., и т.п. Чтобы понять, как техника дошла до жизни такой, полезно будет ненадолго обратиться к истории.

Прародитель всех вообще станков для обработки материалов вращением – приспособление, с помощью которого люди неолита добывали огонь и сверлили рог, кость, камень, поз. 1 на рис; в последних случаях под сверло из дерева или кости подсыпали абразив из мокрого кварцевого песка. Первобытные кельты на том же принципе придумали токарный станок с ножным приводом, поз. 2; центра делались из заостренных обожженных кольев твердого дерева. В Англии сей агрегат в ходу до сих пор у мастеров-мебельщиков. Лес там по кварталам не рубят.

Этапы эволюции токарного станка по дереву

В Древнем Египте уже в эпоху Среднего Царства был хорошо известен токарный станок с лучковым приводом, поз. 4. «Мотором» был, естественно, раб. В русской деревенской общине (в миру) с ее крепкими традициями взаимопомощи и взаимовыручки лучковый токарный станок дожил в глубинке до… 80-х годов прошлого века! Массовое индивидуальное деревянное строительство в планы пятилеток никоим образом не включалось, зато советское руководство в провинции смотрело сквозь пальцы на самовольную лесозаготовку в ограниченных размерах для собственных нужд или на несанкционированную закупку в леспромхозах диких бревен за универсальную советскую валюту крепостью 40 об. и вместимостью поллитра.

Для тонкой и/или мелкой работы ножной станок с бечевой и лучковый не годились: в дереве всегда есть неоднородности, а маховиком – гасителем крутильных колебаний была сама заготовка. Радикальные усовершенствования токарного станка ввел мастер Феодор в Древней Греции прим. в 400 г до н. э, поз. 6. Он дополнил ножной привод, во-первых, кривошипом – теперь заготовка вращалась в одну сторону. Во-вторых, сделал центра вращающимися и снабдил один из них захватом для удержания заготовки. В-третьих, ввел в кинематическую схему тяжелый маховик.

Электрифицированный токарный станок по дереву (поз. 8 на пред. рис.) практически не изменился с конца XIX в (см. также рис. ниже):

• а – ротор мотора и др. массивные детали привода не требуют применения отдельного маховика;
• б – в зажимной патрон можно ставить различные наконечники для разного рода заготовок (см. далее) или сверло;
• в – подручник с поворотной полкой-упором для резца, установленный на подвижной каретке, дает возможность вести множество разнообразных рабочих операций;
• г – задняя бабка с вращающимся центром позволяет довести точность обработки до максимально возможной на дереве;
• д – винт подачи пиноли задней бабки (см. далее) дает возможность проводить сложную обработку заготовки в деталь в один установ. Дерево в процессе обработки поддается под давлением держателя и центра. Если задняя бабка закреплена жестко, заготовка в процессе обработки разбалтывается. Станок приходится останавливать и делать переустанов болванки, что никоим образом не способствует качеству работы.

Устройство и кинематическая схема современного токарного станка по дереву

Конструкция фрезерного стола

При желании можно сделать фрезерный самодельный стол из обычного верстака, но лучше изготовить специальную конструкцию. Объясняется это тем, что станок с фрезой создает при работе сильную вибрацию, поэтому станина, используемая для фиксации фрезера, должна отличаться высокой устойчивостью и надежностью. Следует также учитывать и то, что само фрезерное устройство крепится к нижней части столешницы для фрезерного стола, поэтому под ней должно быть достаточно свободного места.

При креплении устройства к столешнице самодельного стола для ручного фрезера используется монтажная пластина, которая должна обладать высокой прочностью и жесткостью, либо специальные прижимы для фрезерного станка. Такая пластина может быть изготовлена из металлического листа, текстолита или прочной фанеры. На подошвах большинства моделей фрезеров уже есть резьбовые отверстия, они и нужны для соединения такого устройства со столешницей и монтажной пластиной. Если таких отверстий нет, можно просверлить их самостоятельно и нарезать в них резьбу либо использовать специальные прижимы для фрезерного станка.

Фрезы для различных видов обработки на фрезерном столе

Прижимы для фрезерного станка или монтажная пластина должны располагаться на одном уровне со столешницей, для этого в последней делается выборка соответствующих размеров. В пластине необходимо просверлить несколько отверстий, одни из которых необходимы для ее соединения со столешницей при помощи саморезов, а другие – для того, чтобы такая пластина могла быть зафиксирована на подошве фрезера. Винты и саморезы, которые вы будете использовать, должны быть обязательно с потайной головкой.

Чтобы сделать включение своего самодельного фрезерного станка более удобным, на столешнице можно расположить обычную кнопку, а также кнопку-грибок, которая сделает ваше устройство еще и более безопасным в работе. Для повышения удобства своего домашнего станка можно закрепить на поверхности фрезерного стола, изготовленного для ручного фрезера своими руками, длинную металлическую линейку.

Прежде чем начинать конструировать фрезерный координатный стол своими руками, необходимо определить место, где он будет располагаться, а также решить, какой тип фрезерного оборудования вы хотите изготовить. Так, можно сделать агрегатный фрезер своими руками (стол будет располагаться с боковой части пильного оборудования, служить его расширением), компактный настольный станок, отдельно стоящее стационарное оборудование.

Остановить свой выбор на компактном настольном оборудовании для работы по дереву и другим материалам можно в том случае, если вы обращаетесь к нему нерегулярно или часто используете его вне своей мастерской. Такая установка, которую отличают небольшие размеры, занимает совсем немного места, а при желании, ее можно повесить на стену.

Если размеры вашей мастерской позволяют, то под фрезер лучше приспособить основу стационарного фрезерного станка, работать на котором намного удобнее, чем на настольном оборудовании. Чтобы сделать такое устройство более мобильным, его можно поставить на колеса, с помощью которых вы сможете легко менять его месторасположение.

Простой самодельный фрезерный стол. Есть вопросы к общей прочности, но зато дешево и сердито.

Простейший фрезерный стол или стол для сверлильного станка можно сделать очень быстро. Для изготовления такой конструкции, легко располагающейся и на обычном рабочем столе, вам понадобится лист ДСП, на котором закрепляются направляющие элементы. В качестве такой направляющей, которая может использоваться в качестве параллельного упора для фрезерного стола, подойдет обычная доска небольшой толщины, которая крепится к столешнице при помощи болтовых соединений. При необходимости, параллельно можно прикрепить вторую такую доску, которая будет служить ограничительным упором.

ВДля врезки фрезера в стол в листе из ДСП необходимо будет сделать отверстие для его размещения, а фиксироваться на столешнице, он будет при помощи двух струбцин. После этого изготовление фрезерного стола можно считать законченным. Чтобы сделать использование такой конструкции более удобным, на столешнице можно разместить простейшие прижимы для фрезерного станка.

Передняя бабка

Устройство типовой передней бабки токарного станка для обработки древесины дано слева на рис. Токарки по металлу в ней и так много для любителя, а шейки вала и гнезда крышек под подшипники нужно точить с той же точностью, что и конус Морзе.

Устройство типовой и самодельной передних бабок токарного станка по дереву

Для самодельной передней бабки с использованием ГДП понадобится, кроме покупных резьбовых деталей: шпильки М12-М20 для вала, гаек и шайб к ним, еще кусок бронзовой (не латунной!) фольги толщиной 0,2-0,35 мм и, на обойму, стальная трубка со стенками достаточной толщины (см. справа на рис.). Делается весь сборочный узел след. образом:

1. Трубка на обойму обрезается точно в размер по толщине деревянного корпуса бабки, и запрессовывается в него;
2. Корпус с обоймой кладут плашмя кладут плашмя и рассверливают трубку по диаметру резьбового вала;
3. Внутренние углы отверстия обоймы сглаживают ручной шабровкой – римером – как это делается при монтаже кондиционеров;
4. Из бронзовой фольги вырезают прямоугольник высотой по толщине корпуса бабки и шириной в 3 диаметра вала (для М12 36 мм, для М16 48 мм), его уголки немного обрезают под 45 градусов. В 3 диаметра, потому что бронзовый вкладыш должен чуть-чуть не сходиться краями, а π=3,1415926…
5. Из той же фольги циркулем-балеринкой с двумя иглами вырезают 6-8 бронзовых шайб;
6. Шайбы по очереди зажимают ладонями между фанерками с наклеенной на них мелкой шкуркой и, поворачивая руками туда-обратно, снимают заусенцы;
7. Вал оборачивают той же шкуркой и, сжимая ее рукой, протягивают вал несколько раз с проворотом, чтобы немного снять острые ребра резьбы;
8. Оборачивают вал фольгой и пробуют всухую вставить в обойму. При необходимости повторяют операцию 7. Нужно, чтобы вал в обертке из фольги входил туго и в обойме с трудом проворачивался рукой;

Вынимают вал, снимают фольгу и накручивают на него одну из гаек до места;

9. Обильно промазывают резьбу вала консистентной смазкой;
10. Той же смазкой смазывают обойму внутри;
11. Накладывают с одной стороны обычную стальную и 3-4 бронзовых шайбы, каждую обильно смазывая той же смазкой;
12. Снова оборачивают вал фольгой и вставляют его в обойму;
13. Накладывают в обратном порядке шайбы с другой стороны, также обильно смазывая;
14. Наворачивают и затягивают другую гайку так туго, чтобы вал можно было еле-еле провернуть рукой;
15. Гайки временно фиксируют контргайками;
16. Кладут заготовку плашмя и сверлят сквозные отверстия под шплинты;
17. Шпинтуют штатные гайки. Лучше всего отрезками велосипедных спиц, у них очень высокая прочность на сдвиг;
18. Собирают бабку, ставят на место ее шкив;
19. Крутят шкив руками, пока не станет вращаться туго, но без заеданий;
20. Собирают привод станка и запускаю его на холостом ходу на минимальной скорости шпинделя (на самой медленной передаче), пока мотор не наберет полные обороты. Если надо – подталкивают шкив рукой;
21. Повторяют п. 21 на максимальной скорости шпинделя (на самой быстрой передаче);
22. Ставят на месте захват заготовки – узел готов к работе.

Если же вы не доверяете всякой там шибко умной физике (хотя узлы с ГДП держат точность не хуже аналогов на трении качения), то на рис. – чертежи подшипникового узла, одинаково пригодного для самодельной циркулярной пилы и токарного станка по дереву. В последнем случае плоская подошва с боковыми опорами не нужна – круглый корпус просто вставляют в корпус бабки и фиксируют винтом. Вместо пильного диска ставят или планшайбу, или переходник с конусом под зажимной патрон (дет. 6).

Чертежи пошипникового узла для циркулярной пилы или передней бабки токарного станка по дереву

Устройство задней бабки

В любом токарном станке основой является станина. На ней крепится передняя бабка токарного станка, основные органы управления, задняя бабка. Последние имеют довольно разнообразные конструкции. Основные элементы выполняют одинаковые функции и построены по идентичным принципиальным схемам.

Такими элементами являются:

• основание, на котором размещены все устройства и органы управления;
• элемент крепления — пиноль;
• цельнометаллический корпус;
• рукоятки управления (позволяют фиксировать пиноль и корпус всей бабки);
• колесо для перемещения пиноли (ещё его называют маховик);
• регулировочный винт (позволяет жёстко фиксировать положение задней бабки относительно остальных элементов токарного станка).

Чертёж задней бабки токарного станка позволяет понять кинематическую схему и взаимодействие всех элементов.

Основание представляет цельнометаллическую плиту, которая опирается на правую часть станины. На основании расположен корпус. В нём установлен патрон задней бабки токарного станка. В передней части пиноли расположено отверстие, в котором размещается инструмент. Оно выполнено в форме конуса.

Центр задней бабки подсоединяется к суппорту. Через него передаётся поступательное движение. Это обеспечивается наличием самостоятельного привода подачи. В определённых типах агрегатов производится вращательное движение. Оно обеспечивается конструкцией пиноли задней бабки. Горизонтальное перемещение пиноли производится с помощью электрического двигателя или посредством гидравлического механизма. Выбор способа привода зависит от решаемых задач и модификации станка.

Все изделия должны удовлетворять следующим требованиям:

• обеспечивать точное местоположение центра конструкции;
• способствовать быстрой установки вдоль горизонтальной оси станка;
• обеспечивать точное направление движения в сторону шпинделя с охранением соосности при вращательном движении;
• надёжно закрепляться в выбранном положении.

Обеспечение устойчивости и надежности крепления позволяет сохранять заданный класс точности обработки.

Простота конструкции и доступность комплектующих элементов позволяет изготовить эту часть токарного станка самостоятельно. При качественной сборке самодельная задняя бабка токарного станка будет выполнять основные функции не хуже заводской.

Устройство фрезерного станка по дереву

Основные виды фрезерных станков по дереву, которые можно собрать самостоятельно, показаны на фото.

1. Станок для пространственного фрезерования или 3D-фрезер (поз. 1).
2. Горизонтальный тип (поз.2).
3. Вертикальный тип (поз.3).
4. Плоскокопировальный станок или 2D-дупликарвер (поз. 4).
5. Станок для пространственного копирования или 3D-дубликарвер (поз.5).

Станки 2D и 3D (позиции 1, 4, 5), в принципе, можно сделать своими руками, но работа на них требует определенных навыков и доступна уже опытным мастерам. Интерес представляют популярные разновидности – горизонтальные и вертикальные фрезеры. Горизонтальный тип подходит для несложных деталей при массовом их производстве. Вертикальный станок более универсален, но подвержен заметной вибрации, что осложняет массовое производство.

Для домашней мастерской, где обычно изготавливаются штучные изделия, вертикальный фрезер одношпинделевого типа считается оптимальным вариантом. По расположению двигателя различаются конструкции с нижним и верхним приводом. Первый вариант является предпочтительным, т. к. проще в изготовлении и обеспечивает большую стабильность в работе.

На фото показаны устройства заводского и самодельного станка с нижним приводом. Важное их отличие – откидной упор 7. В самоделках, которые не оснащаются мощными электродвигателями, он заменяется более простым подъемным элементом. Кроме того, в них применяются переходники с конусом Морзе для насадки стандартного патрона на вал двигателя.

Наиболее важные опорные элементы станка:

• опорная плита (основной гаситель горизонтальной вибрации);
• виброгасящая плата привода;
• упоры гребенчатого типа (гашение вертикальной вибрации детали);
• боковой (статический) упор (направление подачи заготовки и регулировка фрезы);
• пылеулавливатель (пылесос).

Опорную плиту можно совместить с виброгасящей.

Весь станок монтируется на столе. На нем имеются гнезда для установки направляющих линеек. По ним передвигаются салазки со шпинделем, установленном на подпятнике. Привод шпинделя обеспечивается ременной передачей. Для подъема салазок предусматривается коническая зубчатая передача с маховичком.

Фрезеры для дерева обычно используются для изготовления мебельных деталей, которые могут иметь значительные размеры, а потому для них более подходит нижний привод. Фрезерные станки для металла чаще применяются для обработки небольших зон в металлических заготовках. В этом случае значительно проще изготовить станок с верхним приводом. В качестве основного элемента хорошо подходит электродрель. На фото приведен пример такого станка.

Для него необходима станина и стол повышенной прочности, т. к. заготовки могут иметь значительный вес. Деталь надежно фиксируется в зажимном устройстве. На опорной плите размещаются направляющие полозья, по которым устройство перемещается по столу в продольном направлении. Предусматривается и поперечное перемещение заготовки. Таким образом, режущий инструмент перемещается только в вертикальном направлении, определяя глубину обработки. Заготовка передвигается в 2 направлениях, что позволяет регулировать обрабатываемую площадь.