Tant en production qu'à domicile, il est souvent nécessaire de produire une pièce dont la forme et les dimensions sont totalement identiques à l'échantillon d'origine. Dans les entreprises, ce problème est résolu à l'aide d'un dispositif tel qu'une fraiseuse à copier, qui permet de produire des copies de la pièce originale en gros lots et se caractérise par une vitesse élevée et la qualité du traitement effectué.
Quel est le processus de fraisage ?
Les fraiseuses à copier et tout autre équipement du groupe de fraisage peuvent être trouvés dans presque toutes les entreprises industrielles. Cela s’explique par le fait que l’opération de fraisage est l’une des méthodes les plus couramment utilisées pour réaliser un usinage. Cette technologie permet de réaliser une large gamme d'opérations d'ébauche, de semi-finition et de finition sur des pièces simples et profilées en métaux ferreux et non ferreux, ainsi que de travailler le bois et le plastique. Les équipements de fraisage modernes peuvent traiter des pièces de formes même les plus complexes avec une précision et une productivité élevées.
Il existe deux principaux types de fraisage : le contre-fraisage (l'avance et la rotation de l'outil se font dans des sens différents) et le fraisage vers le bas (l'outil tourne dans le même sens que l'avance). La partie coupante des outils qui effectuent le fraisage est constituée de divers matériaux, ce qui permet non seulement de travailler avec succès le bois, mais également de traiter (y compris le meulage) même les métaux et alliages les plus durs, la pierre artificielle et naturelle.
L'équipement de fraisage est divisé en deux types : à usage général et spécialisé, qui comprend une fraiseuse à copier.
Capacités de l'équipement de fraisage à copier
La machine à copier, qui appartient au groupe de fraisage, est conçue pour les travaux de copie et de fraisage de pièces plates et tridimensionnelles. De plus, un tel dispositif peut être utilisé pour graver des profils façonnés, appliquer des inscriptions et des motifs (même de grande complexité) sur des produits et effectuer de légères opérations de fraisage sur le bois et d'autres matériaux.
À l'aide d'outils avec des pièces coupantes en divers matériaux, des pièces en fonte, différents types d'acier et de métaux non ferreux sont traitées sur des fraiseuses à copier. De tels dispositifs de production de pièces en petits et grands lots produisent avec succès des aubes pour turboréacteurs et turbines à vapeur, des hélices pour navires, des matrices de découpe et de forgeage, des roues pour turbines hydrauliques, des moules pour le pressage et la coulée, des moules, etc.
Une fraiseuse à copier effectue des opérations technologiques pratiquement inaccessibles aux équipements universels. Le principe de fonctionnement d'une telle machine repose sur la méthode de copie, pour laquelle un modèle spécial est utilisé. L'utilisation d'un gabarit élimine le facteur humain lors du traitement même des pièces les plus complexes, grâce à quoi tous les produits finis ont la même forme et les mêmes dimensions géométriques. Idéalement, un modèle peut être utilisé pour fabriquer avec précision un grand lot de pièces qui seront complètement identiques les unes aux autres.
Afin de copier le plus précisément possible la forme et les dimensions du gabarit, un copieur (pantographe pour défonceuse) est installé sur une fraiseuse à copier. Le but d'un tel dispositif est de transférer avec précision tous les mouvements de la tête de copie à l'outil de coupe.
Comment fonctionne une fraiseuse à copier ?
Les fraiseuses à copier, comme mentionné ci-dessus, sont utilisées pour le fraisage planaire (traitement des profils) et volumétrique (traitement des reliefs). Ils utilisent des fraises comme outil de travail qui, lors du traitement du contour ou de la surface volumétrique d'une pièce, répètent les mouvements du copieur. La connexion entre l'élément de travail et le système de suivi dans les machines manuelles est assurée par des éléments mécaniques, pneumatiques ou hydrauliques nécessaires pour générer la force transmise du copieur à l'élément de travail de la fraiseuse à copier.
Le modèle sur de telles machines est un contour plat ou un modèle spatial, une pièce standard ou des dessins de contour, et l'élément qui lit la forme et les dimensions du modèle est un doigt ou un rouleau de copie, une sonde spéciale ou une cellule photoélectrique. Pour réaliser un gabarit, vous pouvez utiliser une feuille d'aluminium ou une feuille d'un autre métal, plastique ou bois. Le gabarit et la pièce à usiner se trouvent sur la table de travail rotative de la machine.
Le corps de travail de l'équipement de fraisage à copier est mis en mouvement grâce à des éléments structurels tels qu'une vis, un distributeur à tiroir, un solénoïde, un différentiel ou un embrayage électromagnétique. Les relais installés dans les dispositifs d'amplification des fraiseuses à copier peuvent être électromagnétiques, hydrauliques ou électro-optiques.
La qualité de la pièce (rugosité de la surface, précision de la forme et de la taille) dépend d'un paramètre tel que la vitesse de déplacement du dispositif de suivi. Dans ce cas, les caractéristiques suivantes du produit fini peuvent être obtenues : rugosité – n° 6, précision du profil – 0,02 mm. Les principaux éléments du circuit exécutif d'un tel équipement sont un moteur électrique et un vérin hydraulique.
Un pantographe installé sur un équipement de fraisage à copier assure une copie à une échelle donnée. La structure du pantographe se compose d'un axe de guidage, de son axe, d'une broche d'outil et d'un axe de rotation séparé. La broche et la broche de guidage sont situées sur le même rail dont le rapport des bras détermine l'échelle de copie.
En se déplaçant le long du contour du gabarit, le doigt met en mouvement la crémaillère qui tourne librement sur un axe. En conséquence, de l'autre côté de la crémaillère, la broche de la machine effectue des mouvements identiques, traitant la pièce. Sur les fraiseuses à copier à faire soi-même, un tel dispositif ne sera pas non plus superflu ; sa présence augmente considérablement la fonctionnalité de l'équipement.
Types de fraiseuses à copier
L'équipement d'une fraiseuse à copier peut comprendre différents types d'entraînement. Sur la base de ce paramètre, on distingue :
- équipement avec pantographe (adapté au traitement de pièces en 2-3 dimensions);
- les appareils avec un copieur monté sur un support rotatif se déplaçant dans un plan vertical ;
- machines monobroches et multibroches équipées de tables rotatives rondes ou rectangulaires ;
- machines dont l'alimentation est assurée par des dispositifs mécaniques, électriques, hydrauliques ;
- matériel de photocopie.
Une photocopieuse faite maison peut être de n'importe lequel de ces types (y compris les copieuses et les rectifieuses). Il vous suffit de rechercher des dessins sur Internet et de sélectionner les composants.
Selon le degré d'automatisation et le mode de fixation de la pièce, on distingue les catégories suivantes de fraiseuses à copier :
- manuel ou de bureau, sur lequel la pièce est fixée mécaniquement (sur ces appareils, vous pouvez percer des trous de différentes formes conformément au gabarit);
- équipement automatique de type stationnaire, dont les pièces sont fixées à l'aide de pinces pneumatiques (ces machines fonctionnent avec de l'aluminium);
- équipement automatique de type stationnaire avec pinces pneumatiques, sur lequel est installée une tête à trois broches (sur ces fraiseuses à copier, des trous triples sont percés simultanément, ce qui ne permet pas la réalisation d'unités des deux types précédents).
Comment fonctionne une fraiseuse à copier ?
Comme indiqué ci-dessus, sur une fraiseuse à copier, la pièce est traitée à l'aide d'un appareil maître - un copieur. Tous les mouvements du copieur le long du contour ou de la surface du gabarit sont transmis grâce à un dispositif (de copie) spécial à la tête de travail de la machine dans laquelle le coupeur est fixé. Ainsi, l'outil de coupe répète exactement tous les mouvements effectués par le copieur utilisé pour équiper la défonceuse.
Les mouvements des éléments d'une fraiseuse à copier lors du traitement d'une pièce sont divisés en principaux (rotation et mouvement de la broche lors de la découpe de l'outil dans le matériau de la pièce, mouvement le long du contour de la table de travail et du coulisseau) et auxiliaires (mouvement de la tête de broche, du coulisseau et de la table en mode accéléré, ainsi que les mouvements d'installation effectués par la table traceuse, le doigt copiateur, les butées et la pince qui fixe la tête de broche).
Dans les fraiseuses à copier travaillant sur l'aluminium, deux schémas de suivi peuvent être mis en œuvre : une action simple et une action de rétroaction. Lors de la mise en œuvre du schéma d'action directe, le corps de travail de la machine effectue des mouvements du fait qu'il est rigidement relié au copieur. Le schéma d'action inverse ne prévoit pas une telle connexion et les mouvements du copieur à l'élément de travail ne sont pas transmis directement, mais via un système de suivi.
Comme mentionné ci-dessus, le fraisage de contours et volumétrique est effectué sur des fraiseuses à copier. Lors du fraisage de contours, les mouvements du copieur s'effectuent dans un plan parallèle ou perpendiculaire à l'axe de l'outil. Dans le premier cas, le mouvement de la table de travail de l'équipement ne peut être que longitudinal, et le coupeur et le doigt de copie se déplacent verticalement. Dans le second cas, la table se déplace à la fois longitudinalement et transversalement. En fraisage volumétrique, la pièce est traitée par étapes - grâce à plusieurs mouvements de la table et de l'outil effectués dans des plans parallèles.
Le schéma d'action directe peut également être mis en œuvre via un pantographe, ce qui permet de réduire la taille des produits finis par rapport à la taille du gabarit utilisé (échelle). Le plus souvent, un tel dispositif supplémentaire, facile à réaliser soi-même, est installé sur les machines utilisées pour les travaux de gravure et de fraisage léger.
Une autre variante d'une machine artisanale
Comment fabriquer une fraiseuse à copier de vos propres mains
De nombreux artisans à domicile souhaiteraient acheter une fraiseuse à copier pour équiper leur atelier, mais le coût d'un tel équipement est assez élevé. En attendant, si vous en avez le désir, et sans dépenser beaucoup de temps, d'efforts et de ressources financières, vous pouvez fabriquer un tel équipement de vos propres mains.
Naturellement, les équipements de fraisage à copier faits maison ne peuvent être comparés aux équipements professionnels en termes de puissance, de fiabilité et de fonctionnalité, mais ces machines peuvent également réaliser des copies de haute qualité, travailler le bois et traiter des pièces à partir d'autres matériaux. De nombreuses personnes tentent de connecter un périphérique de copie à un périphérique existant, mais cela n'est pas pratique car cela nécessiterait de refaire presque toute la machine. Comme le montre la pratique, il est préférable d'assembler votre fraiseuse à copier maison à partir de zéro, en sélectionnant les composants appropriés pour cela.
La photo ci-dessous montre un exemple de machine faite maison avec un ajout sous forme de vidéo. Le créateur de la machine raconte l'histoire en anglais, mais en principe, tout est assez clair même sans traduction.
Le moyen le plus simple de fabriquer un dispositif de fraisage à copier de vos propres mains consiste à suivre une conception standard, qui comprend une structure de support - un cadre, une table de travail et une tête de fraisage. L'entraînement pour assurer la rotation de l'outil de travail est un moteur électrique qui transmet le mouvement via un mécanisme à deux étages, permettant d'obtenir deux vitesses. Le bureau de cet appareil fait maison peut être réglé en hauteur.
Beaucoup de ceux qui ont fabriqué une fraiseuse à copier de leurs propres mains notent que lors du changement de mode de fonctionnement, un tel équipement commence à présenter de nombreuses lacunes. Les défauts les plus courants sont les vibrations du châssis de la machine, la courbure de la pièce et sa déviation, la copie de mauvaise qualité, etc. Pour éviter de tels problèmes, il est préférable de rendre le dispositif de fraisage par copie hautement spécialisé et de le configurer immédiatement pour traiter des pièces du même type. Cela s'explique par le fait qu'il est quasiment impossible de prendre en compte toutes les lacunes qui surgiront dans les équipements universels lors du changement de mode de fonctionnement.
La taille d'une fraiseuse à copier faite maison est d'une grande importance, elle doit être choisie en fonction de la taille de la pièce que vous allez traiter dessus. Lors du traitement de grandes pièces, des vibrations importantes apparaissent, que seuls des équipements massifs peuvent amortir. Avec un tel traitement, des charges importantes sont transférées aux axes de guidage de la machine, qui doivent également pouvoir y résister.
La première chose que vous devez faire avant de fabriquer une fraiseuse à copier de vos propres mains est de décider des tâches que vous allez résoudre avec son aide. La taille de la table de travail, la méthode de fixation des pièces et du gabarit et le sens de déplacement de l'outil de coupe en dépendront.
En fonction des pièces que vous allez réaliser sur votre fraiseuse à copier maison (ainsi que du matériau pour leur fabrication), la puissance du moteur électrique est sélectionnée. Ainsi, pour la gravure et autres travaux du bois, un moteur électrique d'une puissance de 150 à 200 W convient tout à fait.
La sonde et le corps de travail de la machine sont rigidement fixés l'un à l'autre et installés au-dessus de la table de travail de manière à ce que la hauteur de leur emplacement et leurs plans coïncident complètement. Après l'installation, une telle structure doit se déplacer horizontalement et verticalement parallèlement à tous les côtés du bureau.
Dans les deux vidéos ci-dessous, un autre maître parle de fabriquer une fraiseuse à copier de ses propres mains.
Conçu pour créer divers produits dont la forme ne diffère pratiquement pas de l'échantillon donné. L'essence de l'utilisation de ces unités est qu'elles vous permettent de créer des éléments sélectionnés en grande quantité, tout en offrant une plus grande vitesse de traitement.
Caractéristiques de l'utilisation de l'unité
L’opération de fraisage est l’une des options les plus couramment utilisées dans le traitement des matériaux. Une fraiseuse à copier pour le bois peut remplir des fonctions telles que le traitement d'ébauche, de semi-finition ou de finition de surfaces formées et simples de pièces.
Cette opération se caractérise par sa très grande productivité. Grâce à cela, cet ensemble permet d'obtenir des pièces avec la forme géométrique correcte.
Méthodes de fraisage
Pour réaliser cette démarche, vous pouvez utiliser l'une des deux méthodes existantes :
- La première méthode est la procédure de contre-fraisage. Lors de l'utilisation de cette méthode, l'avance de l'élément est opposée au mouvement de la fraise.
- La deuxième méthode est le fraisage en aval, dont l'essence est que la pièce et la fraise se déplacent dans la même direction.
Actuellement, des matériaux tels que la céramique minérale, synthétique et ultra-dure sont utilisés comme matériaux pour la fabrication de couteaux. Cependant, il convient de dire que l'utilisation de substances de haute qualité pour la fabrication de couteaux peut remplacer la procédure de meulage. Mais cela n'est pas très pertinent pour une fraiseuse et une copieuse de bois, car le matériau est initialement assez mou.
Il convient également de noter qu’il existe deux types de machines de ce type :
- Le premier groupe est constitué d’unités à usage général.
- La deuxième catégorie concerne les appareils spécialisés.
Les équipements de fraisage à copier appartiennent spécifiquement à la deuxième catégorie de machines.
Description générale du dispositif de fraisage à copier
Une machine à fraiser et à copier le bois permet d'effectuer des travaux de type copie en volume ainsi que sur plan. De plus, l'appareil est également utilisé pour travailler avec des modèles tridimensionnels. Pour effectuer de telles opérations, des copieurs appropriés sont également utilisés.
Cet appareil peut également être utilisé pour réaliser des opérations de gravure, d'application de motifs, d'ornements ou d'inscriptions diverses. Le plus grand avantage d’une fraiseuse et copieuse de bois est que, grâce à sa structure plutôt simple, elle est capable d’effectuer un grand nombre d’opérations complexes différentes.
L'essence du travail
Il convient de noter que la capacité de l'appareil à travailler avec divers matériaux dépend de l'alliage à partir duquel la fraise est fabriquée. Les opérations peuvent être réalisées non seulement sur le bois, mais également sur l'acier, la fonte et les métaux non ferreux. Pour ce faire, il est nécessaire d'utiliser du carbure comme matériau pour la fraise, ainsi que de fournir un nombre élevé de tours par minute. Ces types d'unités peuvent être utilisés aussi bien pour une production à grande échelle que pour la production de petits lots.
Par exemple, de tels dispositifs peuvent être utilisés pour produire des objets tels que des hélices de navires, des turboréacteurs, des turbines à vapeur, des formes diverses, des moules et des ébauches de bois.
Il convient de noter que des modèles de fraiseuses à copier CNC pour le bois sont produits. Ce type d'appareil a pour but de réaliser l'opération de fraisage de pièces courbes. Pour effectuer une telle tâche, ces machines utilisent une méthode de copie de modèles. L'utilisation de cette méthode permet d'éliminer le facteur humain. C’est très important, car une personne n’est pas capable de créer deux choses parfaitement identiques, contrairement à une machine. Grâce à la mécanisation du processus, c'est-à-dire à l'utilisation de machines-outils, il est devenu possible de convoyer la production de diverses pièces et éléments de forme incurvée et de dimensions absolument identiques.
Machine de bricolage
Aujourd'hui, il est possible d'acheter un tel appareil sur le marché. Cependant, la possibilité de créer une fraiseuse et une copieuse de bois maison ne peut être exclue.
Comme il existe de nombreux modèles de cet équipement, sa forme typique et la plus courante sera présentée.
Les composants d'une telle unité sont les suivants :
- plan de travail;
- cadre de support ou lit ;
- tête de fraisage.
Il est important que la surface de travail de l'équipement puisse être réglée en hauteur et que la tête de fraisage soit équipée d'un entraînement électrique. De plus, un mécanisme à deux étages doit y être connecté, dont la tâche est de fournir deux niveaux de vitesse différents de la tête de fraisage.
Un inconvénient assez courant des appareils faits maison est qu'ils ne sont pas capables de créer une copie exacte du produit. Les raisons en sont le plus souvent des tremblements, des vibrations, ainsi qu'un changement de direction de la fraise. Il ne sera pas possible d'éviter tous les défauts et, par conséquent, afin de minimiser leur présence, les experts recommandent de créer un modèle d'équipement étroitement ciblé plutôt que d'essayer de le rendre universel.
Lorsque vous fabriquez de vos propres mains une fraiseuse à copier pour le bois, vous devez créer un dessin et concevoir toutes les pièces de manière à ce qu'à l'avenir, il soit pratique de travailler avec des pièces de la taille sélectionnée. Par exemple, il existe deux types de travaux : le fraisage de pièces longues ou la gravure. Ces deux opérations nécessitent que le mode de fixation de la pièce, ainsi que le plan de travail, soient complètement différents.
Ce n’est pas la seule raison pour laquelle vous devez réfléchir à l’avance. La deuxième chose à laquelle devra faire face quiconque crée lui-même une machine est le choix d’un moteur électrique. En fonction de la densité du matériau avec lequel vous devrez travailler, il est nécessaire de sélectionner la puissance de ce produit. Si nous parlons de travail du bois, le plus souvent un moteur d'une puissance de 150 à 220 W suffit.
Une autre caractéristique à respecter est la fixation la plus durable de la sonde de copie et du dispositif qui maintient le cutter. Ces deux petits détails sont très importants, car la précision avec laquelle la machine pourra reproduire le modèle à partir de l'échantillon en dépendra.
Fraiseuse et copieuse pour bois "Duplicarver"
Le but de cet équipement est d'effectuer des opérations telles que la sculpture sur bois, la copie de sculptures et d'objets plats en relief. Le principal avantage de cet appareil est qu’il présente le meilleur rapport qualité-prix. Et ses caractéristiques conviennent aussi bien au travail professionnel qu'aux débutants.
Ces appareils peuvent effectuer la sculpture sur bois de deux manières :
- Sculpture volumétrique ou sculpturale. Cette opération est la principale pour cette machine. Il vous permet de créer des copies exactes de modèles à partir de matériaux en bois.
- Sculpture en relief plat. Ce type de travail comprend la sculpture de panneaux de porte, de panneaux ou de toute autre pièce ayant une faible profondeur d'image.
Fraiseuse-tourneuse-copieuse pour le bois
Le but de ce type de machine est le traitement de produits en bois, de profilés tournants et d'ébauches décoratives. Une particularité de ce type d'équipement est la présence de deux couteaux à la fois. L'un d'eux est monté sur une lunette et est destiné au traitement d'ébauches de bois rondes. Cette fraise est capable d'enlever jusqu'à 10 mm de matière en un seul passage de la pièce. Les paramètres de cet élément sont configurés sur un appareil spécial.
Le deuxième couteau est monté dans le chariot de copie et son objectif principal est de tourner les flans en fonction de l'échantillon. Afin de garantir un travail confortable avec des éléments longs, l'unité dispose d'une lunette qui peut être fixée à la tige de guidage. Il est utilisé comme support principal pour empêcher la longue pièce de se plier. Il est également possible d'installer une pièce telle qu'une façade. Cela vous permet de traiter des pièces avec un grand nombre d'arêtes.
Une fraiseuse à copier est utilisée pour créer des copies de produits en bois ou en un autre matériau d'une certaine forme. De telles machines sont utilisées dans les grandes et petites entreprises industrielles, ainsi qu'à la maison, pour créer diverses pièces. Nous décrirons ensuite le principe de fonctionnement d'une telle machine et donnerons des recommandations sur la façon de la fabriquer vous-même.
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L'équipement de fraisage doté d'une unité de copie est utilisé pour le traitement mécanique de divers plans. À l'aide d'une machine de haute qualité, vous pouvez reproduire des copies de formes tridimensionnelles, graver, réaliser des motifs, des dessins. Sa principale caractéristique est la simplicité de sa conception, alors qu'il peut réaliser une liste de travaux assez complexe.
Fraiseuse à copier
Un tel équipement a un principe de fonctionnement simple. Une sonde de copie spéciale est connectée au plan de travail. Ensuite, il utilise des mouvements mécaniques pour créer des contours à partir du gabarit ou de la pièce. Un coupe-bois ou métal est fixé au plan de travail, selon la destination de la machine, qui répète les mouvements du palpeur de copie. En plus de ces pièces, la machine standard est également équipée d'un système de serrage de fraises ou d'une unité de fraisage, d'un moteur électrique et d'un système de guidage. Typiquement, un équipement pour des travaux simples sur le bois ou le plastique se compose de trois éléments principaux :
- surface de travail avec élément de support et cadre ;
- fraise ou fraiseuse avec mécanisme de serrage ;
- unité de copie (pantographe) et sonde de copie.
Selon le type de fraiseuse à copier, elle peut travailler en deux ou trois dimensions. Pour créer un gabarit simple en deux dimensions, une version standard avec profil de serrage suffit, mais pour réaliser et percer des trous tridimensionnels, la machine doit être équipée d'une unité de serrage pneumatique, d'une perceuse et d'une autre installation de perçage. Selon la configuration et les capacités, il peut fonctionner non seulement avec du bois, mais également avec du plastique, de la fonte et d'autres métaux non ferreux. Pour ce faire, la machine est équipée de couteaux puissants et durables pour divers matériaux, et le matériel de copie est amélioré pour certaines formes.
Les machines de bricolage sont souvent utilisées dans les ménages pour percer des trous de serrure, produire des cadres ou créer des rainures dans des pièces en bois ou en métal.
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Aujourd'hui, il existe un grand nombre d'équipements de fraisage à copier de différentes conceptions dotés de certaines caractéristiques de fonctionnement. Leur coût est généralement assez élevé, c'est pourquoi de nombreux amateurs fabriquent de tels appareils de leurs propres mains. La version maison, bien sûr, différera de ses homologues industrielles, mais si certaines conditions sont remplies, elle remplira parfaitement ses fonctions.
Fraiseuse à copier faite maison
La disposition standard d'une machine artisanale se compose d'une surface de travail, d'une structure de support et d'une tête de fraisage, qui est équipée d'un moteur électrique avec un entraînement permettant à la tête de fonctionner à deux vitesses. Ainsi, pour réaliser l'installation vous-même, vous aurez besoin d'un ensemble de certains équipements et outils, à savoir :
- cadre principal en bois ou en métal ;
- contreplaqué ou panneau, barres, planches et lattes en bois ;
- attaches sous forme de boulons, écrous, vis ou clous;
- installation de fraisage;
- un jeu de clés, une scie ou une scie à métaux pour travailler les pièces ;
- système de guidage et tuyaux métalliques;
- moteur électrique à entraînement ou entraînement manuel;
- perceuses et appareil de forage (pour des options plus complexes).
Au lieu d'un cadre en bois ou en métal, vous pouvez utiliser une fraiseuse prête à l'emploi comme base, mais y attacher un copieur est beaucoup plus difficile que de fabriquer la machine à partir de zéro. Dans ce cas, vous devrez refaire presque entièrement la fraiseuse, ce qui nécessitera plus de temps et des équipements supplémentaires.
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La base pour fabriquer une machine de vos propres mains sera manuelle. Fixez-le sur un support en bois en contreplaqué épais (au moins 12 mm d'épaisseur). Plusieurs trous sont également pratiqués dans le support pour les fixations et un support de toupie. De plus, vous devez construire un cadre et réaliser plusieurs barres installées le long des bords du support ; elles maintiendront l'appareil pendant le fonctionnement.
Fabrication d'unité de fraisage
Nous utilisons un tuyau métallique de diamètre moyen comme guide. Nous installons un chariot avec une toupie insérée dedans sur le tuyau. Nous attachons une barre au chariot, qui joue le rôle de sonde de copie, après quoi il faut fixer la poutre horizontale sur laquelle est fixé le gabarit principal. Une machine fabriquée selon ce principe peut être utilisée pour traiter et créer des copies de produits ménagers simples, par exemple des poignées de porte, des serrures, des pieds de meubles. L'unité de fraisage avec le moteur est insérée à l'intérieur du chariot et connectée à l'alimentation électrique. Le gabarit est fixé sur le support, et la sonde de copie se déplace le long de celui-ci.
La fraise est alimentée, le chariot se déplace manuellement, de sorte que la tête de travail suit les mouvements du palpeur. Pour créer des modèles plus complexes, il est nécessaire de connecter des têtes de travail supplémentaires et d'installer un entraînement avec entraînement par courroie. Il est désormais possible de connecter une installation maison à un logiciel, mais cela nécessitera une CNC ainsi que des équipements et outils supplémentaires. Une telle machine artisanale remplira très bien ses fonctions quotidiennes.
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La pratique consistant à utiliser des fraiseuses à copier artisanales de divers types montre que la pièce finale réalisée sur un tel équipement présente certaines incohérences avec les dessins et les formes et certains défauts de fabrication sous forme d'éclats et de courbures. Ces défauts sont provoqués par les vibrations constantes de la machine et les mouvements de la tête de travail. Il est très difficile de s'en débarrasser à la maison.
Fraiseuse à copier à faire soi-même
Pour éviter de tels défauts dans le fonctionnement des équipements artisanaux, nous recommandons de fabriquer des machines hautement spécialisées plutôt que des équipements universels. Autrement dit, avant de commencer à fabriquer une machine de vos propres mains, vous devez décider pour quelles pièces spécifiques vous envisagez de l'utiliser. De cette façon, vous pouvez sélectionner de manière optimale le poids et les dimensions d'une fraiseuse à copier assemblée à la main. Il est important de se rappeler que plus la taille des pièces à traiter est grande, plus l'unité de travail doit être puissante et lourde.
Pour les grandes pièces, des supports supplémentaires et un support plus massif sont nécessaires ; cela permettra d'amortir au maximum les vibrations qui se produiront pendant le fonctionnement. De plus, il est préférable d'utiliser un entraînement électrique plutôt que manuel et de s'assurer que les guides disposent d'une marge de sécurité suffisante. N'oubliez pas que le type de surface de travail détermine la fluidité du mouvement de l'équipement de coupe dans différents plans, et donc le résultat final.
Pour effectuer une gamme complète de travaux de bois avec une défonceuse manuelle ou sur une table de fraisage, vous avez besoin non seulement d'appareils conventionnels, tels que des fraises de différentes tailles, mais également d'appareils supplémentaires qui vous aideront à effectuer des travaux plus complexes. L’outil doit avoir la capacité de créer une pièce de la forme requise selon l’idée du maître.
Certains de ces appareils sont inclus avec l'appareil, mais s'ils ne sont pas disponibles ou si vous envisagez de le fabriquer vous-même, des pièces supplémentaires peuvent être fabriquées manuellement. En règle générale, ils sont assez simples à fabriquer. En plus de diverses butées, vous pouvez également fabriquer de vos propres mains un copieur pour le routeur et installer la structure sur la base du cadre.
Vous pouvez construire vous-même une fraiseuse et une machine à copier à l'aide d'une défonceuse manuelle. L'appareil peut être de différentes conceptions, mais il a une tâche : transmettre aussi clairement que possible les mouvements de la tête de travail le long du support de profilé jusqu'au dispositif qui découpe le matériau.
Il n'est pas toujours possible d'acheter une machine prête à l'emploi avec un copieur, elle est donc souvent fabriquée indépendamment à partir de moyens improvisés. Il est recommandé de l'assembler au préalable ; il est difficile d'adapter le copieur à un appareil série ; cela nécessite une refonte approfondie de celui-ci.
Caractéristiques des œuvres elles-mêmes
Les fraises équipées de copieurs sont utilisées pour les manipulations volumétriques et le traitement des surfaces. Ils réalisent des travaux utilisant des formes tridimensionnelles, des gravures de formes diverses, des dessins, des motifs et des inscriptions. Ils peuvent également effectuer des fonctions de fraisage simples. De telles conceptions se distinguent par leur simplicité, mais en même temps elles sont capables de produire des motifs et des formes étonnamment complexes.
Non seulement le bois, mais aussi la fonte, l'acier et les métaux non ferreux conviennent au travail avec une telle machine ; à cet effet, des outils à grande vitesse en alliages durs sont utilisés. À l'échelle industrielle, des unités similaires, mais bien sûr plus grandes, sont utilisées pour produire des pales de moteurs d'avions, des hélices de navires, des crêtes de turbines hydrauliques, divers modèles, des ébauches métalliques, des pièces embouties, des pièces moulées et embouties.
Un copieur fait maison est utilisé lors du perçage de trous de serrure pour les boulons. Ils peuvent réaliser des cadres, des rainures, des canaux de toute taille en profilés plastiques et métalliques.
Mais le plus intéressant est qu'il peut être utilisé pour fraiser des pièces courbes, en les copiant selon un gabarit. Ces derniers permettent de faire une copie exacte et d'éliminer le facteur humain dans un travail aussi complexe. Les pièces ont une forme exacte et parfaitement uniforme.
Des pièces identiques sont réalisées à l'aide d'un gabarit ; toutes les pièces suivantes peuvent être réalisées selon l'échantillon de la première. Pour la copie la plus claire et la plus précise, le routeur est équipé d'un copieur ; un tel appareil est également appelé pantographe.
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Principe de fonctionnement et dispositif
En bref, le principe de fonctionnement du copieur est le suivant : à l'aide d'une sonde, les contours de l'original de l'objet ou du motif copié sont tracés. La sonde est reliée au plan de travail, à l'autre extrémité duquel est fixée la fraise, ainsi tous les mouvements de la sonde sont répétés par la tête de la fraise.
Les machines disposent d'un système de guidage, d'un moteur électrique et d'un mandrin pour serrer la fraise ou la défonceuse. Une conception simple est décrite ici.
La conception standard comprend :
- plan de travail et cadre de support ;
- tête de travail de fraisage ;
- copie de la sonde.
Pour fabriquer un copieur de vos propres mains pour une toupie manuelle, vous aurez besoin de :
- cadre en bois ou en métal, s'il est basé sur un tour, alors une telle machine ;
- planches et lattes, contreplaqué épais, blocs de bois ;
- fixations (boulons, écrous, vis);
- fraise;
- un jeu de clés, une scie à métaux pour couper les pièces en bois à la taille requise ;
- tuyaux métalliques, guides;
- forets pour le bois et le métal;
- entraînement par courroie et moteur électrique (s'il n'est pas manuel, mais automatique).
Le plan de travail est réglé en hauteur, la tête est équipée d'un moteur d'entraînement électrique et d'un mécanisme d'engrenage à deux étages, qui crée deux vitesses pour l'arbre de la toupie. C'est pour les conceptions plus complexes.
Si vous possédez un tour et une fraiseuse manuelle, vous pouvez construire une très bonne machine à copier qui fonctionnera sur de grandes pièces. Cela nécessite un minimum de détails.
Fabriquer un copieur de vos propres mains n'est pas si difficile.
Une toupie manuelle est utilisée comme outil principal. Il est installé sur un socle en contreplaqué épais (12 mm), ses paramètres sont de 500/200 mm.
Un trou y est fait pour la semelle du routeur et les boulons de montage. Un cadre et des supports sont également constitués de barres, cela sert de stabilisation et de fixation supplémentaires de l'outil. Deux barres plus petites sont fixées au plan du contreplaqué sur les bords. La toupie est montée entre ces deux barres à l'aide de broches (boulons ou clous) traversant des trous pratiqués dans sa base et réalisés dans le contreplaqué.
La plate-forme avec son extrémité éloignée glisse le long du tuyau le long de la structure, c'est-à-dire qu'elle est fixée à un bloc qui le longe. Vous pouvez prendre un tuyau métallique de 1 et ¾ pouces. Il est fixé entre deux barres cubiques ; il semble pendre au-dessus de la machine avec le chariot et le coupeur. En plus, il est pliable. Ces barres sont fixées au cadre avec des vis autotaraudeuses. Le tuyau est aligné le plus uniformément possible le long de l'axe de la machine ; il coïncide avec son axe. Il est également équipé de deux cubes en bois percés de trous correspondants pour assurer le coulissement. C'est à eux qu'est attachée une telle voiture.
Une autre barre est également fixée sur la face avant du châssis de la machine, mais cette fois elle est horizontale, et le gabarit de profil y est fixé. Il est fixé sur deux poteaux en bois verticalement des deux côtés. Sa partie supérieure s'étend exactement le long de l'axe de la machine. Lorsque le copieur n'est plus nécessaire, il est retiré et le routeur et le chariot sont repliés. Une barre transversale verticale est fixée en bas au milieu ; elle glisse le long des évidements du gabarit, copiant le relief. Il s'agit du copieur lui-même, il est fixé avec des vis autotaraudeuses, auquel cas il peut être retiré et remplacé ou réglé en hauteur. Un gabarit est fixé au bloc le long de la façade à l'aide de vis autotaraudeuses. La plateforme se déplace avec vos mains.
Cette machine est conçue pour des pièces tridimensionnelles simples telles que des pieds de chaise, des chandeliers, où il n'y a pas d'éléments torsadés.
Dans le monde moderne, il est souvent nécessaire de créer une copie de quelque chose ou de reproduire et répéter quelque chose. À cette fin, de nombreuses entreprises utilisent largement des fraiseuses à copier, conçues pour créer des produits dont la forme correspond le plus à l'échantillon original donné. Ils permettent de produire des pièces en grande quantité, tout en assurant une grande rapidité de traitement et de fabrication de chaque élément.
Caractéristiques de la procédure de fraisage
Le fraisage est l'une des méthodes d'usinage courantes. Le fraisage, l'ébauche, la finition et la semi-finition de surfaces profilées et simples de pièces en acier, métaux non ferreux, fonte et plastiques sont effectués. Le fraisage se caractérise par un niveau de productivité élevé, ce qui permet d'obtenir le résultat final des produits de forme géométrique correcte.
Le fraisage peut être effectué de deux manières : la procédure de fraisage vers le haut (à contre-courant), lorsque l'avance est opposée au sens de rotation de la fraise, et la procédure de fraisage vers le bas (le long de l'avance), lorsque les sens de rotation de la fraise la fraise et l'avance coïncident. À l'aide de fraises équipées de matériaux de coupe modernes (céramiques minérales, synthétiques ultra-dures), vous pouvez traiter des matériaux durcis à une dureté élevée, remplaçant ainsi la procédure de meulage.
Les fraiseuses sont conçues pour fraiser les surfaces des leviers, des bandes, des boîtiers, des couvercles et des supports de configurations simples, des configurations complexes de contours (telles que des gabarits, des cames) et des surfaces de pièces de carrosserie. Les fraiseuses sont divisées en deux catégories principales : les machines à usage général et les machines spécialisées. Le premier groupe comprend les fraiseuses longitudinales, en porte-à-faux, non en porte-à-faux et continues. La deuxième catégorie comprend les machines à fraiser les filets, les fraiseuses à engrenages, les fraiseuses à rainures, les fraiseuses à clés et les fraiseuses à copier.
Objectif d'une fraiseuse à copier
Les fraiseuses à copier sont généralement utilisées pour effectuer des travaux de copie en volume et sur plan, ainsi qu'en volume à l'aide de modèles tridimensionnels et de copieurs correspondants, pour graver des profils de formes diverses, des motifs, des ornements et des inscriptions, ainsi que pour le fraisage léger. travail. L'avantage incontestable de ces unités est qu'elles sont capables de produire des motifs incroyablement complexes avec leur propre conception simple.
La machine peut effectuer diverses opérations de fraisage sur l'acier, la fonte et les métaux non ferreux à l'aide d'outils à grande vitesse et en carbure dans les productions à grande et petite échelle. Sur ces machines, des hélices de navires, des aubes de turboréacteurs et de turbines à vapeur, des roues de turbines hydrauliques, des matrices de découpe et de forgeage, des moules de presse et de coulée, diverses cames, matrices, moules, modèles métalliques et ébauches sont produits.
Un tel équipement est également utilisé pour percer des trous pour les poignées, les serrures, les loquets, les charnières métalliques, ainsi que pour fabriquer des cadres pour miroirs et canaux de toutes tailles sur des profilés en plastique et en aluminium, comme dans la vidéo sur les fraiseuses à copier. Sur les machines universelles, la procédure de traitement de ces produits est presque impossible.
Une fraiseuse à copier est destinée au fraisage de pièces courbes selon une technique de copie selon un gabarit à partir duquel est copiée la forme du futur produit. L'utilisation de gabarits permet d'éliminer l'influence du facteur humain lors d'une opération aussi complexe, et toutes les pièces finies ont ainsi la même forme.
Pour réaliser plusieurs produits complètement identiques, vous pouvez non seulement utiliser un seul modèle, mais également réaliser toutes les pièces suivantes sur la base du premier. Cependant, pour une répétition la plus précise, il est recommandé de compléter la machine avec un photocopieur appelé pantographe. Sa conception peut être différente, mais la fonction est la même dans tous les cas : transmettre plus précisément le mouvement de la tête de copie le long du profil au dispositif de coupe.
Conception d'une fraiseuse à copier
La fraiseuse à copier est conçue pour traiter des profils (fraisage plan) ou des reliefs (fraisage volumétrique) de produits à l'aide d'un outil de coupe en carbure - une fraise. Le cutter reproduit sur le produit le contour ou la surface du dispositif de pose - le copieur. Le dispositif d'entraînement d'une fraiseuse à copier manuelle comporte une connexion pneumatique, mécanique ou hydraulique avec un système de suivi, qui est chargé de diriger l'outil de coupe, agissant d'une part sur le dispositif amplificateur, et d'autre part influençant l'organe exécutif. .
Un gabarit plat, un modèle spatial, une pièce de référence, un dessin de contour peuvent servir de copieur, et une sonde, un rouleau ou un doigt de copie ou une cellule photoélectrique peuvent servir de dispositif de copie. Les échantillons à copier peuvent être en métal, en plastique ou en bois. La pièce à usiner et le copieur sont montés sur une table tournante.
L'organe exécutif peut être une bobine, une vis, un solénoïde, un embrayage électromagnétique ou un différentiel. Dans les dispositifs d'amplification des fraiseuses à copier, des relais électromagnétiques, hydrauliques ou électro-optiques sont utilisés. La rugosité de surface de la pièce et la précision du profil dépendent de la vitesse de déplacement du dispositif de suivi : la rugosité n°6 et une précision de profil de 0,02 millimètres sont obtenues. Le circuit de l'actionneur est entraîné par un vérin hydraulique de puissance et un moteur électrique.
La copie à une échelle spécifiée est effectuée à l'aide d'un appareil spécial appelé pantographe. Si vous souhaitez fabriquer vous-même une fraiseuse à copier à la maison, vous pouvez la compléter avec cet appareil. Le pantographe possède une broche de guidage structurelle située sur un axe et se déplaçant le long du copieur, un axe de rotation et une broche d'outil. Lors du déplacement le long du motif des doigts sur la pièce, la broche décrit une figure géométriquement similaire. Et l'échelle de copie est déterminée par les proportions des bras du pantographe.
Types de fraiseuses à copier
En fonction du type d'entraînement, on distingue les principaux types de fraiseuses à copier suivants : à pantographe, conçu pour travailler en 2 et 3 dimensions ; appareils universels avec un pantographe situé sur un bras rotatif dans un plan vertical ; unités monobroches et multibroches avec tables rectangulaires et rondes ; avec alimentation mécanique, électrique et hydraulique, ainsi que photocopie.
Il existe plusieurs types de fraiseuses et de copieurs similaires, qui diffèrent par le niveau d'automatisation et de serrage de la pièce à usiner :
- Fraiseuse à copier manuelle ou de table avec serrage mécanique des profilés. Avec son aide, vous pouvez percer des trous de différentes formes selon un gabarit, cependant, pour les trous triples, vous aurez besoin d'un accessoire à trois broches sur une machine ou une perceuse.
- Fraiseuse et copieuse automatique (stationnaire) avec serrage pneumatique des profilés. De telles machines ne permettent pas non plus de réaliser des trous triples pour l'installation de poignées et sont généralement utilisées pour la production de structures en aluminium.
- Fraiseuse et copieuse automatique (stationnaire) avec serrage pneumatique des profilés et accessoire à 3 broches pour percer des trous triples.
Principe de fonctionnement d'une fraiseuse à copier
Le traitement des produits sur une fraiseuse à copier est effectué à l'aide d'un dispositif maître (copieur), dont l'action provoque, via le dispositif de copie, un mouvement correspondant par rapport à la pièce d'un outil de coupe spécial. Grâce au copieur, le copieur agit sur les actionneurs, tandis que la pièce à usiner et la fraise recréent en mouvement relatif la surface spécifiée sur le copieur.
Les principaux mouvements sont la rotation de la broche, le mouvement de la table et du coulissement le long du contour, ainsi que le mouvement de la tête de broche lors de la coupe. Mouvements auxiliaires - accélération du mouvement du coulisseau, de la tête de broche et de la table, mouvements d'installation sur la table de la table traceuse, butées, doigt de copiage et serrage de la tête de broche.
Les fraiseuses à copier aluminium sont capables de fonctionner selon 2 schémas de suivi : action avec retour d'information et action simple. La sonde de copie et le couteau dans le schéma à simple action sont reliés rigidement l'un à l'autre et le mouvement de la sonde le long du copieur est transmis au couteau. La déviation de la sonde de trace dans le circuit de rétroaction provoque une disparité de position de la sonde de trace par rapport au couteau.
Le résultat d'une telle disparité est envoyé à un système de suivi spécial, qui envoie un signal à l'actionneur pour ajuster la trajectoire de l'outil. Dans ce cas, il n'y a pas de connexion rigide entre le coupeur et le copieur, et le copieur ne perçoit pas la force de coupe, mais transmet uniquement le signal correspondant aux organes exécutifs.
Il existe deux types de fraisage par copie : volumétrique et contour. Lors de la copie de contours, la courbe du copieur peut être placée dans un plan parallèle ou perpendiculaire à l'axe de la fraise. Dans le premier cas, la table avec le copieur et la pièce se déplace dans le sens longitudinal ; le contrôle du changement de courbe est réalisé grâce au mouvement vertical de la découpe et du doigt en carbone. Dans le second cas, la table avec le copieur et la pièce se déplace dans les directions transversale et longitudinale selon la forme de la ligne courbe du copieur.
Lors de la copie volumétrique, la surface spatiale complexe d'une pièce est traitée avec une fraise de manière séquentielle, à travers plusieurs coups de table parallèles, c'est-à-dire que la copie du contour est effectuée à chaque coup de travail. À la fin du passage, la fraise est décalée par rapport à la pièce perpendiculairement à la ligne de la valeur de l'avance transversale, puis la course de travail suivante se produit.
Il existe également des fraiseuses à copier à action directe, dans lesquelles la sonde de fraisage transmet le mouvement à travers le pantographe. Ces machines sont principalement utilisées pour des travaux légers de gravure et de fraisage. Lors de l'utilisation d'un pantographe, en plus de la copie, il est possible de réduire l'échelle des pièces par rapport au copieur. Le mouvement du palpeur de copie le long du copieur, installé sur la table de la machine, est transmis à la broche qui, lors du traitement de la pièce, décrit un contour géométriquement similaire à celui du copieur.
Fraiseuse à copier à faire soi-même
Actuellement, le marché propose des fraiseuses et des copieuses de différentes conceptions et niveaux de complexité. Cependant, il n’est pas toujours possible d’en acheter une et le prix d’une fraiseuse à copier est assez élevé. Par conséquent, nous sommes souvent confrontés à la question de savoir comment fabriquer une fraiseuse à copier à la maison.
Bien entendu, les machines artisanales ne peuvent pas rivaliser pleinement avec les modèles industriels, mais elles restent fonctionnelles et permettent de réaliser des copies de haute qualité. Je voudrais d'emblée faire une réserve sur le fait qu'il sera très difficile d'adapter un appareil de copie à un appareil de fraisage industriel, et cela concerne avant tout une refonte radicale de l'ensemble de l'appareil. Par conséquent, le moyen le plus simple d'assembler une fraiseuse à copier faite maison est pratiquement « à partir de zéro » en utilisant un système de tiges et un moteur électrique avec un mandrin de serrage pour la fraise.
Il peut exister de nombreux modèles de fraiseuses à copier. La conception typique de l'appareil est la suivante : la machine se compose structurellement d'une table de travail, d'un châssis de support et d'une tête de fraisage. La surface de travail peut être réglée en hauteur, la tête de fraisage est équipée d'un moteur d'entraînement électrique et d'un mécanisme de transmission à deux étages qui fournit deux vitesses de l'arbre de fraisage.
De nombreux propriétaires se plaignent du fait que lors de la copie d'un produit, la pièce résultante présente de nombreux défauts et incohérences apparus lors du changement de direction de la fraise, des vibrations et des tremblements de la structure de support. Au problème s'ajoute l'affaissement et la courbure de la pièce, qui sont associés à une augmentation des contraintes internes dues à l'enlèvement du bois. Il est impossible d'éviter tous les défauts lors de la fabrication d'une fraiseuse à copier faite maison. Il est simplement recommandé de rendre le photocopieur étroit et non universel.
Une fraiseuse à copier faite maison doit être optimisée pour la production des produits spécifiques dont vous avez besoin. Par exemple, pour fabriquer efficacement une pièce en bois d'un pistolet et une vis d'hélice, différentes solutions techniques sont nécessaires ; elles ne peuvent pas être combinées dans une seule machine et des effets secondaires difficiles à corriger peuvent survenir. Ainsi, il est plus pratique d’assembler des machines pour des tâches spécifiques. Cette approche peut vous épargner de nombreux coûts et difficultés.
Un facteur important est la taille de la machine. Plus le produit que vous envisagez de traiter est volumineux, plus la conception doit être massive. Il est nécessaire que les vibrations transmises par l'entraînement de la fraise soient absorbées par le poids de la structure porteuse de la machine. Les charges doivent être supportées par des axes de guidage, qui doivent également avoir une marge de sécurité et ne pas se plier. Les paramètres optimaux lors de la conception d'une fraiseuse à copier de vos propres mains sont sélectionnés expérimentalement, ce qui garantit le bon fonctionnement de la fraise.
Lors de la conception d’une fraiseuse à copier, déterminez le type de pièces que vous produirez. Pour effectuer des travaux de gravure et fraiser des produits longs, une table de travail différente et une méthode de fixation des pièces avec un gabarit sont nécessaires. La liberté de mouvement dans les différents plans de l'outil de coupe dépend du type de table de travail.
La puissance du moteur électrique qui fait tourner la fraise et qui est installé sur une fraiseuse à copier artisanale dépend des pièces fabriquées et de leur matériau. Pour la gravure et le fraisage de produits en bois, un moteur électrique à courant continu de 150 à 200 watts suffit.
Pour garantir une procédure de copie précise, vous devez connecter rigidement la sonde de copie et l'appareil l'un à l'autre, en y fixant l'outil de coupe. Dans ce cas, leur hauteur et leurs plans au-dessus du bureau doivent coïncider complètement. La structure rigide créée doit être installée au-dessus du bureau de manière à pouvoir se déplacer dans les plans verticaux et horizontaux le long des axes classiquement créés par les côtés du bureau.
