Схема устройства фрезерных станков

Фрезерные станки представляют основной парк станочного оборудования для обработки деталей. Они выпускаются в разных модификациях и способны выполнять различные операции. Несмотря на разнообразие конструкций, общее устройство фрезера остается неизменным.

Классификация фрезерных станков

С учетом определенных параметров фрезерные станки подразделяются на несколько типов. По тому, где расположен шпиндель и в каком направлении он перемещается, выделяются такие разновидности:

1. Вертикальные. Шпиндель располагается и перемещается в вертикальной плоскости.
2. Горизонтальные. По отношению к заготовке шпиндель располагается в горизонтальной плоскости.
3. Комбинированные. Они имеют универсальную фрезерную головку, которую можно расположить как вертикально, так и горизонтально.

По возможности использования станки подразделяются на такие типы:

1. Универсальные, рассчитанные на осуществление нескольких операций.
2. Специализированные. Они предназначены для проведения конкретных операций (продольно-фрезерные, шпоночно-фрезерные, зубофрезерные).

По наличию консоли выделяются:

1. Консольные. В них рабочий стол закреплен на подвижных консолях, обеспечивающих возможность перемещения в 3 направлениях.
2. Бесконсольные. Стол размещен на станине и может перемещаться только по направляющим.

Тип управления дает такую классификацию:

1. С ручным управлением.
2. Полуавтоматические.
3. Автоматические или с ЧПУ.

Выбираются станки с учетом потребности производства в проведении определенных работ. Каждый из видов имеет свои преимущества и недостатки.

Общее устройство фрезерного станка

Каждый вид фрезерного станка имеет свои специфические нюансы в конструкции, но общее устройство у них аналогично. Можно выделить наиболее важные узлы и механизмы, обеспечивающие важнейшие функции.

Схема фрезерного станка

Большинство фрезерных станков имеет унифицированную конструкцию. В них задействована универсальная кинематическая схема. Вращательное движение обеспечивает асинхронный электродвигатель достаточной мощности. Крутящий момент на вал передается цепной передачей через муфту полужесткого типа. Далее предусмотрена коробка передач, включающая до 8 зубчатых колес. Она позволяет обеспечить вращение рабочего вала по нескольким схемам. Вертикальная подача имеет диапазон от 8 до 267 мм/мин, а поперечная и продольная – от 25 до 800 мм/мин.

Универсальность конструкции создает обгонная муфта на реверсную коробку. Крутящие моменты поступают на шариковую предохранительную муфту, настроенную на максимально допустимую скорость. В конструкцию станков входят нижеследующие основные узлы.

Основание

Агрегат устанавливается на чугунное цельнолитое основание, обеспечивающее его устойчивость при работе. В нем предусмотрено корыто для сбора отработанной охлаждающей жидкости. На основании устанавливается электронасос для подачи жидкости к рабочему инструменту. Данная деталь имеет простую форму для удешевления производства.

Станина

На основании с помощью болтов надежно закрепляется станина. Это важнейшая деталь (по сути, корпус), на которой монтируются основные узлы. Часть узлов установлена внутри станины (шпиндель, электродвигатель, коробка передач), а некоторые детали станка размещены снаружи. Вверху располагаются горизонтальные направляющие для передвижения ползуна, а спереди – вертикальные направляющие консоли или бабки шпинделя. Для повышения жесткости конструкции внутренняя полость усилена ребрами. Обычно станина изготавливается из стали или чугуна. Она может быть литой или сварной.

Ползун

Для фиксации и поддержки оснастки применяется ползун или хобот. В горизонтальных и универсальных станках он является обязательным элементом, а на вертикальных может отсутствовать. Узел устанавливается на конце горизонтальных направляющих станины. В вертикальных станках хобот может являться подвижной частью фрезерной головки для перемещения фрезы в вертикальном направлении.

Консоль

Работа всего фрезера во многом зависит от качества изготовления консоли. Эта деталь изготавливается из чугуна методом литья. Устанавливается на вертикальных направляющих станины. В задачу консоли входит перемещение горизонтальных направляющих для салазок. Прочность узла обеспечивается стойкой с винтом телескопического типа, регулирующим высоту, а также боковыми поддержками.

Салазки

Взаимосвязь между осями X и Y устанавливают салазки. На них крепятся верхние направляющие для передвижения рабочего стола в продольном направлении. Снизу монтируются направляющие для перемещения самих салазок по консоли. В горизонтальных станках салазки используются для горизонтального перемещения детали.

На столе установлены зажимы для обрабатываемой детали. Он монтируется на салазках и перемещается на них. Вместе с консолью и салазками стол отвечает за подачу заготовки в рабочую зону. Он может двигаться в продольном, поперечном и вертикальном направлении. На станках, как правило, обеспечивается ручное и механическое управление подачей. У большинства станков предусмотрена функция ускорения движения стола (быстрый ход). Рабочие подачи регулируются многоступенчатым переключателем (коробка переключения). Их режим выбирает работник с учетом типа материала и вида фрезы.

Шпиндель

Один из главных узлов – шпиндель. Он предназначен для крепления фрезы и передачи ей вращающего движения. Крутящий момент на вал шпинделя передается с коробки скоростей. Данный узел должен обладать высокой прочностью и жесткостью, а также точностью размеров. Изготавливается из высоколегированной стали, прошедшей закалку. Шпиндель при изготовлении тщательно шлифуется и проходит балансировку. В вертикальных станках регулируется по высоте и углу наклона относительно заготовки.

Электродвигатели

Фрезерный станок обладает несколькими электродвигателями. Главный мотор имеет наибольшую мощность. Он устанавливается в шпиндельной бабке или колонне станины. На коробке подач закрепляется двигатель, обеспечивающий рабочую и ускоренную подачу. На консоли в станке консольного типа устанавливается отдельный двигатель, отвечающий за ее перемещения. Предусмотрен также специальный двигатель небольшой мощности для подачи охлаждающей жидкости к инструменту. Размещается в поддоне основания или емкости для сбора стружки.

Фрезерные станки выпускаются нескольких типов в зависимости от расположения шпинделя, способа перемещения заготовки и управления. Они имеют определенную специфику исполнения, но составляются из двигательной, передаточной и исполнительной частей. При различии компоновки станки обладают аналогичными по назначению деталями.

Как сделать фрезерный станок своими руками

Для изготовления деталей из разных материалов в домашней мастерской требуется станок для фрезерования. Можно купить готовый агрегат, но он обойдется достаточно дорого. Фрезерный станок своими руками – это вполне реально. Он поможет избежать значительных расходов и позволит обеспечить полноценную обработку дерева, металла и других материалов.

Фрезерный станок своими руками: специфичность конструкции

Для обработки деталей используются фрезерные станки разной конструкции. Наиболее простые предназначены для выполнения одной или нескольких конкретных операций, а более сложные отличаются универсальностью.

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.

Устройство фрезерного станка по металлу

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.

Как сделать фрезерный станок своими руками: инструкция

Своими руками можно собрать фрезерный станок как вертикального, так и горизонтального типа. Выбор варианта зависит от назначения станка, наличия площади в мастерской, планируемых затрат и других конкретных обстоятельств.

Вертикальный фрезерный станок

Фрезерный станок вертикального типа наиболее популярен в домашних мастерских. Перед началом изготовления надо определиться с конструкцией с учетом поставленных перед оборудованием задач, выбрать необходимые материалы, подготовить инструмент, рассчитать технические параметры будущего станка.

Выбор материалов для фрезера

При выборе материалов для изготовления станка следует учитывать такие рекомендации.

Станина. Она должна выдерживать значительные динамические нагрузки, что требует использование металла. Наиболее подходит квадратная или прямоугольная стальная труба. Можно применить уголок размером 100 и более миллиметров. Сборку можно производить с помощью сварочного аппарата или болтовых соединений. Второй вариант предпочтительнее, т. к. обеспечивает мобильность.

Столешница, рабочий стол. Столешницу можно изготовить из таких материалов: многослойная фанера, доска, ДСП или МДФ. Поверхность должна быть гладкой. Ее следует максимально защитить от повреждений. Часто используется покрытие из пластика, шлифованных досок или металла. Конструкция стола должна позволять хранить все необходимые инструменты и расходные материалы. На фото показаны примеры исполнения.

Электродвигатель. Подходит как асинхронный, так и коллекторный двигатель. Асинхронный прост в эксплуатации, не ограничивает размеров фрез, но достаточно шумлив. Коллекторный электродвигатель отличается доступностью, но его щетки подвергаются износу значительно быстрее.

Важно! Материал следует выбирать с учетом предполагаемых нагрузок (работы по дереву или металлу) и размеров станка.

Изготовление приспособления для стационарного фрезера

Фрезы для станка можно изготовить своими руками. Для этого надо приготовить цилиндрическую заготовку. На ней срезается половина диаметра на участке формирования режущей зоны. Появившийся переход сглаживается. Далее, удаляется еще четверть диаметра, а граница сглаживается. Обработанному участку заготовки придается прямоугольный вид путем срезания нижней части. В результате толщина металла в рабочей зоне должна составить 3–5 мм. Операции проводятся с помощью болгарки или дрели с насадкой, а заточка кромки осуществляется на заточном станке.

Заточку фрезы рекомендуется производить под углом 7–9 градусов. Надфилями с алмазным напылением можно придать кромке любую нужную форму. При изготовлении фрезы сложной формы, заготовку расплющивают и изгибают.

Оборудование для самодельного станка для фрезера

Можно выделить некоторые ответственные элементы конструкции станка, требующие особого внимания.

Плита и подвес привода. Для того чтобы подвесить привод к станочной плите, в ней необходимо сделать проем (окно). Исходя их технических соображений, лучше подходит круглая форма, но в изготовлении проще квадрат. Подвешенный электродвигатель не должен касаться поверхности плиты. На фото показан пример подвески.

При изготовлении самой плиты надо обеспечить оптимальный раскрой. Прочное покрытие нужно на плате мотора, а остальную часть можно делать из более дешевого материала. Между платой двигателя и платой станка оставляется зазор порядка 0,6–1 мм.

Упор. Чертеж достаточно простого упора приведен на фото. В качестве материала можно использовать многослойную фанеру. Под гребенку и подъемный упор сверлится 4–5 отверстий с отступом 5 см от края выреза. Шаг сверления – 26–30 мм. Боковые упоры закрепляются струбциной.

Пылесборник. Для организации такой важной процедуры, как сбор выделяемой пыли, обычно используется пылесос. Желательно обеспечить емкость для пыли объемом 15–20 л. На фото показан пример пылесборника станка. Устанавливается входной патрубок диаметром порядка 20 мм, а вытяжной патрубок – диаметром 30 мм.

Гребенка. Она делается из дерева твердых пород (дуб, бук). Устанавливается с обеих сторон. Первый зуб гребенки укорачивается на 3–4 мм. Крепится она к боковому упору болтами. Чертеж приведен на фото.

Для фрезерного станка вертикального типа важно обеспечить максимальную виброустойчивость оборудования .

Технология изготовления фрезеровального станка своими руками

Сборка самодельного фрезерного станка вертикального типа с нижним приводом производится в следующем порядке:

1. Разработка чертежей. Проведение разметки хода движущих деталей.
2. Выбор электродвигателя. Подойдет любой мотор мощностью 1–2 кВт на напряжение 220 В со скоростью вращения 700–3000 об/мин. Часто устанавливается двигатель от стиральной машины или пылесоса. Можно установить электродрель с высокой силой вращения. Важно учитывать, что мотор мощностью до 2 кВт позволяет обеспечить глубину обработки до 100 мм. Для увеличения этого параметра придется ставить двигатель на 380 В.
3. Сборка станины. Она может иметь болтовое соединение или сварную конструкцию.
4. Раскрой и установка плиты станка, в т. ч. формирование отверстия для рабочего органа.
5. Закрепление направляющих.
6. Подвеска и закрепление электродвигателя.
7. Установка шпинделя с патроном на подъемной планке (вертикальный лифт). Закрепление привода.
8. Установка упоров и ограничительных планок.
9. Монтаж пылесборника.
10. Завершение монтажа рабочего стола.

После установки электрического щитка подводится электроэнергия, и начинается испытание станка.

Для осуществления сборки потребуется такой инструмент: сварочный трансформатор, болгарка, электродрель, шуруповерт, электролобзик, ножовка, ножовка по металлу, напильники и надфили, плоскогубцы, отвертки, гаечные и торцевые ключи, штангенциркуль, линейка, угольник.

Горизонтальный фрезерный станок

Второй распространенный вариант исполнения фрезера – горизонтальный станок. Он имеет более простую конструкцию по сравнению с вертикальным типом, но может исполнять меньше функций.

Выбор материалов для фрезера

Различие вертикального и горизонтального расположения шпинделя приводит только к изменению принципа перемещения детали и рабочего органа. Режущий инструмент имеет возможность перемещаться в горизонтальном направлении для регулирования глубины обработки, а шпиндель с салазками двигается вертикально. Заготовка по плите перемещается в основном продольно. Требования к материалам для горизонтального станка аналогичны требованиям к элементам вертикального агрегата. Это прежде всего высокопрочная металлическая станина. Рабочая плита имеет значительные размеры, что требует увеличения прочности столешницы.

Изготовление приспособления для стационарного фрезера

При горизонтальном фрезеровании используются те же фрезы, что и при вертикальной обработке. Их можно сделать самостоятельно по вышеописанной технологии. Чаще всего на горизонтальных станках обеспечиваются такие операции: пазы на торцах и гранях, сверление горизонтальных отверстий, проточка планок, формирование плинтусов и различных длинномерных изделий с рельефом.

Оборудование для самодельного станка для фрезера

Основные узлы горизонтального фрезера имеют определенные особенности:

Шпиндель. Он располагается горизонтально, для чего изготавливается специальная опорная система. На фото приведены чертежи приспособления, которое можно использовать в горизонтальном фрезере.

Плита и столешница. В плите горизонтального станка не делается отверстие для рабочего органа. Инструмент подается сбоку. При раскрое формируется простая прямоугольная плита. Наиболее распространенный размер – 75 × 50 см. Схема стола для фрезерного станка приведена на схеме.

Важно! Для горизонтального фрезерного станка обычно ставится асинхронный двигатель повышенной мощности, чтобы обеспечить возможность обработки габаритных изделий.

Технология изготовления фрезеровального станка своими руками

Горизонтальный фрезер собирается в таком порядке:

1. Разработка чертежей с проработкой траекторий перемещения подвижных частей.
2. Выбор электродвигателя.
3. Сборка станины (каркаса) с помощью болтов или с помощью сварочного аппарата.
4. Установка электродвигателя в горизонтальном положении на специальных кронштейнах, с выводом вала вбок за пределы столешницы.
5. Раскрой и установка плиты (столешницы).
6. Установка «вертикального лифта» шпинделя.
7. Закрепление шпинделя и ременной передачи.
8. Установка устройства для подачи заготовки, упоров и ограничительных планок.

Для питания электроэнергией устанавливается щиток с автоматическим выключателем и рубильником.

Копировальный фрезерный станок

В наше время в категорию стандартного оборудования переходят копировальные фрезерные станки на основе 2D- и даже 3D-технологий. В первом случае изготавливаются фрезеры с настольным или навесным пантографом. Настольный вариант проще, но точность копирования составляет всего 1 мм. Навесной пантограф дает возможность обеспечить высокую точность обработки и даже производить гравировку.

Выбор материалов для фрезера

Для изготовления копировального фрезера рекомендуются следующие материалы:

• коленный цементированный полированный вал диаметром 16 мм;
• подшипники линейного типа – 2 шт.;
• направляющие рельсы длиной 90 см – 2 шт.;
• прямоугольная труба 30 × 60 мм и 40 × 40 мм с толщиной стенки не более 3 мм;
• металлическая пластина 90 × 10 см;
• концевые стойки – 2 шт.;
• коромысло для крепления копира и фрезы – 2 шт.;
• подвижная муфта – 2 шт.;
• муфта корончатого типа для поворота детали и шаблона.

Размеры всех элементов уточняются при разработке детального чертежа.

Изготовление приспособления для стационарного фрезера

Принцип действия копировального фрезера основан на повторении движений копира по шаблону. Фреза должна в точности повторить форму шаблона. Для этого необходим высококачественный инструмент из быстрорежущей стали. Обработка ведется на плоских и криволинейных поверхностях. Широко применяются фрезы-граверы. Разновидности фрез приведены на фото.

Оборудование для самодельного станка для фрезера

Важным элементом станка является пантограф, с помощью которого и обеспечивается постановка задачи для фрезера. На фото показан принцип действия рисовально-чертежного пантографа с масштабированием. Такое простое устройство позволяет копировать детали в разном масштабе, смещая режущий инструмент относительно нулевой точки.

Для изготовления 3D-станка копир имеет 4 степени свободы, что позволяет воссоздавать объемные модели. Такой аппарат показан на фото.

Технология изготовления фрезеровального станка своими руками

Фрезерно-копировальный станок изготавливается в таком порядке:

1. Из профильной трубы 40 × 40 мм формируется основание станка и небольшие вертикальные стойки.
2. Из трубы 30 × 60 изготавливаются опоры для рельсовых направляющих.
3. С помощью сварки собирается каркас и основная конструкция. Швы зачищаются.
4. Направляющие закрепляются строго параллельно.
5. Монтаж основания с рельсовыми направляющими.
6. На металлической пластине сверлятся отверстия для подшипников и стоек.
7. Изготавливается подвижный элемент путем закрепления коромысел длиной 300 мм.
8. Подвижный элемент надевается на вал через подшипники.
9. Конструкция размещается на пластине шириной 100 мм.
10. Навесная конструкция устанавливается на направляющие через разрезные подшипники. Закрепляются концевики.
11. На концах коромысла фиксируются подвижные муфты, щуп и фреза.

После связки всех элементов муфтами конструкция приобретает нужную подвижность.

Выводы: какой фрезер лучше и проще сделать своими руками?

Ответить на вопрос о том, какой фрезерный станок лучше, однозначно нельзя. У всех разновидностей есть свои плюсы и минусы. Горизонтальные станки подходят для крупных деталей при большом их количестве, например при изготовлении мебели. В них хорошо гасится вибрация. Для разовых небольших деталей из дерева больше подходит вертикальный тип с нижним приводом. При обработке заготовок из металла предпочтительней выглядит вертикальный станок с верхним приводом. Копировально-фрезерные агрегаты – это современный подход для точного воспроизводства изделий по образцу. Главный их недостаток – сложность изготовления.

Перед выбором конструкции полезно ознакомиться с дополнительными фотоматериалами по конструированию и эксплуатации самодельных фрезерных станков. В домашней мастерской такое оборудование займет достойное место. При правильном подходе и учете рекомендаций опытных мастеров станок, сделанный своими руками, обеспечит разные способы обработки изделий и прослужит много лет. Он способен достойно заменить дорогостоящее заводское оборудование.