Jak funguje kopírovací stroj?

Kopírovací frézka patří k výrobnímu zařízení pro výrobu malosériových výrobků s vysokou úrovní opakovatelnosti. Princip činnosti a zařízení jsou podobné fréze, která při podávání a změně úhlu opracovává díly a obrobky rotujícím nástrojem. Stroj může využívat frézy různých tvarů a několik možností organizace přísunu nástroje k obrobku. Na rozdíl od běžného routeru kopírovací stroj reprodukuje daný díl podle šablony s určitou přesností.

Obsah

1. Konstrukce kopírovacích frézek
2. Aplikace kopírovacích frézek
3. Princip činnosti kopírovacích frézek
4. CNC na kopírovacích frézkách a OC
5. Klasifikace a princip výběru zařízení

Konstrukce kopírovacích frézek

Reprodukce vzorku dílu se provádí mechanickým zkopírováním šablony nebo čtením pomocí CNC modulu připojeného k aktuátorům. Hlavní části frézovacího kopírovacího zařízení:

• vřeteno s pohonem pro instalaci rotačního nástroje (zařízení) a elektromotorem s jednotkou řízení rychlosti otáčení;
• pantograf nebo kopírka spojující vřeteno s nástrojem a snímací prst v přímém kontaktu s obrobkem;
• pohony kopírky (pantografu) – elektromechanické, hydraulické, krokové pro CNC stroje;
• reléová řídicí skupina, zajišťující přesnost pohybu kopírky a nástroje;
• v závislosti na modelu může být stroj vybaven pevným nebo otočným stolem pro upevnění a podávání dílu;
• některé modely využívají jednotky a pohony pro vzájemný pohyb obrobku a nástroje ve více rovinách.

V důsledku interakce pohonů a dalších částí zařízení dochází ke kontaktu mezi obrobkem a rotující frézou, jejíž pohyby zcela reprodukují obrys šablony v jedné nebo více rovinách.

Aplikace kopírovacích frézek

Rozsah použití fréz s kopírovacím zařízením pokrývá široké spektrum možností a úkolů. Vzhledem k přesnosti reprodukce vzoru a vysoké opakovatelnosti zařízení je možné jej použít k výrobě dílů a přířezů z různých materiálů od kovu po plast a překližku.

Použije-li se kopírka s takzvaným pantografem, pak je možné škálovat vyrobené polotovary podle společné šablony. Ve výrobě, kde je kladen zvláštní důraz na přesnost reprodukce obrysů dílů, je tento typ zařízení považován za nejúčinnější. Vzhledem k široké škále možností je obtížné vyjmenovat hlavní oblasti použití, ale lze uvést zajímavé příklady:

• výroba vrtulových listů pro lodě a letadla;
• výroba komplexních konfiguračních kontaktů pro průmyslové automatizační systémy a elektroinstalace;
• výroba drobných výrobků pro domácnost a průmyslové použití podle šablony – panty, západky, přířezy pro řezání čepelí a rukojetí nožů;
• výroba nábytkových dílů z překližky, kompozitu a kovu;
• výroba kusových dílů pro automobilové a lodní motory pro restaurování, turbínové lopatky a ventilová sedla.

Princip činnosti kopírovacích frézek

Princip kopírování závisí na složitosti a designu modelu. V jednoduché verzi se prst kopírky pohybuje operátorem po okraji šablony a rám s nástrojem sleduje jeho pohyby.

Pro výrobu objemových forem se používají složitější zařízení, u kterých lze ze šablon a výkresů načíst do CNC souřadnice jednotlivých bodů. Pro domácí nebo domácí použití postačí podomácku vyrobený stroj s diagonálně pohyblivým rámem. V průmyslu se upřednostňují modely s pohony kopírek a vícevřetenovými hlavami. Pro reprodukci koncové části kovového, dřevěného nebo kompozitního dílu s řeznými drážkami je vhodný stroj se dvěma souřadnicovými liniemi X a Y v zařízeních s pohyblivým otočným stolem a složitou dráhou posuvu nástroje.

CNC na kopírovacích frézkách a OC

Za povšimnutí stojí především možnosti využití CNC kopírovacích frézek. Se zavedením systémů řízení výroby DPA se vytváří struktura, která umožňuje organizovat práci skupiny strojů a výrobních linek, jejichž přesnost a rychlost interakce je několikanásobně vyšší než ruční kopírování z fyzické šablony.

Možnosti použití CNC při kopírování obrobků pomocí routeru:

• kopírka prochází po šabloně, souřadnice bodů pořízených během průchodu jsou zpracovány a načteny do paměti stroje jako obraz připravený k reprodukci;
• obrázky předem převzaté ze šablon jsou načteny do paměti CNC modulu, operátor si může vybrat ten, který potřebuje v souladu s úkolem;
• do paměti CNC modulu se načte zpracovaný a digitalizovaný výkres, podle kterého se zhotoví zkušební šablona pro následné kopírování;
• K programování a vytváření obrázků se používá kopírovací zařízení, které není připojeno k aktuátoru – obrázek šablony je načten do systému a může být přenesen do stroje nebo skupiny strojů pro současné zpracování.

Hlavní podmínkou pro provádění operací zůstává přítomnost šablony, která je uznána jako splňující požadavky technických specifikací. Načítání lze organizovat z flash disku, přes porty rozhraní z PC nebo vyhrazené kopírky. Použití CNC vám umožňuje kompenzovat významnou nevýhodu kopírovacích strojů – zařízení obvykle tráví spoustu času podél obrysů šablony. Při načítání obrázku lze rychlost operací výrazně zvýšit zpracováním několika obrobků najednou vysokou rychlostí.

Klasifikace a princip výběru zařízení

Kopírovací frézky jsou obvykle klasifikovány podle několika kritérií:

• počet kopírovacích os (rovin) – rovinný stroj (dvourozměrná šablona) nebo objemový;
• zařízení nástrojové jednotky – počet vřeten, schopnost měnit nástroje pro provádění různých operací;
• typ kopírky – normální pro reprodukci s přesnými rozměry nebo pantograf pro měřítko;
• možnosti podávání – mobilita nástroje, přítomnost nakloněného nebo otočně naklápěcího stolu pro složité obrobky.

Při výběru kopírovací frézky je důležité zvážit:

• počet rovin (os) pro kopírování a polohování nástroje;
• schopnost zpracovat součást s několika nástroji na jednom vřetenovém bloku;
• schopnost polohovat obrobek změnou polohy stolu;
• typy pohonů kopírky, pantografu, akčního členu.

Všechny tyto ukazatele přímo ovlivňují pracovní schopnosti a rychlost výroby polotovarů. Mezi běžné modely patří kopírovací frézky Griggio VFK-810, Chinese MX-5068, Taiwanese Winner LH-1000. Značek je mnoho, takže seznam nebo vytvoření TOP 10 kopírovacích frézek není naším úkolem.