Изготовление фрезера по дереву своими руками — варианты, чертежи и процесс создания

Фрез с цилиндрическим хвостовиком (посадочных, посадных) гораздо больше разновидностей, т.к. их функциональные возможности шире. Но для такой фрезы нужно будет выточить шпиндельную насадку с конусом Морзе под зажимной патрон; возможно также применение готовых шпиндельных узлов от сверлильного станка.

Торцевые фрезы, напр. фреза Форстнера (поз. 2 на рис. выше) – специализированный инструмент; ими выбирают круглые лунки с плоским дном в тонких досках с декоративным покрытием, которое нельзя портить. Вам приходилось навешивать дверцы на мебель? Лунки под их петли выбраны именно фрезой Форстнера. Качество материала – не хуже прямослойной древесины 1-го сорта камерной сушки. Потребная мощность привода от 150 Вт. Работают торцевыми фрезами только на вертикальном станке или, при определенном навыке, вручную.

Примечание: выбрать фрезой Форстнера в шуруповерте на 170 Вт лунки D32 под дверные петли в мебельной ЛДСП толщиной 16 мм вполне реально, сам делал.

Концевую (пальцевую) фрезу, поз. 3, можно заправлять и в горизонтальный, и в вертикальный шпиндель. Концевыми фрезами выбирают глухие пазы (не во всю длину доски) и вырезают шипы для столярных соединений шип-паз. Работать концевой фрезой удобнее на горизонтальном станке. На вертикальном ею можно на пластях досок и брусьев выбирать длинные пазы (канавки) прямоугольного профиля. Конические концевые фрезы (поз. 4) также специализированный инструмент для подготовки деталей к соединению в ласточкин хвост. Работают коническими концевыми фрезами только на вертикальном станке. Для тех и других потребная мощность привода на глубину обработки до 80-100 мм от 1 кВт. Качество материала – от деловой древесины 2-го сорта воздушной сушки (с лесобиржи).

Концевые фасонные (фигурные) фрезы, поз. 5, также специализированный, но весьма востребованный инструмент. Ими наводят калёвку (в т.ч. на криволинейные кромки) и выбирают в пластях досок фасонные канавки (декоративные пазы) любой конфигурации. Мощность привода от 1,2-1,5 кВт; требования к качеству материала такие же, как для торцевых фрез. Для обработки кромок фасонную фрезу можно заправлять как в горизонтальный, так и в вертикальный шпиндель; для работы по пластям только в вертикальный.

Шарошечными фрезами (борфрезами, поз. 6) также можно выбирать фасонные канавки и наводить калёвку как на горизонтальном, так и на вертикальном станке, но вообще-то они специальный инструмент для копировальных фрезерных станков. Требования к качеству материала высокие, как для торцевых фрез, но мощность привода в копире может быть от 250-300 Вт.

И, наконец, циркульной фрезой (поз. 7) в вертикальном фрезерном или сверлильном станке вырезают круглые отверстия большого диаметра практически в любом не чрезмерно толстом материале (в т.ч. в листовом металле). Потребная мощность привода на отверстие D200 в дубовой доске толщиной 60 мм ок. 2-2,5 кВт.

…и его подача

Фрезерование может производиться двумя способами: встречным и попутным, см. рис. ниже. Что касается дерева, то обычную прямослойную древесину (особенно – не весьма высокого качества воздушной сушки) фрезеруют только попутно, иначе фреза очень даже может расщепить и/или разлохматить заготовку. Но в таком при чрезмерной скорости подачи случае немала вероятность увода заготовки фрезой и порчи профиля обработки. Удаление пыли, опилок и стружки из рабочей зоны (а это серьезная проблема) на вертикально-фрезерном станке при попутном фрезеровании затруднено, т.к. пылеулавливатель (см. далее) приходится ставить в поле зрения перед фрезой и он заслоняет рабочую зону.

Встречный и попутный способы фрезерования

Примечание: на горизонтальном фрезерном станке проблем с удалением отходов обработки при попутном фрезеровании нет, т.к. пыль (опилки) тогда летят вниз, а раструб пылеулавливателя можно расположить прямо на плите станка (см. поз. 2 на рис. в начале и далее).

Встречное фрезерование дает лучшую точность и чистоту обработки, но только на достаточно качественных и однородных материалах. Из древесных – на твердой мелкослойной древесине камерной сушки. Удаление отходов обработки на вертикальном фрезерном станке при этом облегчается, но на горизонтальном затруднено – пыль и опилки летят вверх. Увод заготовки практически невероятен, но зато появляется опасность ее закусывания фрезой. Поведенный профиль довольно часто можно доработать; закушенная и надломленная заготовка безусловный брак.

Мотор

Исходя из вышеизложенного, фрезерный станок своими руками оптимально делать с приводом мощностью 1,5-2 кВт. Причина – моторы до такой мощности выпускаются в т.ч. асинхронные с конденсаторным пуском на напряжение 220 В 50 Гц. Их можно включать в обычную бытовую розетку, а переключение направления вращения детская задача для электрика-любителя; скорость вращения – 700-2850 об/мин, что подходит для фрезеровки. Возможно также применение электродвигателя того же типа от стиральной машины; в таком случае появляется возможность переключения скорости вращения (в асинхронных моторах стиралок для этого есть разные обмотки). Мотор на 2 кВт обеспечит глубину обработки до 80-100 мм; если же требуется большая, придется ставить в станок трехфазный мотор на 380 В 50 Гц от 3 кВт, см. напр. ролик:

Видео: самодельный вертикально-фрезерный станок по дереву

Примечание: коллекторные электродвигатели на 1,5-2 кВт 220 В 50/60 Гц (напр. от другой стиралки или пылесоса) для привода фрезерного станка мало пригодны – вследствие их чрезмерно мягкой внешней характеристики фреза при неидеальной ручной подаче заготовки может застревать в дереве, рвать и лохматить его (если сыроватое).

Какой лучше фрезер по дереву

Теперь мы знаем достаточно, чтобы выбрать горизонтальное или вертикальное расположение оси вращения шпинделя станка. Сравнительные эксплуатационные характеристики горизонтального и вертикального фрезерных станков по дереву сведены в табл:

Горизонтальный или вертикальный?

Из данных табл. следует, что горизонтальный фрезер по дереву имеет смысл делать самостоятельно, если вы столкнулись с необходимостью массовой несложной обработки пиломатериалов из сырья невысокого качества. Не обязательно на продажу; возможно, для обшивки деревянным сайдингом или вагонкой своего дома. Экономия выйдет такой, что впору покупать фирменный фрезер, да у нормального застройщика лишних денег не бывает. Или, допустим, все-таки на продажу, если вы ИП с пилорамой и циркуляркой. Сравните рыночные цены на необрезную и шпунтованную доску, подсчитайте рентабельность – стоит ли игра свеч?

Детали для самого сложного модуля горизонтального фрезера по дереву – шпиндельного узла – сделает любой токарь-умелец аналогично тому же узлу циркулярной пилы; конструктивно они одинаковы (чертежи см. на рис; красным выделены подшипники скольжения).

Чертежи шпиндельного узла циркулярной пилы, пригодного для горизонтального фрезерного станка по дереву

Тумба, пылеулавливатель и опорная плита такие же, как для вертикального станка (см. далее). Плита даже проще – не нужен вырез для подвеса мотора с виброгашением. Собственные вибрации горизонтального фрезера на порядок меньше, чем вертикального. Передача с мотора на шпиндель еще их уменьшает, а шкивы или звездочки для нее отыщутся в собственном хламе или на железном базаре. Во вполне приличный горизонтальный фрезерный станок по дереву можно переделать и наличную циркулярную пилу, см. напр. видео:

Видео: фрезерный станок из циркулярки / фуговального станка

Делаем вертикальный

Вертикальный фрезерный станок по дереву имеет много большие функциональные возможности и обеспечивает лучшее качество обработки материала, чем горизонтальный. Именно вертикальные фрезеры и строят более всего любители-самодельщики. Однако проблема борьбы с вибрациями в вертикальном фрезерном станке стоит много острее. Если в горизонтальном фрезере вибрации через подошву шпиндельного узла отдаются преим. вниз и эффективно гасятся, переотражаясь в толще материала, то в вертикальном станке волны упругости в плите станка распространяются в основном в стороны. При этом возможна их инерференция и возникновение стоячих волн с пучностями (фокусами) такой величины, что заготовку отбрасывает от фрезы. Поэтому одна из основных задач конструирования самодельного вертикального фрезера – подавление вибраций станка.

Конструктивная схема

Наименее подвержены вибрации вертикальные фрезерные станки с нижним приводом свободной (закрепленной только снизу) фрезы. Рабочий орган насаживается непосредственно на вал мотора. Весь привод выполняется по возможности виброустойчивым. Под воздействием биений фрезы на неоднородностях заготовки привод шатается, покачиваясь. При этом в волнах упругости появляется заметная поперечная (вертикальная) составляющая, эффективно поглощаемая станиной, а тяжелый мотор с массивным быстро вращающимся ротором играют роль инерционного поглотителя механических колебаний.

Устройство промышленного и самодельного домашнего вертикальных фрезерных станков по дереву показано на рис.:

Устройство промышленного и самодельного вертикальных фрезерных станков по дереву с нижним приводом

Основное их отличие в откидном (подъемном) упоре 7. Поскольку в любительских конструкциях приводы на 5 кВт и более с высокопроизводительными фрезами не применяются, откидной упор заменяется подъемным, предотвращающим выдавливание заготовки вверх от фрезы. Также для любительского станка вытачивается на заказ насадка-переходник с конусом Морзе на вал мотора такая же, как для самодельного сверлильного станка. На конус устанавливается стандартный зажимной патрон под цилиндрический хвостовик. В таком исполнении возможно использование также и насадных фрез: переходники к ним с цилиндрическим хвостовиком есть в продаже или входят в комплект фрез. Самые ответственные конструктивные узлы такого станка это:

1. Опорная плита – основной гаситель продольных (горизонтальных) волн упругости в станке;
2. Ввиброгасящая плата привода;
3. Гребенчатые упоры (упор) – гасят вертикальные вибрации заготовки;
4. Статический боковой упор – обеспечивает правильную подачу заготовки, а в самодельном станке еще и некоторую регулировку выхода фрезы (глубины обработки по горизонтали);
5. Пылеулавливатель – отводит отходы обработки в пылесборник.

Последнее при фрезеровании совершенно необходимо, т.к. древесной пыли, опилок и стружки фреза дает в несколько раз больше, чем образуется их при распиловке. Опорная плита чаще всего выполняется заодно с виброгасящим подвесом привода. Тумба (станина) может быть любой, лишь бы плита с остальными частями вниз не грохнулись.

Плита и подвес привода

Установка привода самодельного фрезерного станка по дереву в опорную плиту

Окно (проем) для подвеса привода с плите станка чаще всего вырезают квадратный (см. рис. справа), так дома проще. Но станок в работе будет дрожать много меньше, если окно для привода выполнить круглым. В любом случае мотор не должен непосредственно касаться плиты (снова см. рис. справа), иначе вместо гашения вибраций получится их усиление.

Лучшие материалы для плиты и платы привода – волокнисто-слоистые пластики: текстолит, стеклотекстолит толщиной от 12-15 мм; чем толще, тем лучше. Оргалит и др. массивные пластики подходят меньше: они хорошо гасят вибрации, но со временем от нагрева мотором коробятся и станок теряет точность. Гетинакс и пр. термореактивные слоистые пластики непригодны: они от вибраций очень скоро расслаиваются.

Однако делать всю плиту цельной и нельзя, и нецелесообразно: сложно, дорого, вибрации самого привода будут беспрепятственно передаваться плите. Из пластика нужно сделать только плату мотора, а плиту – из пропитанной вибропоглощающим составом и переклеенной фанеры, причем сгодится низкосортная строительная и упаковочная. Переклеивать плиту нужно не менее чем из 5-ти листов так, чтобы волокна наружных слоев соседних были ориентированы взаимно перпендикулярно.

Схема раскроя стандартного листа фанеры 1550х1550х4 мм на листы для опорной плиты фрезерного станка по дереву дана слева на рис. Листы для плиты горизонтального фрезера выкраиваются без окон под мотор, но с раструбом пылеулавливателя (см. выше и далее). Размер плиты до 750х500 мм. Облой по 50 мм по контуру листа нужен, чтобы отсечь некачественный материал по краям.

Схема раскроя листа фанеры и устройство подвеса привода самодельного фрезерного станка по дереву

Лист вначале 2-3 раза с каждой стороны обильно пропитывают строительным экогрунтом (водно-полимерной эмульсией), он отлично гасит вибрации. Интервал между пропитками не менее 3,5 час. Затем лист раскраивают, на полу расстилают пластиковую пленку (не ПВХ, приклеится!). Лист №1 кладут на пленку и кистью (лучше – «лохматым» малярным валиком) наносят на него тонкий ровный слой монтажного (усиленного) ПВА; такой же слой – на смежную сторону листа №2. Кисть (валик и его лоток) немедленно по нанесении клея бросают в ведро с водой, а по окончании всей поклейки промывают в воде.

Листы перед складыванием выдерживают 15-20 мин (или по инструкции на упаковке клея), складывают и поправляют, не разнимая, чтобы точно сошлись края окна привода. Затем таким же образом приклеивают листы №№3, 4 и 5. Весь пакет накрывают пленкой и нагружают по всей площади рассредоточенным грузом от 30-40 кг (лучше всего – навалить побольше книг или подшивок журналов). Сушат не менее 3-х суток при комнатной температуре: монтажный ПВА прочен, его клеевой слой вязок и отлично поглощает вибрации, но сохнет до полной прочности долго.

Конструкция подвеса мотора показана в разрезе справа на рис. Между платой мотора и плитой станка нужно оставить зазор в 0,5-1 мм. Вычищать из него опилки не надо: они будут дополнительной боковой виброгасящей подушкой. Мотор желательно подыскать с крепежными лапами, выступающими за габарит корпуса: тогда можно будет устанавливать (не оперативно) вынос фрезы вверх. Для установки фрезы по высоте крепежные винты мотора берут длинные, а самый вынос выставляют, надевая на них, между резиновой подушкой подвеса и корпусом мотора, стальные шайбы поочередно с прокладками из той же камерной грузовой авторезины.

Проверяется плита с подвесом на качество изготовления карандашом. Если его поставить торчмя в 5 см от края платы подвеса, то при включенном двигателе на холостом ходу карандаш не должен падать.

Упор и пылеулавливатель

Чертеж простейшего, но хорошего статического бокового упора с раструбом пылеулавливателя см. на след. рис. Материал – переклеенная фанера из того же листа. Отверстия под гребенчатый и подъемный упоры насверливаются по 3-5 шт: первые в 50 мм от краев выреза под фрезу (прямоугольного); остальные через 25-30 мм. Положение упоров подбирается в зависимости от размеров заготовки и качества ее материала. Боковой вынос фрезы в небольших пределах регулируется поворотом упора и закреплением струбциной.

Чертеж бокового упора с пылеулавливателем самодельного фрезерного станка по дереву

Пылесборник

Устройство пылесборника для самодельного фрезерного станка по дереву

Поскольку промышленной пневмосистемы с отбором воздуха дома не бывает, отсасывать фрезеровочную пыль приходится бытовым пылесосом. Если его подключить непосредственно к патрубку пылеулавливателя, нужный недешевый бытовой прибор скоро выйдет из строя. Дорогой хорошо чистящий пылесос с гидроулавливателем скорее всего, немедленно. Так что к самодельному фрезеру по дереву кроме пылеулавливателя необходим и пылесборник, через который и подключается пылесос.

Устройство пылесборника для фрезерного станка показано на рис. справа. Емкость – круглая в плане от 10-15 л (лучше от 20 л). Идеальный вариант – бытовое ведро с плотной крышкой, посаженной на уплотнитель и снабженной накидными защелками (то и другое вполне выполнимо своими руками).

Входной патрубок – диаметром ок. 20 мм (по внутри). Его конец скошен на 45 градусов и повернут на 20-30 градусов наружу; устанавливается в 15-20 мм от борта посудины (считая от наружного края патрубка). Вытяжной патрубок шире, ок. 30 мм по внутри; устанавливается точно по вертикальной оси емкости. Его отборной конец заужен до 15-20 мм (конусность не критична). Все вместе работает как циклон, и воздух в пылесос идет достаточно чистый, чтобы не испортить прибор.

Примечание: дополнительное преимущество пылесборника – пыль из него отличный наполнитель качественной шпаклевки по дереву. Для нее пыль замешивается на ПВА (3-4):1 по объему.

Гребенка

Чертеж гребенчатого упора фрезерного станка по дереву дан на след. рис. Материал – твердая упругая мелкослойная древесина (дуб, бук, орех) без дефектов – свилей, гнили, косослоя, сучков – толщиной 20 мм. Гребенок нужна пара, правая и левая, чтобы заготовку можно было подавать с любой стороны.

Чертеж гребенчатого упора самодельного фрезерного станка по дереву

Первый по ходу заготовки зуб гребня (обратите внимание!) укорочен на 3 мм. Он непосредственно не контактирует с заготовкой, но служит отбойной пружиной для всего гребня. Без нее гребенка может защемиться не заготовке и поломаться.

Крепление гребенок к боковому упору – болтом с гайкой-барашком сквозь продольный паз (щелевое отверстие на рис.); фиксация нерабочей винтом-саморезом к тому же упору сквозь отверстие D7. В рабочее положение гребенку ставят так, чтобы она касалась заготовки всеми зубьями, кроме первого, и фиксируют барашком.

Делаем копировальный фрезер

Копирование по дереву фрезерованием заготовки дело очень тонкое. Принцип 2- и 3-координатного (2D и 3D) копирования одинаков: щупом копира обводят контур плоского образца (шаблона) или водят по поверхности объемного. Фреза фрезерующей головки точно повторяет движения щупа, снимая лишнее дерево с заготовки. Водить щупом нужно осторожно и не спеша, чутко чувствуя сопротивление материала: заготовка-то не из воздуха. Начинать осваивать копирование по дереву лучше с 2D. Таким способом уже возможно неплохо зарабатывать: плоские декоративные детали с наведенной на вертикальном фрезере калёвкой пользуются хорошим спросом, а делаются довольно быстро. Но и для 2D, и для 3D копирования понадобится специальная фрезерующая головка.

Головка

Копировальные фрезерующие головки отдельно есть в продаже, но стоят дорого. Заменить фирменную головку можно дрелью без ударного механизма: «долбежные» дрели непригодны для копирования в силу конструктивных особенностей из шпиндельного узла. Для начала подойдет любая дрель или шуруповерт, но лучше приобрести инструмент повышенной точности. Такая дрель дороже обычной, но намного дешевле фрезеровочной головки, а по качеству работы ей не уступает. Распознать точную дрель просто по виду: на шейке ее корпуса – металлический воротник для установки в станину сверлильного станка под дрель.

2D

Для 2D копирования по дереву применяются станки с пантографом, настольным и навесным. Настольный станок-пантограф сделать своими руками проще, но точности копирования лучше 1 мм добиться будет трудно. На станке с навесным пантографом можно буквально рисовать и оставлять автографы на заготовке.

Устройство 2D копировально-фрезерных станков по дереву показано на рис: слева настольного; справа с навесным пантографом. Последний в сущности гравировальный станок. Щуп там и там игольчатый с радиусом закругления конца ок. 0,5 мм (в гравировальном до 0,1 мм и менее). Фреза шарошечная коническая; установкой ее на разный вынос в патроне головки регулируются ширина и глубина выбираемой канавки.

устройство 2D фрезерных копировальных станков по дереву

Нужен ли масштаб?

Рисовальные и чертежные пантографы делают масштабирующими (см. рис.). Копирование по дереву производят как правило в масштабе 1:1. Дело в том, что вследствие сопротивления материала погрешность копирования по дереву сильно увеличивается из-за люфтов в шарнирах; профессиональный гравировальный станок сложный прецизионный дорогостоящий агрегат. Но если копировальный пантограф настроен на масштаб 1:1, наблюдается интересное явление: биения в шарнирах как бы компенсируют друг друга, и общая погрешность из-за люфтов возрастает незначительно.

Рисовально-чертежный пантограф с масштабированием

3D

3-координатные фрезерно-копировальные станки (дупликарверы) довольно активно расходятся на рынке инструментов несмотря на высокие цены. На дупликарвере можно делать по объемному образцу (не обязательно  деревянному; напр., по лепному) его копии, на взгляд среднего потребителя не уступающие оригиналу по художественным достоинствам.

Устройство фабричного дупликарвера показано слева на рис. Его копир (фрезер + щуп) имеют 4 степени свободы: качаются вверх-вниз, вперед-назад, поворачиваются в вертикальной плоскости перемещаются вправо-влево. Без «лишней» степени свободы по сравнению с числом геометрических измерений копируемой фигуры можно было бы обойтись, если бы перемещения копира по всем трем осям были прямолинейны (как в станках с ЧПУ), но это технически сложно и дорого. Те же степени свободы могут быть реализованы в иной кинематической схеме, применяемой в большинстве самодельных дупликарверов (в центре на рис.).

3D фрезерно-копировальные станки под дереву (дупликарверы) промышленного производства и самодельный

Опытные копировщики работают цилиндрическими щупом и шарошкой. Шаблон при этом обводят самым краешком щупа (кольцевой гранью его нижнего торца); рабочей оказывается и соотв. грань фрезы. Образец и заготовку закрепляют в точно одинаковом положении на совершенно одинаковых подставках. Их в процессе работы приходится класть на бок и переворачивать вверх ногами, каждый раз фиксируя подставки в точно определенном положении относительно друг друга. Таким образом действительно возможно точно скопировать фигуру сложности как слева на рис.

Начинающим копировщикам лучше учиться делу на менее сложных образцах, применяя сферические щуп и шарошку, справа на рис. Щуп нужно точить на заказ. «Микронной» точности не требуется; вместо сферы на конце щупа может висеть капля. Но наконечник щупа нужно дома зашкурить мелкой наждачкой и отполировать войлоком или кожей со спиртом и пастой ГОИ. Диаметр фрезы берется равным поперечнику наконечника щупа, иначе контуры слева и справа (сверху и снизу) не сойдутся. Рукоять щупа также лучше точеная из дерева грушевидная; щупом из отвертки с ребристой пластиковой рукояткой «отдача» материала заготовки чувствуется гораздо хуже.

Ошибки в конструкции

Основных ошибок в конструкциях самодельных дупликарверов три. Первая – недостаточное уравновешивание механизма. Копир в пределах рабочей зоны должен перемещаться легко и замирать с том положении, в котором его оставили. Вторая – копир на штанге вместо П-образной рамы, поз. А на рис. Жесткость на кручение штанги на порядок(ки) меньше, чем рамы; соотв. растет и погрешность копирования. Третья – «висячая» горизонтальная штанга копира, поз. Б; здесь сказывается уже недостаточная жесткость свободной с одного конца штанги на изгиб.

Ошибки в конструкциях самодельных 3D копировально-фрезерных станков по дереву (дупликарверов)

Примечание заключительное: если вы левша, делайте свой дупликарвер с «левым» относительно фрезера щупом, см. рис.:

Фрезерно-копировальный 3D станок по дереву (дупликарвер) под рабочую левую руку

Как обустроить гардеробную своими руками?

Обустройство гардеробной своими руками может показаться непростой задачей, но с правильным планированием и подходом, вы сможете создать удобное и функциональное пространство для хранения одежды и аксессуаров.

Вот несколько шагов, которые помогут вам обустроить гардеробную:

1. Планирование. Определите размеры комнаты и сделайте план. Разместите штанги, полки, ящики и другие элементы хранения в соответствии с вашими потребностями и предпочтениями.

2. Материалы. Выберите качественные материалы для создания элементов хранения, таких как МДФ, ДВП, пластиковые ящики и металлические штанги.

3. Штанги для одежды. Разместите штанги для одежды на нужной высоте и сделайте их достаточно длинными для вашей одежды. Штанги могут быть съемными или стационарными, их можно крепить к стене или использовать специальные крепления.

4. Полки и ящики. Разместите полки и ящики на нужной высоте и ширине. Используйте ящики для хранения мелочей, как мелких аксессуаров, головных уборов и т.д.

5. Двери. Если в вашей гардеробной будет дверь, выберите подходящие для вас варианты. Можно использовать раздвижные двери, открывающиеся наружу, или двери-купе.

6. Освещение. Обеспечьте достаточное освещение в гардеробной. Используйте настенные светильники или подсветку для полок и штанг.

Важно учитывать, что обустройство гардеробной своими руками может требовать определенных навыков и инструментов, таких как дрель, отвертки, пилы и т.д. Если вы не уверены в своих способностях, лучше обратиться к профессионалам.