ЧПУ на мускульной тяге (3D Пантограф). Мир самоделок - самодельный пантограф Пантограф для рисования своими руками

Пантограф — это прибор для ручной механической перерисовки изображения с большой точностью в увеличенном или уменьшенном масштабе. Пантограф может оказать большую помощь в работе домашнему мастеру. В пантографе использован принцип параллелограммного механизма, который дает возможность при одном жестко закрепленном конце двум точкам механизма совершать абсолютно одинаковые движения. В зависимости от величины

Выбранного масштаба изображения могут быть различны. Пантограф достаточно высокого качества можно изготовить своими руками при условии соблюдения точных размеров всех деталей, изображенных на рис. 1. Необходимы четыре дюралюминиевые линейки толщиной 4—5 мм (или линейки из органического стекла толщиной 5—6 мм), из них три длинные и одна короткая, В них в определенном порядке просверлены отверстия для закрепления осей. В отверстия линеек вставлены латунные втулочки.

Оси механизма пантографа имеют различную конструкцию: 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 использовать пластмассовый наконечник, так как он не портит оригинала и обеспечивает мягкое скольжение. 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 для закрепления проволочной шпильки-зажима.

Рис. 1. Пантограф

Бобышка металлическая. Снизу в бобышку вделаны три жала (например патефонные иголки), позволяющие легко фиксировать основание на чертежной доске. Наиболее ответственной операцией является разметка и сверление отверстий в линейках. Чтобы обеспечить высокую точность и соосность отверстий, достаточно разметить отверстия на одной линейке, сложить все линейки в пакет и просверлить по размеченной линейке отверстия во всех линейках за один прием. Диаметр отверстий должен быть таким, чтобы втулочки входили в них плотно, с небольшим натягом.

Втулки вытачивают из латуни по размерам, указанным на рис. 1. Оси — стальные. Длина осей находится в прямой зависимости от длины втулки. Проволочные шпильки-зажимы сгибают из стальной проволоки диаметром 1 —1,2 мм. Бобышку-основание можно сделать из алюминия или органического стекла толщиной 40 мм. В нижней плоскости бобышки в глухие отверстия вставляют три иголки так, чтобы их острие выходило на 2—3 мм. При сборке и подгонке деталей пантографа необходимо добиться легкости движения всех звеньев механизма. Заключительной операцией является маркировка отверстий на линейке, согласно которой легко будет выбрать масштаб увеличения (уменьшения) копии.

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.

В современном мире зачастую возникает необходимость создания копии чего-то или воспроизведения и повторения чего-либо. Для этой цели на многих предприятиях широко используются копировально-фрезерные станки, которые предназначаются для создания изделий, форма которых в наибольшей степени соответствует заданному исходному образцу. Они позволяют производить детали большими тиражами, при этом обеспечивая высокую скорость обработки и изготовления каждого элемента.

Особенности процедуры фрезерования

Фрезерование - это один из распространенных методов механической обработки. С помощью фрезерования проводят черновую, чистовую и получистовую обработку фасонной и простой поверхности заготовок из стали, цветного металла, чугуна и пластмасс. Фрезерование характеризуется высоким уровнем производительности, что позволяет в конечном результате получать изделия правильной геометрической формы.

Фрезерование может осуществляться двумя способами: процедура встречного фрезерования (против подачи), когда подача противоположна направлению вращения фрезы, и фрезерование попутное (по подаче), когда совпадают направления вращения фрезы и подачи. Используя фрезы, которые оснащены современными режущими материалами (минераллкерамикой, синтетическими сверхтвердыми), вы можете обрабатывать материалы, что закалены до высокой твердости, заменяя этим самым процедуру шлифования.

Фрезерные станки предназначаются для фрезерования поверхностей рычагов, планок, корпусов, крышек и кронштейнов простой конфигурации, сложной конфигурации контуров (типа шаблонов, кулачков), поверхностей корпусных деталей. Фрезерные станки разделяются на две основные категории: станки общего назначения и аппараты специализированные. К первой группе относятся станки продольно-фрезерные, консольные, бесконсольные и непрерывного фрезерования. Во вторую категорию входят станки резьбофрезерные, зубофрезерные, шлицефрезерные, шпоночно-фрезерные и копировально-фрезерные.

Предназначение копировально-фрезерного станка

Копировально-фрезерные станки принято использовать для выполнения копировальных работ по объему и на плоскости, а также по объему с применением объемных моделей и соответствующих копиров, для гравирования разных фасонных профилей, узоров, орнаментов и надписей, а также для легкой фрезерной работы. Бесспорный плюс подобных агрегатов в том, что он способен выполнять при собственном простом устройстве невероятно сложные узоры.

На станке можно совершать различные фрезерные работы по стали, чугуну и цветным металлам с помощью быстрорежущего и твердосплавного инструмента в условиях крупно- и мелкосерийного производства. На подобных станках изготовляются гребневые винты судов, лопатки турбореактивных двигателей и паровых турбин, рабочие колеса гидротурбин, вырубные и ковочные штампы, прессовые и литейные формы, разные кулачки, штампы, пресс-формы, металлические модели и заготовки.

Такое оборудование используется также для сверления отверстий под рукоятки, замки, шпингалеты, металлические петли, а также выполнение рамок для зеркал и каналов любого размера на пластиковых и алюминиевых профилях, как на видео о копировально-фрезерных станках. На универсальных станках процедура обработки подобных изделий является практически невозможной.

Копировально-фрезерный станок предназначается для фрезерования криволинейных деталей методикой копирования по шаблону, с которого копируется форма будущего изделия. Использование шаблонов позволяет исключить при такой сложнейшей операции влияние человеческого фактора, и все готовые детали как следствие имеют одинаковую форму.

Для изготовления нескольких полностью идентичных изделий можно не только использовать единый шаблон, но и все последующие детали изготовить по образцу первой. Однако для самого точного повторения рекомендуется дополнить станок копирующим устройством, которое называется пантографом. Его конструкция бывает различной, но функция одна во всех случаях - точнее передать вдоль профиля движение копирующей головки режущему устройству.

Конструкция копировально-фрезерного станка

Копировально-фрезерный станок предназначен для обработки профилей (фрезерование плоскостное) или рельефов (фрезерование объёмное) изделий с помощью режущего твердосплавного инструмента — фрезы. Фреза воспроизводит на изделии контур или поверхность задающего устройства — копира. Задающее устройство ручного копировально-фрезерного станка имеет пневматическую, механическую или гидравлическую связь с системой слежения, которая отвечает за направление режущего инструмента, с одной стороны действуя на усилительное устройство, а с другой оказывая воздействие на исполнительный орган.

В качестве копира может выступать плоский шаблон, пространственная модель, эталонная деталь, контурный чертеж, а копировальным устройством служит щуп, копировальный ролик или палец, фотоэлемент. Образцы для копирования могут быть изготовлены из металла, пластмассы или древесины. Обрабатываемая деталь и копир закреплены на вращающемся столе.

Исполнительным органом может выступать золотник, винт, соленоид, электромагнитная муфта, дифференциал. В усилительных устройствах копировально-фрезерных станков используют электромагнитные, гидравлические или электрооптические реле. Шероховатость поверхности заготовки и точность профиля находятся в зависимости от скорости передвижения следящего устройства: достигается шероховатость №6 и точность профиля 0,02 миллиметра. Привод исполнительной цепи совершается от силового гидроцилиндра и электродвигателя.

Копирование в установленном масштабе проводится при помощи специального устройства под названием пантограф. Если вас интересует, как в домашних условиях сделать самому копировально-фрезерный станок, то можете его дополнить этим устройством. Пантограф имеет конструктивно направляющий палец, который расположен на оси и перемещается по копиру, ось вращения и инструментальный шпиндель. При перемещении по копиру пальца на заготовке шпиндель описывает геометрически подобную фигуру. А масштаб копирования определяется пропорциями плеч пантографа.

Виды копировально-фрезерных станков

По виду привода различают такие основные типы копировально-фрезерных станков: с пантографом, что предназначен для работы в 2 и 3 измерениях; универсальные аппараты с пантографом, который расположен на поворотном рукаве в вертикальной плоскости; одно- и многошпиндельные агрегаты с прямоугольным и круглым столом; с механической подачей, электро- и гидрофицированные, а также фотокопировальные.

Выделяют несколько видов подобных фрезерно-копировальных станков, которые различаются по уровню автоматизации и прижиму обрабатываемой заготовки:

1. Ручной или настольный копировально-фрезерный станок с механическим прижимом профиля. При его помощи можно производить процедуру рассверловки отверстий различной формы по шаблону, однако для тройных отверстий потребуется трехшпиндильная насадка на станок или дрель.
2. Автоматический (стационарный) фрезерно-копировальный станок с пневматическим прижимом профиля. Такие станки также не позволяют проделать тройные отверстия для установки ручек и, как правило, используются для производства алюминиевых конструкций.
3. Автоматический (стационарный) фрезерно-копировальный станок с пневматическим прижимом профиля и 3-шпиндельной насадкой для проведения рассверловки тройных отверстий.

Принцип работы копировально-фрезерного станка

Обработку изделий на копировально-фрезерном станке проводят по задающему устройству (копиру), действие которого вызывает через копировальное устройство соответствующее перемещение относительно заготовки специального режущего инструмента. Через копировальное устройство копир воздействует на исполнительные органы, при этом заготовка и фреза воссоздают в относительном движении поверхность, которая задана на копире.

Главными движениями являются вращение шпинделя, перемещение стола и салазок по контуру, движение шпиндельной головки при врезании. Вспомогательные движения — ускорение перемещения салазок, шпиндельной головки и стола, установочные перемещения на столе трейсерного столика, упоров, копировального пальца и зажим шпиндельной головки.

Копировально-фрезерные станки по алюминию способны работать по 2 схемам слежения: действия с обратной связью и простого действия. Копировальный щуп и фреза в схеме простого действия между собой жестко связаны, и фрезе передается перемещение щупа по копиру. Отклонение копировального щупа в схеме с обратной связью вызывает рассогласование в положении копировального щупа относительно фрезы.

Результат подобного рассогласования поступает в специальную следящую систему, которая исполнительному устройству выдает сигнал на корректировку траектории движения инструмента. Жесткой связи фрезы и копира в этом случае нет, и копир силы резания не воспринимает, а только передает исполнительным органам соответственный сигнал.

Существует две разновидности копировального фрезерования — объемное и контурное. Кривая копира при контурном копировании может размещаться в плоскости, что параллельна или перпендикулярна оси фрезы. Стол в первом случае с копиром и заготовкой перемещается в продольном направлении, контроль изменения кривой совершается благодаря вертикальному перемещению врезы и копирного пальца. Стол с копиром и заготовкой во втором случае перемещается в поперечном и продольном направлении соответственно форме кривой линии копира.

Сложная пространственная поверхность заготовки при объемном копировании обрабатывается фрезой последовательно, посредством нескольких параллельных ходов стола, то есть контурное копирование выполняется при каждом рабочем ходе. В конце прохода фреза смещается относительно заготовки перпендикулярно строке на величину поперечной подачи, затем происходит следующий рабочий ход.

Также существуют копировально-фрезерные станки прямого действия, в которых щуп фрезе передает движение через пантограф. Подобные станки в основном используют для легких гравировальных и фрезерных работ. При использовании пантографа можно проводить, кроме копирования, уменьшение масштаба заготовок по отношению к копиру. Перемещение копировального щупа по копиру, который установлен на столе станка, передается шпинделю, что при обработке заготовки описывает контур, подобный геометрически копиру.

Копировально-фрезерный станок своими руками

В настоящее время на рынке представлены фрезерно-копировальные станки самой разной конструкции и уровня сложности. Однако купить таковой не всегда возможно, да и цена копировально-фрезерного станка достаточно велика. Поэтому часто перед нами возникает вопрос, как изготовить копировально-фрезерный станок в домашних условиях.

Безусловно, самодельные станки не могут с промышленными моделями полностью конкурировать, но все-таки они являются работоспособными и позволяют изготовить высококачественные копии. Хочется сразу оговориться, что копирующее устройство приспособить к промышленному фрезерному устройству будет очень сложно, и это касается, прежде всего, кардинальной переделки всего аппарата. Поэтому самодельный копировально-фрезерный станок собрать проще всего практически «с нуля» при использовании системы тяг и электрического двигателя с зажимным патроном для фрезы.

Конструкций копировально-фрезерных станков может быть много. Типовая конструкция аппарата следующая: станок конструктивно состоит из рабочего стола, несущей рамы и фрезерной головки. Рабочая поверхность может регулироваться по высоте, фрезерная головка оборудована электрическим двигателем привода и передаточным двухступенчатым механизмом, который обеспечивает две скорости фрезерного вала.

Многие домашние хозяева сетуют, что при копировании изделия получившаяся деталь имеет много изъянов и несоответствий, которые появились при смене направления фрезы, вибрации и дрожании опорной конструкции. Неприятностей добавляют прогибания и искривления заготовки, что связаны с увеличением внутреннего напряжения из-за выборки дерева. Избежать всех недочетов при изготовлении самодельного копировально-фрезерного станка невозможно. Просто рекомендуется делать копировальный станок узкопрофильным, а не универсальным.

Самодельный копировально-фрезерный станок должен быть оптимизированным под производство конкретных изделий, которые необходимы именно вам. К примеру, для эффективного изготовления деревянной части ружья и винта для пропеллера требуются различные технические решения, их не получится в одном станке объединять, и возникнуть могут побочные, трудноисправляемые эффекты. Таким образом, практичнее станки собирать под какие-то определённые задачи. Такой подход может вам избежать многих затрат и трудностей.

Немаловажный фактор - это размер станка. Чем вы большее изделие планируете обрабатывать, тем конструкция должна быть массивнее. Необходимо, чтобы вибрации, которые передаются от привода фрезы, поглощались весом опорной конструкции станка. Нагрузки должны выдерживаться направляющими осями, которые также должны иметь запас прочности и не прогибаться. Оптимальные параметры при проектировании копировально-фрезерного станка своими руками подбираются опытным путём, это обеспечивает плавный ход фрезы.

При конструировании копировально-фрезерного станка определите вид деталей, которые будете изготавливать. Для выполнения граверной работы и для фрезерования длинных изделий требуется разный рабочий стол и метод закрепления на нем заготовок с шаблоном. Свобода перемещения в различных плоскостях режущего инструмента зависит от вида рабочего стола.

От изготавливаемых деталей и их материала зависит мощность электродвигателя, который вращает фрезу и устанавливается на самодельном копировально-фрезерном станке. Для гравировки и фрезерования деревянных изделий достаточно 150-200 ваттного электрического мотора постоянного тока.

Для обеспечения процедуры точного копирования нужно между собой жестко соединить копирующий щуп и устройство, закрепив в нем режущий инструмент. При этом их высота и плоскости над рабочим столом должны совпадать полностью. Созданную жесткую конструкцию следует установить над рабочим столом таким способом, чтобы она могла перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскости вдоль осей, которые создаются условно сторонами рабочего стола.

При фрезеровании применяются копировальные устройства, т. е. пантографы, имеющие высокую стоимость. Можно собрать пантограф для фрезера своими руками.

Изготовление пантографа

Фрезер, оснащенный пантографом, позволяет в процессе работы выполнять повторение параллельных линий обрабатываемого изделия. Такая процедура облегчает изготовление фасонных деталей, различных орнаментов и узоров. Кроме того, с помощью пантографа можно выполнять различные надписи на металлических и деревянных пластинах.

Самодельный пантограф сделать не сложно, для этого только понадобятся 4 рычага-линейки. Три таких рычага должны быть длинными, а один — коротким. Кроме того, в них понадобится сделать несколько отверстий, чтобы произвести крепление осей.

Оси будут использоваться для установки механизма и крепления стержня. Осевой механизм представляет собой шпильку, на конце которой находится шляпка. Копировальная часть должна напоминать элемент циркуля, в котором крепится грифель. Такую стержневую часть можно изготовить из наконечника пластиковой спицы. Подобный наконечник будет мягко скользить в процессе работы и не испортит оригинальную деталь.

Также понадобится ось, на которую будет опираться вся механическая часть устройства. Она должна быть снабжена пяткой, выполняющей роль упора. Последняя или крайняя направляющая будет выполнять роль крепежа всей конструкции при помощи специальной бобышки.

Подобная бобышка должна быть изготовлена из алюминиевого цилиндра. В ее нижней части нужно закрепить 3 жала, которые можно сделать из маленьких мебельных гвоздей. С помощью таких гвоздиков будет выполняться фиксация основания на обрабатываемой пластине.

Вернуться к оглавлению

Завершение работ

Следующим шагом является сборка копировального механизма для фрезера. Для этого надо подготовить следующие комплектующие:

• 4 линейки;
• 8 латунных втулок.

Линейки должны быть из оргстекла или пластика, их толщина — 4-5 мм. Также в качестве материала для изготовления линеек можно использовать плексиглас. Далее выполняется разметка этих линейных частей. К этому процессу следует подойти очень тщательно, поскольку малейшая ошибка в размерах может привести к неправильной работе пантографа.

На нанесенных разметках сверлятся отверстия. При этом должна соблюдаться их соосность. Чтобы этого добиться, нужно сложить все линейки вместе и одновременно просверлить в них отверстия.

Затем в подготовленные отверстия нужно вставить латунные втулки. При их установке должен соблюдаться небольшой натяг: это поможет втулкам плотнее держаться в линейках. Для того чтобы закрепить осевые части во втулках, нужно изготовить специальные зажимы. Сделать их можно из стальной закаленной проволоки, диаметр которой должен составлять 1-1,5 мм.

Затем выполняется сборка бобышки. В ее нижней части делаются глухие отверстия, которые можно пробить керном. Гвозди нужно установить таким образом, чтобы они выступали из тела бобышки на 2-3 мм.

Подготовив все необходимые части пантографа, выполняют их сборку.

Во время этого процесса нужно следить за тем, чтобы все подвижные части имели плавный и легкий ход.

При этом все подготовленные отверстия следует промаркировать. Согласно этой маркировке можно выполнять масштабирование изготавливаемой копии детали.

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