Спецификация деталей самодельного пантографа

Копировально-фрезерный станок по дереву своими руками

Дерево — один из основных материалов, которые использует человек в повседневной жизни для изготовления мебели, предметов внутреннего убранства, декоративных архитектурных элементов, хозяйственных и садовых принадлежностей и многого другого.

Копировальный станок по дереву.

Одну-две вещи можно сделать ручным инструментом либо с использованием деревообрабатывающего оборудования.

Но как обработать большое количество совершенно одинаковых изделий с наименьшими затратами труда и времени? В этом случае на помощь придут копировальные станки. Одним из них является копировально-фрезерный станок по дереву.

В статье рассматривается его устройство и принцип действия, а также предлагаются некоторые советы желающим изготовить аппарат самостоятельно.

Краткое описание

Копировально-фрезерные станки (КФС) предназначены для обработки деталей из дерева методом копирования. Разновидности метода:

• контурное или 2-х мерное (2-D) фрезерование;
• объемное или 3-х мерное (3D) копирование.

Тот или иной метод используется в зависимости от формы обрабатываемого изделия.

Основное преимущество копировальных станков состоит в том, что можно изготавливать любое количество деталей с криволинейным контуром, являющихся копией исходного экземпляра. Все они будут абсолютно идентичными. В то же время станок обладает гибкостью, чтобы перейти на обработку другой детали, достаточно сменить эталон.

Поэтому сфера применения их достаточно широка: от мелкосерийного изготовления до массового производства. Наряду с достаточно большими станками для промышленного назначения существуют компактные настольные устройства. Копировальные станки используются в мебельном производстве, деревообрабатывающих цехах, в столярных мастерских индивидуальных предпринимателей.

Примеры обрабатываемых изделий

Ниже показан далеко не полный состав продукции, изготавливаемой с помощью КФС:

• детали мебели — фасады, изголовья кроватей, спинки, ножки кресел и стульев;
• предметы интерьера — обрамление камина, деревянные панно, рамки, подставки;
• сувенирная продукция — статуэтки, шкатулки, медальоны;
• строительные конструкции — обрамление арочных окон, заполнение филенчатых дверей;
• архитектурные элементы — барельефы, декоративные фризы и бордюры, оконные наличники (прорезные или рельефные), карнизная резьба;
• декоративные ограждения — элементы перил, балясины, экраны с орнаментом, детали забора;
• деревянные элементы оружия — приклад, цевье;
• рукоятки садово-хозяйственного инструмента, например, топорища.

Как можно заметить, перечисленные детали имеют значительные отличия между собой, как по размеру, так и по форме. Если сгруппировать их по наиболее общим признакам, то становится очевидно, что для обработки деталей, относящихся к одной группе, требуется своя конструкция (компоновка) станка.

Принцип работы копировального устройства

Для тиражирования изделия используется один из экземпляров, служащий шаблоном. Головка с режущим инструментом (фреза) соединена в одно целое с копировальным щупом.

При 2-х мерном фрезеровании щуп движется по образующей копируемого контура, а вращающийся инструмент повторяет это движение, в результате чего получается копия шаблона.

Когда фрезеруют объемную деталь, копирующий наконечник сканирует 3-х мерную модель и заставляет фрезу двигаться по эквидистантной (подобной) траектории. Характер движений копировальных станков бывает 2-х видов:

• Шаблон и обрабатываемая заготовка неподвижны, режущая головка перемещается в продольном направлении, снимая за один двойной ход некоторый объем материала.
• Шаблон и заготовка (одна или несколько) вращаются, а фреза перемещается в радиальном направлении по копиру. В результате чего повторяет профиль копируемого сечения. При этом режущий узел или деталь равномерно передвигают вдоль продольной оси изделия.

Частным видом копировально-гравировальных работ является фрезерование рисунков или орнаментов по шаблону, представляющему собой наклеенную бумажную копию, распечатанную на принтере.

В качестве программы для создания рисунка можно использовать AVTOCAD, Компас, Word, Paint и другие. Чтобы не прорвать бумагу, в копирующий наконечник вставляют мягкую вставку (дерево или пластик).

Выбор компоновки самодельного станка

Что нужно знать, приступая к разработке своего оригинального устройства.

Однако, если рельеф крутопадающий, то ось инструмента необходимо дополнительно поворачивать, чтобы обеспечить лучшие условия для обработки. То есть, уже получается 4 оси. В некоторых случаях потребуется 5 и более осей. Представляя в голове технологию обработки, следует предусматривать все возможные ситуации. После изготовления станка внести дополнительные движения может оказаться проблематичным.

Наконец, станок необходимо скомпоновать таким образом, чтобы управляющие усилия были минимальными. Это означает, что подвижные узлы должны быть как можно легче. Подумайте — какую компоновку лучше выбрать: горизонтальную или вертикальную. Во-первых, от этого зависит удобство работы, а также загрузки и выгрузки обрабатываемых деталей. Во-вторых, при вертикальной компоновке стружка падает сразу на пол или в корыто, а не скапливается на основании или в механизмах станка.

Фрезерную головку следует выбирать максимально высокооборотную. Это является важным фактором, влияющим на качество обработки (уменьшается высота гребешков от фрезы).

Несколько примеров

Пантограф

Фото 1 : станок для вырезания букв.

Применяется для плоской резьбы. В основе его конструкции лежит геометрическая фигура — параллелограмм. Одно из свойств этого механизма заключается в том, что узловые точки во время движения описывают эквидистантные кривые. Причем, если звено удлинять, то его конечная точка будет проходить большее расстояние. Это свойство позволяет использовать механизм для масштабирования.

На фото видно, что общая длина с копирующим наконечником на конце примерно в 2 раза длиннее стороны параллелограмма. Это означает, что механизм увеличивающий. Если наконечником копировать какую-либо фигуру, фреза в 2 раза ее уменьшит. Это позволит снизить погрешности копира. Не стоит забывать, что рисунок или шаблон при этом выполняется увеличенным.

Для изготовления пантографа потребуется покупной фрезер и несколько сухих досок. По-видимому, дешевле не бывает.

Станок с плоскопараллельным механизмом

Фото 2: контурное фрезерование

Область применения — также контурное фрезерование.

В отличие от пантографа, криволинейная траектория получается путем сложения 2-х взаинмо-перпендикулярных движений. 3-я ось служит для внедрения фрезы в толщу детали. Груз на противоположном конце поворотной рамы предназначен для уравновешивания системы.

Обратите внимание на небольшой изъян конструкции: груз лучше устанавливать на резьбовую шпильку, чтобы предусмотреть возможность регулировки.

Станок для объемного фрезерования

Фото 3: объемное фрезерование

В нижней части станины расположены 2 поворотных узла крепления копира и заготовки.

Фрезерная головка установлена на уравновешенной качающейся раме, которая при работе передвигается по взаимно перпендикулярным направляющим.

Вместо подшипников линейного перемещения или втулок скольжения, как в предыдущем устройстве, здесь используются роликовые каретки. Достоинством конструкции является открытое основание, благодаря чему облегчается удаление стружки.

Дупликарвер-2

Фото 4: станок для плоскорельефной и скульптурной резьбы

Серийный станок для плоскорельефной и скульптурной резьбы. Образец простоты: про такие конструкции говорят — две палки, две скалки. Имеет 5 управляемых осей:

• 4 поворота (боковые рычаги, поворотная рама, головка, рабочие столики);
• поперечное перемещение головки.

Продольное движение получается сложением 2-х поворотов: рычагов и рамы. В качестве силовой головки используется немецкий фрезер мощностью 500 Вт и с частотой вращения шпинделя 10 — 30 тысяч оборотов в минуту. Легко переносится одним человеком (вес — 28 кг).

Дупликарвер-3

Фот 5: обработка длиномерной объемной резьбы

К предыдущему станку добавлены еще 2 направляющих скалки (дополнительная линейная ось), а поворотные рабочие столики располагаются вертикально. В результате стало возможным обрабатывать длинномерную объемную резьбу.

Ниже показаны некоторые чертежи, которые могут быть полезными при изготовлении самодельного устройства.

Чертеж 1 — устройство пантографа

Чертеж 2 — схема фрезера, установленного на пантографе

Чертеж 3 — каретка для установки фрезера на плоско-копировальном устройстве

Видео: презентация самодельного копировального станка

Копировальный станок с ЧПУ своими силами — возможно ли это

Все рассмотренные выше устройства имеют ручное управление, то есть, несмотря на повышение производительности, человек остается прикован к механизму. Подобная работа довольно однообразна и утомительна. В массовом и крупносерийном производстве используют копировально-фрезерные станки, оснащенные числовым программным управлением (ЧПУ). Вся работа на таком оборудовании сводится к загрузке заготовок и снятию готовых изделий. В качестве примера на фото показан подобный станок.

От обычного фрезерного станка с ЧПУ копировальный отличается наличием программирующей системы. Традиционный станок с ЧПУ работает от управляющей программы, составленной оператором в системе, например, ARTCAM, по 3-D модели, которую разрабатывает на стадии проектирования инженер-конструктор. Если же изделие создано скульптором или дизайнером, его необходимо предварительно оцифровать, то есть создать 3-D модель. Эту работу выполняет инженер-программист.

Для тех, кто собирается заняться своим бизнесом, изготавливая поделки из дерева, а также для профессиональных столяров-краснодеревщиков изготовленный своими руками копировальный станок явится большим подспорьем. Его можно с успехом применять с целью художественного оформления загородной усадьбы, хозяйственных построек, детских площадок и других сооружений. Ювелирная, казалось бы, работа будет выполняться играючи и с высоким качеством.

Пантограф (токоприёмник)

Панто́граф (токоприёмник типа пантограф, пантографный токоприемник) — токоприёмник с подъемным механизмом в виде шарнирного многозвенника, обеспечивающим вертикальное перемещение контактного полоза. [1]

Пантограф служит для обеспечения надёжного электрического соединения с контактным проводом контактной сети электрического подвижного состава железных дорог (электровоза, электропоезда, в том числе их электросекций), трамваев.

Название пантографа произошло от похожего на него по форме устройства для копирования чертежей (от греч. παντ  — всё, греч. γραφ  — писать).

Содержание

Устройство пантографа

Пантограф имеет контактный полоз, закреплённый на подвижных устройствах — каретках. Каретки упруго закреплены на верхних рамах пантографа. Верхние рамы через систему рычагов шарнирно крепятся к нижней раме. Нижняя рама пантографа через изоляторы жёстко закреплена на крыше.

Все части пантографа находятся под полным напряжением контактной сети. Ток протекает и через шарнирные соединения пантографа, для уменьшения переходного сопротивления в соединениях и электрокоррозии все шарниры имеют гибкие медные шунты. Для подъёма и опускания пантографа на трамваях используется механический привод (например, с верёвкой в кабину на советских трамваях или электропривод с дистанционным управлением на современных иностранных и российских трамваях), на электропоездах и электровозах — пневматический.

На электровозах пантографы устанавливаются на каждой секции, но не менее двух на электровоз. То есть на односекционных электровозах — два (для избыточности). [2] На электровозах постоянного тока может устанавливаться по два пантографа на секцию, потому что более низкое, чем при переменном токе, напряжение в контактной сети обуславливает более высокие токи при трогании и разгоне. Поэтому при плохом контакте между контактным проводом и контактным полозом токоприёмника может возникать электрическая дуга, что создаёт опасность пережога контактного провода.

На электропоездах и электросекциях устанавливается по одному пантографу на моторном вагоне каждой секции. Трамваи обычно имеют по одному токоприёмнику на моторный вагон. (Но встречаются и исключения, например вагон типа 71-88Г. Современные многосекционные трамваи также, если надо, могут комплектоваться двумя токоприемниками.)

Провод подвесной контактной сети, предназначенной для использования транспортными средствами, оборудованными пантографом, укладывают не строго вдоль пути движения, а с небольшим зигзагом. Это препятствует неравномерному износу контактного полоза пантографа.

Практика использования пантографа

На электровозах, имеющих два или более пантографа, при движении обычно поднимают задний по ходу пантограф. Это может быть связано с несколькими соображениями:

• При поломке пантографа он падает назад по ходу движения. Пантограф обычно расположен на крыше локомотива около кабины управления, в то время как на крыше над машинным отделением обычно расположено крышевое оборудование (детали системы охлаждения, реостаты, ресиверы и пр.). При падении переднего по ходу движения пантографа назад он может повредить крышевое оборудование, что может привести к потере локомотивом возможности двигаться своим ходом. В то же время задний по ходу пантограф при поломке падает на крышу неиспользуемой кабины управления, где обычно нет жизненно важного оборудования.
• Если машинист при движении заметит неисправность контактной сети, угрожающую поломкой пантографа (например, обрыв струны подвески контактного провода), у него будет больше времени на опускание заднего пантографа, чем переднего.
• Локомотив при движении создаёт перед собой зону сжатия воздуха, из которой воздух истекает в стороны и вверх. Воздух, движущийся вверх, приподнимает контактный провод, и за счёт этого для переднего пантографа создаются худшие условия контакта, чем для заднего. (Значение этого фактора возрастает с увеличением скоростей движения.)

На многосекционных локомотивах, электропоездах и электромотрисах нет необходимости поднимать пантограф на каждой секции или моторном вагоне, так как секции соединены между собой высоковольтной шиной, проходящей по крыше или по сцепке. Поэтому поднимают лишь столько пантографов, сколько необходимо для обеспечения нормального токосъёма и безопасности контактного провода от пережога.

На мощных электровозах постоянного тока, потребляющих большой ток и имеющих более одного токоприёмника на секцию (например, ЧС200, ВЛ15, 2ЭC10 «Гранит»), во время наибольшего энергопотребления (при трогании и разгоне) могут быть подняты все пантографы для обеспечения большего количества точек токосъёма. После разгона передние по ходу пантографы опускают.

Полупантограф

Полупантограф (название в английском языке — single arm pantograph) или асимметричный токоприемник — внешне выглядит, как половина обычного пантографа. Преимущества полупантографа перед обычным пантографом таковы:

• Меньшая масса.
• Колебания полупантографа при движении меньше раскачивают элементы контактной сети, что обеспечивает лучший прижим полоза токоприёмника к контактному проводу и, таким образом, лучший токосъём. Это особенно важно при скоростях движения свыше 60—70 км/ч.
• Требуется меньше места на крыше, что облегчает размещение крышевого оборудования. Некоторые виды электрического подвижного состава, рассчитанные на работу с несколькими системами электропитания (многосистемные), имеют разные пантографы для разных видов питающего тока.
• Меньшая материалоёмкость.
• Требуется меньшая мощность привода для подъёма и опускания полупантографа.

Однако есть у полупантографа и недостаток — меньшая прочность. Известны случаи, когда хозяйства, неспособные поддерживать подвижной состав и контактную сеть в надлежащем состоянии, переоборудовали полупантографы в пантографы.

Трамвайный пантограф

Если железнодорожные пантографы стали применяться уже на самых первых электрических железных дорогах, то трамвайные пантографы появились не сразу. До массового распространения трамвайных пантографов довольно широко были распространены трамваи со штанговыми и бугельным токоприёмниками. (Показательно, в частности, то, что некоторые города продолжают эксплуатировать трамваи со штанговым токоприёмником, несмотря на то, что пантограф намного надёжнее штангового приёмника.)

Пантограф против штанги

Первые трамваи с пантографами появились в США в 30-е годы. До этого в США безраздельно господствовал штанговый токоприемник, использовавшийся и во многих других странах Америки и некоторых странах Европы. Но штанговый токоприемник обладает следующими недостатками:

• нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе (подобная проблема существует и в современных троллейбусных системах, так как троллейбус не может эксплуатировать пантограф);
• подвержен риску схода с контактного провода, — сход современных троллейбусных токосъемных штанг, являющихся потомками трамвайных токосъемных штанг, с проводов контактной линии по сей день событие довольно частое;
• сравнительно трудноуправляем, — разработка дистанционного управления токосъёмными штангами, особенно троллейбусными, — нетривиальная задача, до сих пор водитель троллейбуса часто вынужден вручную опускать и поднимать токосъемные штанги);
• сравнительно громоздкий, — в опущенном виде трамвайная штанга или две троллейбусные штанги занимают половину крыши трамвайного вагона или кузова троллейбуса соответственно.

Пантограф ото всех этих недостатков свободен. В частности:

• сравнительно компактен и в опущенном виде занимает во много раз меньше места, чем штанга;
• не нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе, — трамвайная контактная сеть в результате конструктивно сравнительно проста и, как следствие, более надежна;
• пантографом сравнительно легко управлять, — в простейшем случае пантограф управляется (опускается и поднимается) посредством управляющего тонкого троса, пропущенного в кабину машиниста, также сравнительно проста проблема дистанционного (например, посредством электропривода) управления пантографом.

Пантограф также симметричен относительно направления движения — допускает движение в обоих направлениях с одинаковой скоростью. Штанговый токоприемник (любой) таким свойством не обладает. То есть, и трамвай со штанговым токоприемником, и троллейбус могут достаточно быстро ехать только вперед, но назад и тот, и другой могут ехать только сравнительно медленно. Трамвай же с пантографом может одинаково быстро ехать и вперед, и назад. Последний фактор обуславливает тот факт, что практически все современные двусторонние трамваи оснащаются только пантографами (или полупантографами). Естественно, пантограф практически вытеснил штангу, и подавляющее большинство современных трамваев используют пантографы или полупантографы. Трамваи же со штанговыми токоприёмниками сохранились лишь в очень небольшом количестве городов, где они, помимо транспортной функции, вкупе с городской архитектурой выполняют декоративную функцию.

Пантограф против бугеля

Бугельный токоприемник обладает многими (но не всеми!) преимуществами пантографа перед штанговым токоприемником. То есть, как и пантограф, бугель не нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе и не подвержен риску схода с контактного провода. Как и при использовании пантографа, при использовании бугеля трамвайная контактная сеть получается конструктивно сравнительно простой (отсутствуют за ненадобностью стрелки на контактном проводе) и, как следствие, более надёжной. На этом фоне в Европе, сделавшей ставку на бугельный токоприёмник ещё на заре электрического трамвая как вида транспорта, преимущества пантографа перед бугелем поначалу замечены не были. Более того, достаточно долгое время (как это наблюдалось, например, в СССР) трамваи с бугелями и трамваи с пантографами эксплуатировались одновременно одними и теми же трамвайными системами. Но бугель, как и штанговый токоприемник, сравнительно трудноуправляем, — трамвайный пантограф в простейшем случае довольно легко управляется посредством простого тонкого троса, пропущенного в кабину машиниста, тогда как бугелем так управлять из кабины машиниста просто физически не получится. Частично уравнивает шансы пантографа и бугеля дистанционное управление (с электроприводом, например), но электропривод для управления бугелем требуется более мощный, чем для управления пантографом. Также, как и штанговый токоприемник, бугель сравнительно громоздкий — в опущенном положении бугель занимает половину крыши трамвайного вагона. Сыграло свою роль и отсутствие необходимости переделки контактной сети при отказе от бугеля в пользу пантографа. В результате пантограф одержал победу и над бугелем — в настоящее время бугельный токоприёмник используют только поддерживаемые в исправном состоянии старые трамваи, используемые в большинстве случаев лишь для экскурсионных поездок.

Автомобильный пантограф

Компания Siemens разрабатывает грузовик с гибридным двигателем использующий пантограф. [3] Использование пантографа (в отличие от штанги в троллейбусах), не требует остановки для подсоединения/отсоединения от сети.

Как выбрать хороший пантограф? Идеальная стойка для микрофона с Aliexpress

Вам интересно узнать, почему стойки для микрофона с Aliexpress лучше чем некоторые дорогие пантографы именитых брендов? Давайте разберемся, почему красивый настольный пантограф Blue Compass абсолютно бесполезен и не стоит своих денег

Содержание

Зачем нужна стойка для микрофона?

Во-первых, пантограф позволяет максимально близко приблизить микрофон к источнику звука, благодаря чему качество записи звука будет наилучшим.

Во-вторых, пантограф можно закрепить на приличном отдалении от ненавистного всеми нами “звука” клавиатуры, но можно пойти еще дальше и закрепить пантограф не на столе, а например на полке, что позволит полностью убрать вибрации передаваемые на микрофон при печати на клавиатуре.

И в третьих, пантограф максимально компактный. Храниться он в сложенном положении, в котором занимает очень мало места, так как вся его рабочая длина складывается по принципу “ножниц”.

Самое главное при выборе пантографа

Дело в том, что при всем разнообразии пантографов которые можно найти на Aliexpress стоит обращать внимания именно на детали. На первый взгляд по конструкции и цене они практически одинаковы.

Так вот, на что действительно стоит обратить внимание при выборе пантографа — это скоба его крепления. У некачественных пантографов она будет хлипкая и как ни затягивай винт на скобе, она будет выгибаться и надежно закрепить стойку так и не выйдет. А вот повредить саму поверхность такой скобой можно запросто.

Обращайте внимание на скобу, которая крепит пантограф Нужна прочная скоба, более плотная

Поэтому стоит выбирать пантограф с крепкой скобой которая обеспечит надежное крепление к поверхности и тем самым гарантирует сохранность поверхности от повреждений во время эксплуатации пантографа.

Комплектация настольной стойки-пантографа с Aliexpress

Пантограф Maono на ALIEXPRESS — цена на момент публикации $14.86

В комплект входят:

• Сама стойка-пантограф.
  
• Крепление для динамических микрофонов.
  
• Металлическая скоба для крепления.
  Вес пантографа без креплений чуть больше 300 грамм, а вместе со скобой менее 500 грамм.

Микрофонная стойка только для микрофона?

По сути, пантограф — это база под крепления не только лишь микрофона. Данный пантограф с легкостью выдерживает микрофоны весом более полукилограмма. Также при наличии необходимых креплений и переходников на стойку можно установить что угодно, например:

1. Лампу для освещение;
2. Фотокамеру для съемки;
3. Телефон или планшет;
4. Поп-фильтр, паук держатель или любой другой аксессуар для микрофона.

Так же при наличии дополнительных креплений, можно закрепить все имеющиеся провода на пантограф, а при их отсутствии все равно можно самому закрепить провода при помощи липучек.

Подготовка и регулировка стойки перед использованием

После того как вы закрепили свою стойку-пантограф на поверхности стоит перейти к ее регулировке. Пантограф оснащен регуляторами жесткости хода, которое можно ослабить или подкрутить, благодаря чему можно выбрать оптимальную подвижность для веса того устройства которое на нем установлено. Такой же регулятор есть и перед микрофоном, советую сразу затянуть его посильнее, а вот регулятор на скобе сильно затягивать не советую, потому что можно погнуть ножку, но если затянуть слабо то на ножке пантографа появится проточки.

Все недостатки пантографа за 100$ от Blue Compass

Начнем со скобы данного пантографа, она качественно выполнена и надежно крепится к поверхности также имеется резиновая подкладка. Сама стойка выглядит стильно хоть и массивна и, честно говоря, в самой стойке и кроется основной недостаток данного пантографа. Зафиксировать ее в нужном вам положении практически невозможно, она то и дело норовит выпрямиться и регуляторы жесткости закручены по максимуму тоже не спасают от этой беды. Как и ослабление винта у основания стойки, который регулирует общую жесткость.

Возможно, если на нее повесить килограммовый микрофон, то она себя проявит, но вот производитель уверяет, что стойка предназначена максимум для килограмма, но вот в чем загвоздка, все что полегче не может достаточно нагрузить эту стойки для ее фиксации. Поэтому можно смело утверждать что Blue Compass — это не рабочая лошадка, которую ожидали бы получить за такие деньги, а скорее пантограф для понтов.

Заключение

Подводя итог, хочется сказать, что хороший пантограф в хозяйстве всегда пригодится, то микрофон привесить для стрима, чтобы было удобнее, либо свет дополнительный, камеру, телефон, поп-фильтр… Экспериментируйте, находите то, что нужно именно вам и не переплачивайте за понты