Содержание

1. Разновидности
2. Как какую делать
3. G-образные
4. F-образные
5. Угловые варные
6. Столярные клещи
7. Ваймы
8. Обжимной захват
9. Винтовой прижим
> Обсуждение

Бухают мастера-кустари. Простите, ведут задушевную беседу. У одного вместо сакраментального «Вася, ты меня уважаешь?» с языка срывается «Вась, а сколько бы ты рук себе хотел?» Тот призадумывается: «Сколько? Да кто ж его знает… Ну, сколько там по работе надо…»

Рук, понятно, чтобы придержать, прижать, подхватить, и пр. Поэтому такого вспомогательного инструмента, как временные съемные зажимы различных видов – струбцины – мастеровому человеку всегда не хватает. Не хватало и во времена, когда эти самые струбцины стоили копейки. Сейчас за хорошую струбцину могут запросить и поболее 1000 руб. При том, что теперь и в мелком штучном производстве широко распространены электроинструмент, электро- и газосварка, склеивание под давлением и др. технологии, требующие надежного удерживания деталей на время рабочего процесса. Назначение настоящей статьи – рассказать читателю, как в домашних условиях изготавливается струбцина своими руками. Желательно – из подручных материалов с минимальной потребностью в сварочных и токарных работах.

Примечание: по-английски струбцина cramp (винтовая), bar clamp (пружинно-рычажная) или просто clamp, аналогично тому, как отвертку (screw driver) зачастую обзывают просто screw. Человек, неплохо знающий разговорный английский, но незнакомый с особенностями технического (это очень разные языки), услышав что-то вроде «Give me screw driver», скорее всего не поймет, чего от него хотят. Тем более, что малообразованные англоязычные артикли чаще всего «глотают». Вдруг вам доведется оказаться в подобной ситуации, прислушивайтесь: «the screw» (именно отвертка) означает инструмент, а «a screw» – какой-то резьбовый метиз (винт, шуруп), который им крутят.

Разновидности

Целью данной публикации не является соорудить нечто вроде энциклопедии монтажных зажимов – их много видов, а патентов на новые, «супер-супер», еще больше. Наша задача – показать, какие из струбцин более всего надобны в домашней мастерской, и как лучше всего сделать струбцину, не тратя много материала и времени.

Наиболее употребительные в кустарном производстве виды струбцин показаны на рис:

1. G-образная (G-cramp; G-clamp) – самая остая, надежная и дешевая из струбцин общего назначения. Недостатки: долго затягивается и может провернуть склеиваемые детали, если шарнир упора некачественный или неухоженный. Последнее довольно существенно: не схватившийся клеевой слой неплохая смазка, а разнимать и вновь сжимать склеиваемые поверхности нежелательно, прочность высохшего стыка от этого резко падает. Кроме того, обычная G-струбцина плохо держит круглые детали, поэтому для фиксации труб либо круглого профиля для сварки или пайки встык используется специальная трубная струбцина (см. след. рис.). Собранный из обычной конструкционной стали s=(2,5-4) мм, такой варной зажим обеспечивает надежную фиксацию труб до d(120-150)х(1,5-4) мм.
   

   Струбцина для сварки и пайки труб встык

2. F-образная (F-cramp). Быстрозажимная, действует по принципу заклинивания скользящего упора в положении мертвой точки. Дожим до прочного закрепления обеспечивается чаще всего винтовым зажимом, как в G-образной. Еще более «мягкий» и быстрый зажим, но менее надежный, дает курково-эксцентриковый зажимной механизм, см. далее. Наиболее универсальная и широко распространенная из струбцин. Главный недостаток – от вибраций и толчков в работе может саморасклиниться и отпустить. Или, наоборот, заклинивается намертво, а при расклинивании ударом молотка (см. далее) «выстреливает» либо струбцина, либо деталь. Для приспособления под сварку труб встык непригодна: губки от косвенного нагрева ведет, стык труб разъезжается.
3. C-образная (C-clamp, fixing tongs). Достаточно узко специализированный инструмент. Основное назначение – сжимание склеиваемых деталей. Простые C-струбцины выполняются с пружинным зажимом. Курково-рычажный зажим позволяет точно устанавливать силу прижима.
4. Угловые струбцины для сварки линейных деталей (труб, профилей) под заданным углом. Вполне устоявшегося специального англо-американского термина нет. Чаще других употребляются welding clamp и dead-lock clamp.
5. Вайма (joiner’s bench) – столярная струбцина для сплачивания щитов из досок, реек и брусьев, сборки узлов из фасонных деталей (напр. перил с балясинами). На след. рис. показана рельсовая вайма; бывают еще реечные и трубные, см. далее. Учтите, что в продаже под названием «трубная струбцина» идут трубные ваймы, а зажимы для сварки/пайки кругляка встык нужно искать по запросу «варная струбцина».
6. E-образная (E-clamp). Узкоспециализированный инструмент для кромления столярных излений на клею. Если нужно аккуратно подклеить кромку на существующей ценной мебели/в интерьере, без E-струбцины трудно обойтись.
7. O-образная или ленточная, или обжимной захват (loop stay, loop brace). Пользуются ленточными струбцинами чаще всего столяры-виртуозы и мебельщики-реставраторы. Если за качественно отреставрированный старинный венский стул можно выручить до $1000 и более, то за самую малость перекошенный или хлябающийся дадут в лучшем случае 15-20 тех же самых. Рамку для большой картины или фотографии сделать без ленточной струбцины тоже не так-то просто.
8. Рычажно-плунжерная (precision clamp). Под нажатием на курок плунжер (толкатель) с зажимным упором плавно двигается вперед. Курок отпущен – плунжер фиксируется поджатой пружиной кулисой, становящейся в положение мертвой точки. Повторное нажатие освобождает кулису и еще продвигает плунжер. В хорошей рычажно-плунжерной струбцине можно надежно зажать куриное яйцо, не повредив его скорлупы. В домашней мастерской такая точность зажима вряд ли когда понадобится, но вдруг – неплохая прецизионная струбцина получается из монтажного пистолета для туб с силиконом и т.п. вязкими составами. В проем (окно) для горловины тубы без проблем устанавливается неподвижная губка, а подвижная насаживается на шток вместо штатного толкателя. При необходимости то и другое можно снять и пользоваться инструментом по прямому назначению.

Как какую делать

Любую из описанных выше струбцин можно изготовить самостоятельно в домашней мастерской. Столярные струбцины делаются из металла – деревянные станина и губки инструмента не выдержат противодавления материала детали(ей), зажим ослабнет уже во время работы, а сама струбцина придет в негодность. С варными и паечными струбцинами и так понятно: только металл; дерево – горючий материал.

Столярные струбцины для работ с ценным деревом либо изделиями лучше делать деревянными, но можно пользоваться и металлическими с проставками из фанеры или ровной драни. Струбцины для склеивания в пласть (на толстые заготовки из нескольких тонких) лучше использовать деревянные, даже если клеится металл или пластик – деревянные губки дают более равномерное распределение давления по плоскости и, соответственно, лучшее качество склейки. Хрупкие детали (стеклянные и т.п.) сжимаются для склеивания только деревянными струбцинами.

G-образные

Станины G-струбцин фабричного производства выполняются литыми. В гараже или сарае, даже в кузне на своем участке, организовать сталелитейку нельзя. Поскольку G-струбцины как самые «хваткие» применяются преимущественно в слесарно-сварочных работах с довольно длинными и/или тяжелыми деталями, то и самодельную G-образную струбцину нужно делать из металла на сварке или цельной.

Мастера-умельцы часто сваривают себе струбцины из листовой стали, поз. 1 на рис.:

Самодельные G-образные струбцины

Видимо, копируя профиль станин заводских изделий, что в данном случае неправильно. Профили литых станин струбцин показаны на поз. 2. Обратите внимание на зализы и галтели (показаны стрелками). Сглаживание профиля необходимо во избежание концентрации механических напряжений: они «любят» углы и щели, как постельные клопы. Но сварочный шов не работает, как галтель! Нет, струбцина скорее всего не сломается и не погнется. Однако отдачей зажатой детали станину немного поведет, и добиться точной фиксации будет трудно, причем не исключается и проворот детали при затягивании зажима.

Вполне надежны самодельные струбцины из отрезков швеллера (поз. 3). Недостатки – трудоемки, несоразмерно тяжелы сравнительно с шириной захвата. Резать швеллер на станины струбцин можно, если вам нужно будет сжимать детали очень сильно. Оптимальный вариант станин струбцин для обычных работ – из профильной трубы квадратного сечения, поз. 4. В зависимости от типоразмера и толщины стенок заготовки струбцины из профтрубы можно делать на ширину захвата до 1 м и более, см. видео:

Видео: струбцины из профильной трубы

Примечание: об изготовлении самого ответственного узла G-струбцины – винтового зажима – см. в конце, поскольку он применяется и в струбцинах других типов.

G-E

Разновидностью G-струбцины является поджимная, которую условно можно бы назвать GE-струбциной. Поджимные струбцины хорошо известны строителям маломерных судов из дерева, однако будут весьма полезны и в малом деревянном строительстве (напр. дачного или каркасного дома, хозблока и т.п.).

Чертежи поджимной струбцины и способ их применения показаны на рис.:

Чертежи и порядок применения поджимных струбцин

К примеру, при зашивке, скажем, ригеля (стропильной конструкции) крыши каждая следующая доска сначала плотно прижимается к предыдущей, а уж затем крепится к стропильным балкам. Соответственно, надежность и долговечность всего кровельного пирога намного возрастают.

F-образные

Устройство F-струбцины, так сказать, в полном комплекте, показано на след. рис.:

Устройство F-образной струбцины

В ходе использования башмак двигают по направляющей, пока пятка не коснется детали. Тогда большим пальцем руки сдвигают собачку или нажимают на нее (в зависимости от конструкции фиксатора), при этом башмак заклинивается на направляющей. Тогда деталь дожимают поворотом рукояти винтового зажима, или отводя курок эксцентрикового прижима. Расфиксация и разжимание – в обратном порядке.

Городить сложный фиксирующий механизм в самодельной F-струбцине особого смысла нет. Тогда для заклинивания башмака нажимают на его внутренний обушок, или слегка бьют туда легким молоточком, если струбцина мощная, широкозахватная. Как правило, ползун саморасклинивается уже при разжатии винта или вбросе курка в гнездо. Если же башмак заело, расклинивают его легким ударом по наружному обушку со стороны упора (в направлении, обратном заклинивающему).

Слева на след. рис. даны чертежи быстрозажимной F-струбцины с губками из дерева. В центре – внешний вид инструмента, а справа – порядок пользования им. Размеры пересчитаны из дюймовых; их можно округлить до ближайших целых мм.

Чертежи, внешний вид и порядок использования F-струбцины с губками из дерева

Основное назначение данной струбцины – прижим при склеивании в пласть. Предпочтительный материал губок – клен, вяз, граб, бук, дуб или др. древесина, сочетающая в себе высокую прочность и вязкость; из такого дерева делают, например, упорные гребенки фуговальных и копировальных станков по дереву. О других вариантах самодельных быстрозажимных струбцин см. подборку видео:

Видео: самодельная F-образная струбцина

Видео: эксцентриковая струбцина

Видео: быстрый зажим – струбцина своими руками

Угловые варные

Угловая струбцина для сварочных работ должна быть полностью металлической. Высокой точности фиксации деталей и стабильности (устойчивости) их позиционирования в данном случае не требуется: сварка не относится к точным работам, и достаточно пары-тройки прихватов, чтобы зажим можно было снимать и доваривать без него. Зато струбцина должна накладываться (или в нее вкладываться) на круглые и профильные трубы, а также на цельные профилированные длинномерные заготовки. «Нежный» зажим тоже ни к чему.

Исходя из этих соображений, лучший материал для станины сварочной струбцины – стальной уголок толщиной от 3 мм, поз. А на рис.:

Угловые зажимы для сварочно-паечных работ по металлу

Замыкание угла в треугольник поперечной стяжкой намного увеличит прочность струбцины, а добавив на поперечину еще пару зажимов, получим фиксатор для сваривания под углами 90 и 45 градусов, поз. Б. Зажимы однозначно винтовые: эксцентрик, во-первых, не удержит тяжелый длинномер; во-вторых, от нагрева в работе может просто-напросто испортиться.

Столярные клещи

Деревянные временные задимы используются в столярном деле так же широко, как стальные в слесарно-сварочном. В силу особенностей основного конструкционного материала столярные струбцины выполняются почти исключительно C-образными (струбцины-клещи).

Самое мощное из столярных зажимных устройств – струбцина-крокодил, поз. 1 на рис.:

Разновидности столярных струбцин

Губки из дуба, вяза, бука, граба, ореха. Резьбовые пары – от М12. Зажимать детали «крокодилом» дело хлопотное, поэтому вместо него нередко пользуются шарнирной винтовой C-струбциной, поз. 2. Ее «челюсти» можно переклеить из фанеры, и только накладки («губы») наклеить из прочного дерева. Вместо фасонной гайки возможно использовать обычную шестигранную, запрессовав ее в рукоять в тисках; в таком случае рукоятку нужно делать из клена, бука или вяза; дуб при запрессовывании может расколоться.

Струбцины-крокодилы используются для надежной фиксации достаточно больших и тяжелых деталей. При склеивании сильного прижима не нужно, зато струбцин нужно много, не менее 3-4 на 1 пог. м клеевого шва. Поэтому столярные струбцины для склеивания делаются чаще всего фанерными. Каждая «челюсть» переклеивается из 3-х или иного нечетного количества слоев. В одной из «челюстей» с выступом будет средний слой, а в противоположной – два крайних; таким образом, и при помощи стальной шпильки, образуется шарнир. Прижим – пружинный (поз. 3 на рис.), и из подручных эластичных материалов, поз. 4.

Выпиливать и подгонять заготовки фанерных струбцин-крокодилов дело трудоемкое, но в распоряжении современного умельца оказывается отличный заменитель – обрезки ПВХ труб большого диаметра. Разрезное кольцо из трубы, пара деревянных палочек, столько же обрезков садового шланга, и струбцина для прижима при склеивании готова, поз. 5. Дешево и сердито. Еще о струбцинах из дерева см. ролики:

Видео: струбцины из дерева своими руками

Ко второму советуем перейти на YouTube и почитать комментарии, там есть советы по делу.

Ваймы

Доски/рейки/брусья сплачивали в щиты еще столяры Древнего Египта; кстати им был уже известен и токарный станок по дереву. Но если вы пошерстите наставления по столярке и рекламные материалы 100-120 летней давности, то обнаружится, что тогда на мебель для бедных шла древесина качества, по теперешним временам, элитного. И то, в заказах на производство (поштучное) оговаривается «по мере поступления материала». Это первое. Второе – вкусы изменились. Сегодняшние заставляют вспомнить эпоху рококо – наши современники предпочитают нечто «натурально», вычурное; если возможно – уникальное. То и другое обстоятельство не могло не сказаться на конструкциях вайм – специальных столярных струбцин для склеивания по кромке длинномерных пиломатериалов, что и есть сплачивание.

Если вам захотелось сделать, например, простую кухонную табуретку «как бабушкина», и у вас есть для этого прямослойные, без сучков и свилей доски, то вполне возможно обойтись традиционной самодельной ваймой, поз. 1 и 2 на рис.

Архаичные (традиционные) и современные ваймы

Но если вы задумали сплотить щит наподобие того, что на рис. 3 (а красиво, все-таки), то усилие прижима понадобится на порядок большее – ведь теперь доски нужно не просто прижать, но буквально вдавить друг в друга, и так, чтобы вся сборка не вспучилась и не вывернулась.

Именно такого рода сплачивание производится современными ваймами. Упомянутая в начале рельсовая вайма – дорогое удовольствие, причем на щит для столешницы их нужно не менее 5-6. Равноценного самодельного эквивалента, к сожалению, нет, но трубные и реечные ваймовые упоры (поз. 3) продаются и сдаются в аренду по приемлемым ценам. Достаточно мощная реечная вайма может быть собрана на отрезке стальной профильной трубы, поз. 4. Если же нужно на скорую руку склеить в кромку пару небольших досок, то мини-вайму для этого можно соорудить из негодной ножовки по металлу, см. след. рис.

Мини-вайма из слесарной ножовки

Об иных конструкциях самодельных вайм см. сюжет:

Видео: ваймы своими руками

Обжимной захват

Ленточные обжимные струбцины (обжимные захваты, O-струбцины) в практике домашних умельцев используются редко. Но вспомнить о них заставляет не технологическое обстоятельство: 3000 руб. за фирменную это еще дешево. Между тем ничуть не худшая O-струбцина может быть изготовлена собственноручно.

Понадобится для этого прежде всего плоская текстильная стропа и 4 антабки к ней. Угловые прижиму, губка и ползун винтового прижима – из дерева и ДВП, слева на рис. Порядок использования имеет некоторые особенности (между прочим, такие жа и для самых дорогих фирменных).

Самодельная обжимная струбцина для мебельно-столярных работ

Допустим, нам нужно собрать серию одинаковых фоторамок. Если разных – переналадку инструмента придется делать под каждую. Если же нет, то:

• Детали изделия первоначально собирают всухую, без клея.
• Выкладывают на плаз (ровную плоскость) и по отметкам на нем выставляют углы по 90 градусов.
• Обводят петлей стропы, расставляют прижимы по углам.
• Передвигая антабки, добиваются слабого равномерного натяжения ветвей стропы (справа на рис).
• Понемногу затягивают прижим, следя за углами изделия.
• Если какой-то из углов расходится, то в его сторону нужно подать немного стропы, продергивая через соттв. антабки.
• Наладку обжимной струбцины считают законченной, если удается прижимом свести все угловые зазоры «в ниточку» – больше крутить винт не нужно.

Теперь, если делается серия изделий, после склеивания одного винт ослабляют, вставляют следующее (уже с клеем в углах), затягивают прижим «до ниточек», и т.д.

Винтовой прижим

Самое неприятное при пользовании струбциной – если поджимная шайба (пятка) заедает на шарнире и начинает прокручивать деталь. Струбцину тогда приходится снимать, переустанавливать, а мелкая деталюшка может и поломаться.

Во избежание подобной ситуации пятки струбцин фабричного производства сажаются на шаровой упор, слева на рис.:

Конструкции винтовых прижимов струбцин

Сделать его самостоятельно нереально: кроме прецизионной токарки, нужен еще металл, сочетающий в себе высокую прочность и вязкость. Поэтому прижимные узлы самодельных струбцин выполняются чаще всего чашечными под винт с шайбой (чертежи справа там же). Подобная струбцина требует регулярного ухода: пятку прополаскивают в керосине 2-3 раза, пока не перестанет выделяться муть истертого металла. Затем на стык пятки с винтом подпускают 2-3 капли веретенки, часового масла и т.п. жидкой смазки.

О резьбе

Резьбовые пары заводских струбцин, как известно, со специальной резьбой – прямоугольной или трапецеидальной увеличенного шага. Мастеру-любителю, скорее всего, придется использовать кусок резьбового прутка и обычную гайку с метрической катаной резьбой. Чтобы прижим не заедал, нужно, во-первых, гайку пройти вторым метчиком соотв. типоразмера. Если резьба крупнее М12, то последовательно вторым и третьим метчиками. Пруток аналогично проходится плашкой 2-3 раза, пока плашка (лерка) от удара пальцем по водилу воротка не начнет свободно «бегать» по резьбе. Во-вторых, резьбовую пару нужно также регулярно протирать ветошью с керосином и смазывать любой консистентной смазкой для машин и механизмов.

Примечание: если гайка наваривается на станину металлической струбцины, то резьбу в ней приходится фактически нарезать заново – исходную от сварки сильно ведет.

В заключение даем видео обзор различных конструкций поджимных шайб для самодельных струбцин:

Видео: поджимные шайбы для струбцин

Содержание

1. Дефекты гибки
2. Главные правила
3. Как гнуть?
4. Что гнуть?
5. Выбор прототипа
6. Описание конструкций
7. В заключение
> Обсуждение

Обустраивая хозяйство, рано или поздно сталкиваешься с необходимостью изогнуть трубу. В городской квартире – реже, но тоже. Цены на трубогибочные инструменты и приспособления, что продажные, что арендные, не то чтобы непомерны, но, мягко говоря, не радуют. Поэтому желающих сделать трубогиб своими руками более чем достаточно, а назначение настоящей публикации – помочь им подыскать подходящую для своей конкретной цели конструкцию и дать действенные практические рекомендации по ее изготовлению.

Мастера-любители делают самые разнообразные установки для сгибания труб, от простейших приспособлений до настоящих гибочных станов, см. рис.:

Самодельные трубогибы

Но немалая часть самодельных трубогибов гнет по принципу «как вышло, так и будет». Вместе с тем те, кому довелось видеть внутренности самолета или ракеты, наверняка обратили внимание на пучки и хитросплетения труб, гнутых, порой самым причудливым образом, чисто и ровно «как так и было». Но никаких «высокосмических» секретов в соотв. производственном оборудовании нет. На аэрокосмических заводах гнутьем труб занимаются рабочие низших разрядов или вовсе ученики. Секреты – в правильных пропорциях некоторых особенностях изготовления трубогибочных станков и устройств и в выборе подходящего для определенной работы их типа. В данной статье эти «секреты» раскрываются, с упором на трубогиб для профильной трубы, поскольку, с одной стороны, именно профтрубы нужнее всего в частном хозяйстве, а с другой – их гибка существенно сложнее, чем круглых.

Примечание: далее в статье рассматривается холодная плоская производственно-технологическая и, частично, декоративно-художественная гибка. Так что, если вы горите желанием наладить в собственном сарае массовое механизированное производство, ну, скажем, гиперболических змеевиков для самогонных аппаратов, то – см. где-то еще.

Дефекты гибки

На военных советах принято прежде всего докладывать о противнике. Так что и мы «разбор полетов» начнем с того, чего нужно избежать.

Типичные дефекты гнутья труб показаны слева на рис.:

Дефекты сгибания круглых и профильных труб

Для бытовых и др. трубопроводов общего назначения допустимы тянучка и волна, вместе уменьшающие площадь просвета трубы не более чем на 10% в самом узком месте. На трубах для газов и хладоагентов любая тянучка и, особенно, волна, нежелательны, т.к. там могут оказаться микротрещины. Волна, пусть и небольшая, недопустима в трубчатых силовых элементах строительных конструкций и механизмов, поскольку резко и непредсказуемо уменьшает их несущую способность.

Характерный дефект гнутья прямоугольных профтруб – «пропеллер» (в центре на рис.), когда труба в процессе гибки закручивается по оси. Арку или полуарку, согнутую с «пропеллером», исправить до пригодности в дело чаще всего невозможно. Причина «пропеллера» – несимметричное распределение технологических нагрузок во время гибки, и гибочное оборудование для профильных труб должно обеспечивать их правильно растекание по заготовке.

Еще один характерный дефект, но уже круглых тонкостенных труб из мягких металлов (меди, алюминия) – «плюшка» (справа на рис.), наружный и/или внутренний продольный рубец; чаще всего при этом на глаз заметно и сплющивание трубы, откуда и название. Микротрещина в «плюшке» где-то обязательно да будет. Хроническая протечка в домовом водоразборе или теряющий фреон кондиционер это не дешевая «запара», а утечка из топливного трубопровода просто опасна. Строительные конструкции, включающие трубчатые элементы с «плюшкой», склонны к внезапному разрушению. Причина «плюшки» гнутых труб – неправильный выбор и/или настройка трубогиба.

Главные правила

Основные причины дефектов изгибания труб – неправильный (чаще – слишком малый) радиус изгиба и короткий технологический хвостовик («хвост»), расстояние от ближайшего к изгибу конца трубы до его начала. «Хвост» нужен не только для надежного закрепления трубы, «хвост» еще и поглотитель отдачи технологических напряжений. Совершенно правильный трубогиб может дать волну или брак (паразитный изгиб).

Правила выбора радиуса изгиба трубы R_ИЗГ и длины технологического хвостовика L сведены в табл.:

«Хвост» нужен в начале изгиба, т.е. труба заправляется в трубогиб с некоторым избытком на выходе. Значения R_ИЗГ рассчитаны на бездефектное сгибание. Если же допустимые дефекты (см. выше) приемлемы, то R_ИЗГ можно уменьшить на ступень след. образом:

• Если разница реального и ближайших табличных значение поперечника трубы П более 10%, значения исходных расчетных величин вычисляем интерполяцией. В противном случае – берем ближайшее.
• Приводят табличный R_ИЗГ к относительной величине r_ИЗГ, т.е. выражают его в диаметрах трубы D или ее высотах H.
• Для труб диаметром до 10 мм из r_ИЗГ вычитают 1.
• Для труб диаметром от 11 до 15 мм из r_ИЗГ вычитают 0,85.
• Для труб диаметром от 16 до 24 мм из r_ИЗГ вычитают 0,75.
• Для труб диаметром от 25 до 40 мм из r_ИЗГ вычитают 0,65.
• Для труб диаметром более 40 мм из r_ИЗГ вычитают 0,5.
• Переводят относительный r_ИЗГ обратно в численный (миллиметровый) R_ИЗГ.
• От полученного значения R_ИЗГ берут ближайшее практически удобное большее.

Пример: нужно выгнуть из стальной трубы 24х24х1,5, т.е. уже относящейся к тонкостенным, сложные полуарки для цветочного домика или шалаша. Строение нежилое, легкое, сложная полуарка несущей конструкцией не является (см. далее), т.е. «водопроводно-бытовые» волна и тянучка приемлемы. Берем данные для трубы H=25. По табл. находим r_ИЗГ = R_ИЗГ/H = 80 мм/25 мм = 3,2. Вычитаем поправку (для трубы H=25!): 3,2 – 0,65 = 2,55. Переводим обратно в миллиметры (снова по табличному H=25!): 2,55х25 = 63,75 мм. Т.е., если взять новый радиус изгиба 65 мм вместо «бездефектного» 80, то подбор гибочного приспособления и работа упростятся, возможности художественного выражения формой строения увеличатся, а видимых в готовом строении и/или опасных дефектов не будет.

Примечание: для некоторых типов трубогибочных устройств, напр. дорновых и 3-роликовых, см. далее, начальный (стартовый) «хвост» вроде бы не нужен. Но его роль в данном случае играет еще не изогнутый остаток заготовки, поэтому обрезать исходную трубу заранее точно в размер нельзя, выйдет брак. Отрезок на единичное «бесхвостое» изделие, напр. завиток для холодной ковки, вырезается в запасом на «задний хвост» такой же, как «передний». Запас идет в отход, поэтому изделия без прямых отрезков в начале и/или в конце лучше гнуть партиями последовательно из одной трубы, тогда в отход пойдет только самый последний «хвостик».

Просто – радиус

Конкретный трубогиб разрабатывается под радиус изгиба в определенных пределах. Но для выбора прототипа конструкции сразу нужно знать только его очень обобщенное значение:

1. на малые радиусы R_ИЗГ<5D (или 5H);
2. на средние радиусы 5<R_ИЗГ<20 D или H;
3. на большие радиусы 20D(H)<R_ИЗГ;

Как гнуть?

Имеются в виду факторы качества изгиба:

• Чистый (бездефектный) или нет – приемлемы ли допустимые дефекты.
• На домонтаж – искажения профиля изгиба не существенны, лишь бы лег в траншею/штробу/на опоры. «Хвосты» (прямые концы) изогнутого участка подрезаются в размер, т.е. отрезок трубы на гибку вырезается с запасом, который идет в отход.
• В размер – искажения профиля также не существенны, но «хвосты» при монтаже должны встать на место с заданной точностью. Так гнут заранее отмеренные части трубопроводов из дорогостоящих материалов: медные трубки для опусков газопроводов, части сплит-систем кондиционеров, трубчатые детали производственного оборудования. Напр., некоторые эксклюзивные ликеры получают в дистилляторах, парожидкостный тракт которых серебряный.
• По профилю на домонтаж – профиль изгиба выдерживается с заданной точностью; может подгоняться по месту вручную. Гибка производится с технологическими «хвостами» на подрезку по месту. Строительные конструкции, декоративные детали архитектурных форм.
• По профилю в размер – детали из ценных металлов производственного оборудования, приборов, машин и механизмов, которые при монтаже должны встать сразу на место или с минимальной подгонкой в точно установленных пределах.

Что гнуть?

В смысле – какого вида изгибы вам нужны? Это второй фактор, определяющий тип необходимого для данной работы трубогиба.

В хозяйственно-бытовой сфере чаще всего возникает необходимость в след. видах изгибов труб (см. также рис.):

Виды изгибов труб

• Общего назначения – разного рода распределительные трубопроводы, вентиляционные устройства, вводы проводных коммуникаций, детали производственного оборудования, машин, механизмов, и т.п. Гибка более всего в размер или на домонтаж по малым; реже – по средним радиусам. В деталях водопроводов и вводных устройств приемлемы допустимые дефекты. Изгибы частей газо- и паропроводов, деталей технических устройств по умолчанию бездефектные, если в ТУ на изделие не указано иного.
• Строительные дуги – трубчатые изогнутые детали строительных конструкций, способные длительное время нести эксплуатационную нагрузку без опасности внезапного разрушения. Гибка почти исключительно по профилю в размер по большим радиусам, изредка – по средним. В ЛПХ самый востребованный вид такого рода деталей – арки из профтрубы для теплиц и др. хозпостроек. Из допустимых дефектов приемлема тянучка не более чем на 5% площади сечения просвета трубы.
• Архитектурные формы – радиус изгиба знакопеременный (то в одну, то в другую сторону) от малого до большого. Из-за «провалов» профиля изгиба несущая способность много ниже, чем у строительных дуг сопоставимых размеров. По той же причине возможно внезапное разрушение не изношенной детали. Гибка – по профилю на домонтаж; редко – в размер. Область применения преим. легкие нежилые сооружения для ландшафтного дизайна: беседки, альковы, цветочные коридоры и тоннели, декоративные шпалеры, заборы, и т.п. В конструкциях жилых и временно обитаемых сооружений применяются только совместно с дополнительными несущими элементами. Допустимые дефекты приемлемы, чаще всего даже на 20-25% площади просвета.

Выбор прототипа

По всему комплексу указанных выше показателей производится выбор трубогиба определенной конструкции. Из доступных или частично доступных для самостоятельного изготовления таковыми являются приспособления, инструменты и станки для изгибания труб:

1. ручной гибочный рычаг – гибка на средние и большие радиусы круглых труб со стенками нормальной толщины. Тонкостенные трубы плющит и мнет, на профильных дает «пропеллер» при незначительном качании рычага вбок. Непременно дает допустимые дефекты. Изгиб на домонтаж или, с дополнительным контрольным шаблоном, по профилю на домонтаж. Прост, дешев, энергонезависим. Постоянной производственной площади для размещения не требуется. Мобилен: можно переносить вручную на дальние расстояния. Низкая производительность, высокая трудоемкость изгиба и утомляемость работника. Достаточно высокие требования к физической силе, квалификации, выносливости и добросовестности оператора. Сфера применения – единичные нестандартные части строительных конструкций;
2. гибочная плита (доска) – подобна рычагу, но для малых и средних радиусов. Мобильность вручную ограничена стройплощадкой. Производительность выше, а трудоемкость, утомляемость и требуемая квалификация работника ниже, чем для рычага. Применяется преим. в ходе строительных работ для изготовления на площадке частей трубопроводов и трубчатых вводных и/или вентиляционных устройств;
3. гибочный шаблон (кондуктор) – обладает свойствами, похожими на таковые гибочного рычага, но предназначен для изгибания труб тонкостенных, из мягких металлов и профильных. Возможен бездефектный изгиб по профилю в размер. Очень низкая производительность (особенно – по стальным трубам) вследствие «отстоя» на релаксацию металла, см. далее. Если некуда торопиться (скажем, зимой к летнему строительному сезону), может заменить вальцовый трубогиб. Возможно также изготовление многорадиусных архитектурных форм (с контршаблоном). Требуемая квалификация работника в обработке металла – начальная;
4. роликовые (обкатные) трубогибы – ручная гибка труб до 30-40 мм по радиусному профилю на домонтаж и в размер. Радиусы изгиба – малые. Сложность и трудоемкость изготовления невысокие. Отдельной производственной площади не требуется, требования к квалификации оператора минимальные. Производительность невысокая. Возможен бездефектный изгиб тонкостенных труб из мягких металлов. Мобильны вручную. Преим. область применения – изгибы общего назначения (см. выше) в ходе слесарных и ремонтно-строительных работ. Сложность и трудоемкость самостоятельного изготовления невысокие;
5. арбалетные (обжимные) трубогибы – по свойствам похожи на роликовые, но повышенной производительности для круглых труб из мягких металлов со стенками средней толщины. Возможна оперативная перенастройка по ходу работы. Мобильны ограниченно (перевозятся авторанспортом) или устанавливаются стационарно. Самостоятельное изготовление неоправдано, см. далее. Чаще всего применяются при монтаже домашних и квартирных медных и алюминиевых трубопроводов. В производственных условиях – для выполнения изгибов общего назначения на стальных трубах диаметром до 60 мм;
6. дорновые (обводные) трубогибы – также похожи на роликовые, но возможен изгиб с переменным радиусом без стартового хвостовика. Требования к физической силе работника достаточно высокие. Основное назначение – изготовление мелких фрагментов архитектурно-декоративного назначения и для художественной ковки. Сложность и трудоемкость изготовления своими силами весьма высокие.
7. вальцовые (прокатные или протяжные) трубогибочные станки – высокопроизводительная гибка любых труб по большим и средним радиусам. Устанавливаются стационарно в специально подготовленном помещении или на оборудованной площадке; реже – перевозятся к месту работы. Гибка – бездефектная по профилю; возможно – по профилю в размер. Основное назначение – производство радиусных строительных дуг из профтрубы до 80 мм шириной.

Описание конструкций

Изложенного выше материала достаточно для предварительного выбора конструкции необходимого для данной конкретной работы трубогибочного оборудования. Для уточнения к окончательному решению даем более развернутые описания.

Рычаг

Устройство ручного гибочного рычага – проще некуда, см. рис. Однако таким вот примитивным приспособлением века и тысячелетия выгибались детали, порой ставящие в тупик и современных технологов. Трубу можно уложить и просто на землю, подложив под нее деревянные чурбачки и закрепив вбитыми в грунт скобами. Работать рычагом лучше с придерживающим заготовку подсобником, сверяясь в ходе гибки по заранее подготовленному шаблону.

Ручной гибочный рычаг для труб

Плита

Гибочная плита (опорно-упорный ручной трубогиб) известна так же давно, как и рычаг. Конструкция в некотором роде гениальная: в качестве гибочного рычага используется сама изгибаемая труба, а вместо «дырки» (хомута на рычаге) его противоположность – прочный опорно-упорный штырь или несколько их. В общем, все по законам Мерфи: если никак не получается, как надо, попробуй сделать все наоборот.

Устройство гибочной плиты понятно по рис. (слева):

Гибочная плита (опорно-упорный ручной трубогиб) и ее “грунтовая” модификация для изготовления дуг каркаса теплицы

Наиболее употребительная разновидность – 4х4. На плите можно делать на доомонтаж (с допустимыми дефектами) все общеупотребительные изгибы. Мешающие упоры просто снимаются; недостающие подставляются. Шаг установки опорно-упорных штифтов берется таким, чтобы между ними входила самая толстая из используемых труб. Бетонную плиту можно залить прямо на грунт в каком-то непотребном месте стройплощадки, напр. где будет фундамент сарая (внутри, не под лентой!) или, допустим, выгребная яма. Марка готового раствора – от М250; армирование не менее чем 2-ярусное. Лунки до штифты формируются деревянным палками, обернутыми пленкой или обильно смазанными солидолом (хуже). Штифты для бетонной плиты нужно делать с хвостовиками длиной в толщину плиты; можно применять и простые круглые штифты из отрезков толстостенной трубы или стального прутка.

«Земляная» модификация гибочной плиты показана в центре и справа на рис. Опоры/упоры – вбитые в грунт трубы или деревянные колья. На таком «станке» можно за раз выгнуть до 5-6 тепличных дуг из трубы до 16х15х2. Важная особенность: трубу нужно обводить по упорам медленно, в несколько приемов, иначе вследствие отдачи напряжения возможен брак – обратная волна. Пленка на ней будет все время протираться, а качественно смонтировать поликарбонатное покрытие вряд ли получится. Уложенные дуги оставляют в «станке» на сутки (лучше – до недели), чтобы остаточные напряжения в металле трубы «рассосались» (релаксировали) и профиль дуг не «сплеснул» за допустимые пределы.

Примечание: на основе гибочной плиты можно сделать универсальный опорно-упорный ручной станок для гибки труб и прутков, см. видео:

Видео: самодельный универсальный гибочный станок

Кондуктор

«Земляная гибочная плита» это уже в сущности гибочный шаблон – кондуктор. По цельным кондукторам гнут трубы на средние и большие радиусы (поз. А и Б на рис.); возможно, с переменным радиусом изгиба. В таком случае концы заготовки на шаблоне стягивают на время релаксации металла сдвоенной тетивой, которую туго закручивают вставленным посередине куском прутка.

Гибка труб по кондуктору

Гибка по кондуктору возможна без использования производственной площади, если повесить шаблон на стену. Тогда фиксацию заготовки делают струбциной и ручной лебедкой (поз. В). Возможна гибка по знакопеременному радиусу, для этого трубу в вогнутостях профиля зажимают контршаблонами. О гибке труб обводкой по кондуктору см. также сюжет:

Видео: кондуктор для холодной ковки от А до Я своими руками

Слово и вальцах и роликах

Сердце всех описанных далее трубогибочных инструментов и приспособлений – профилированные ролики и вальцы. Именно эти детали в первую очередь определяют качество изгиба. Если хороший на вид станок гнет трубу 20х40х2 по радиусу 2 м с волной и/или «пропеллером» – на 99% виноваты неправильные вальцы.

Профили, размерные параметры и установочные соотношения для вальцов и роликов трубогибочных устройств показаны на рис.:

Профили, размерные параметры и установочные соотношения для вальцов и роликов трубогибочных устройств

Канавки и гребни в ручьях (рабочих желобах) роликов/вальцов для профильных труб нужны для рассредоточения технологических напряжений таким образом, чтобы исключить «плюшку» на изгибаемых сторонах и общий «пропеллер». Ширина пазов и гребней в ручьях вальцов для широких труб (справа на рис.) – в пределах 5-10 мм. Для гарантии от «пропеллера» этого еще недостаточно, см. далее. Внизу на рис. показано и устройство рычага-рукояти для ручных роликовых трубогибов. Ролики от выпадания фиксируются гайками за резьбовые хвостовики осей, но вжимание оси в косой паз при повороте рычага намного уменьшает способность ролика «пустить волну». Если сделать пазы с шагом 20 мм (по соображениям прочности), то, имея 2-4 сменных малых ролика разных диаметров, можно достаточно оперативно перенастраивать инструмент на R_ИЗГ где-то в пределах 20-120 мм с шагом 10 мм, чего для практических целей вполне достаточно. Численно выраженные размеры к рис. даны в табл:

А вот что для вальцов трубогиба для дуг из профтрубы не обязательно, так это «космическая» точность – в работе прикатаются до зеркала, как рельсы под колесами поезда. Поэтому, во-первых, вальцы трубогибочного станка для мелкого профиля на большие радиусы (самое то для тепличных дуг) можно набрать из фанерных дисков (см. рис.). Тогда радиус вальцов по ручью R должен быть не менее (0,2-0,25) R_ИЗГ, иначе труба может «слизать» ручей, и станок заклинит, а заготовка будет «запорота».

Трубогибочный станок с фанерными вальцами

Во-вторых, долговечные стальные вальцы/ролики на малые и большие радиусы можно сделать без токарки:

Видео: ролики для трубогиба без токарки

или

и даже без сварки и токарки:

а вальцы простого трубогиба для тепличных дуг в ручной протяжкой – из подшипников:

Роликовые

Ручные обкатные трубогибы бывают 3-роликовые (с прижимным роликом) и 2-роликовые (со скользящим упором трубы). Ролики там и там нужны точеные по профилю (точность – обычная машиностроительная), поэтому, понятно, 3-роликовый трубогиб (см. рис. ниже) обойдется дороже, но, если не рвать рычаг резко, на минимальном для данной трубы R_ИЗГ даст чистый бездефектный изгиб. Рабочее усилие на рычаге 3-роликового трубогиба меньше, чем на рычаг инструмента с упором, но 3-роликовая гибка в размер невозможна – труба заметно тянется за обводным роликом, поэтому заранее отмеренные ценные заготовки гнут на отводы и калачи 2-роликовым.

Устройство и чертежи 2-х вариантов двухроликового ручного трубогиба

Устройство 2-роликового трубогиба показано слева на след. рис., а в центре и справа даны чертежи 2-х его вариантов для слесарных, хозяйственных и монтажно-ремонтных работ: настольного и съемного для установки в тиски. Обратите внимание: пользоваться съемным трубогибом с горизонтальной плитой много удобнее. Поэтому к исподу плиты многие любители крепят Т-образно уголки от 60х60х3 и так зажимают приспособление в тиски. Но – только если их губки стальные или из серого либо белого инструментального чугуна. А сейчас в продаже полным-полно красивых, как шоколадки, тисков из сырого чугуна. От сравнительно небольшого усилия наперекос из губки отламываются очень даже хорошо.

Устройство трехроликового ручного трубогиба

Примечание: дополнительно, как собственноручно сделать без токарных работ роликовый трубогиб для профильных труб, см. видео:

Видео: простой трубогиб за 2 часа без токарки

Арбалетный

Трубогиб арбалетного типа это по сути гибочный пресс, действующий по принципу продавливания заготовки между парой точеных профилированных роликов, являющихся в данном случае матрицей пресса. Поэтому ручные арбалетные трубогибы с реечным храповым приводом редкость: на 3-4 сгибе медной трубы-десятки рука уже устает. Большая часть арбалетных трубогибов снабжается гидроприводом с подкачкой от руки или электронасоса. Скажем сразу: делать самому арбалетный трубогиб особого смысла нет. Причина не точеные ролики и/или гидравлика, но его главная часть: пуансон (башмак). Нужное для его изготовления оборудование разместить дома или в гараже и запитать от бытовой электросети совершенно нереально. Если же найти старый изношенный башмак (а их нужно несколько), то вместо более-менее приличного изгиба пойдет рвань да дрань. Поэтому назначение данного раздела – более помочь читателю  выбрать подходящий арбалетный трубогиб из имеющихся в продаже или под аренду.

Арбалетные трубогибы

Оправдано может быть только самостоятельное изготовление стационарного арбалетного трубогиба (поз. 1 на рис.) на старте микропредприятия соотв. профиля. Набор башмаков и автодомкрат от 10 тс для него обойдутся в разы дешевле готовой единицы оборудования, тем более, что домкрат можно снимать для использования по назначению. На такой случай примерные размеры рамы установки приведены на поз. 2; ее металл должен держать усилие разрыва от 10 тс, а сдвиговое прим. до 7 тс. Но учтите: делать можно будет только сравнительно небольшие детали. Чтобы перегнуть посредине под 90 градусов 6-м трубу, весь станок нужно будет приподнять над полом более чем на 1,7 м. Что означает: высокий потолок, прочная опорная конструкция и подмости для оператора. А с точки зрения надзорных органов – работа на высоте, которая требует особого лицензирования.

Если же вы намерены купить гибочный арбалет (вариант торгового наименования), то лучше брать с двойной угловой рамой и в полном комплекте (поз. 3): докупать потом башмаки/ролики/правила поштучно обойдется в 2-4 раза дороже. Нежелательно брать инструмент с прямой рамой (поз. 4), такой дает тянучку, что заметно и на рекламном фото. Ряды установочных отверстий роликов должны быть расположены с изломом прим. на 150^о, вершина которого должна приходиться на центр кривизны башмака на его рабочем выходе. Тогда гибка под 90^о будет чистой, а, если приемлемы допустимые дефекты, то можно согнуть и калач.

Правильное расположение установочных отверстий обводных роликов в раме арбалетного трубогиба

Что же касается «дешевых» инструментов с одинарной рамой и скользящими упорами (поз. 5), то это откровенно-коммерческая халтура. Усилие изгиба – сотни кгс или тонны, и уход изгиба от плоскости («задир усов») из-за перекоса рамы может достигать 3-5 мм/м, причем по краям изгиба идет волна. Это еще не так страшно, поначалу инструмент гнет удовлетворительно. Но вскоре покрытие скользящих губок изнашивается, их металл омедняется, и на изгибе идут задиры, а то и «плюшка» с видимыми трещинами. В общем, такой инструмент – для продажи, но не для долгой регулярной работы.

Дорновые

Дорном называется гибочный шаблон (кондуктор), к которому заготовка не прижимается, но обводится по его ручью. Применяются дорновые (обводные) трубогибы, во-первых, если изгиб малого радиуса должен быть максимально чистым и точным. С этой целью ручной привод делается храповым с понижающей передачей или электрогидравлическим. Ручные рычажные дорновые трубогибы используются, во-вторых, если нужен недорогой инструмент для быстрой гибки  более чем на 90^о с удовлетворительным качеством (заготовки скоб, калачи, змеевики).

Устройство и принцип действия ручного дорнового трубогиба с поворотным кондуктором и шестеренчато-храповым механизмом показаны слева на рис.:

Обводные трубогибы с поворотным кондуктором

Покупной ручной обводной трубогиб с неподвижным кондуктором (в центре) нужно выбирать по тем же критериям, что и арбалетный: мощная устойчивая конструкция, прикатка заготовки к шаблону роликами (вверху в центре). На производстве достаточно широко применяются дорновые гибочные станки с электрогидравликой (справа на рис.) для очень точной и чистой гибки в размер по профилю (возможно, переменной кривизны). Дополнительный к прижимному «висячий» (паразитный) ролик служит гасителем вибраций. Электромотор через зубчатую передачу вращает кондуктор и одновременно гидронасос, от которого работает гидроцилиндр, прижимающий ролики с точно заданным усилием.

Вальцовые

Прокатные (протяжные, вальцовые) трубогибочные станки известны также в 2-х вариантах определенного назначения: с неподвижным и ломающимся столом. Те и другие, ручные и с машинным приводом, устанавливаются стационарно либо выполняются возимыми автотранспортом для использования по месту производства работ. Применяются, как правило, для гибки по большим радиусам профильных труб прямоугольного сечения, однако можно гнуть и круглые трубы. Дуги из кругляка выходят гнутыми немного винтом (по пологой спирали), но этот дефект в данном случае (круглая труба) вполне исправим в ходе монтажа. Но «винт» профтрубы обязательно пойдет и с «пропеллером», который на круглой трубе просто незаметен.

С неподвижным столом

Вальцовые трубогибы с неподвижным столом гнут профтрубы по большим радиусам без дефектов точно по профилю. Технологические «хвосты» заготовки на старте и в конце процесса не нужны, т.е. возможна гибка по профилю в размер. Однако профиль единственный: циркульная (однорадиусная) дуга. В целом такие гибочные станки – оптимум для массового производства несущих арок теплиц, навесов, гаражей и пр. хозпостроек, в т.ч. на выезде у заказчика.

Устройство вальцового трубогиба показано на рис.:

Устройство вальцового трубогиба с неподвижным столом

Слева вверху – его принцип действия: заготовка укладывается на нижние вальцы и поджимается до нужного радиуса изгиба верхним, затем вальцы приводятся во вращение, пока не выйдет «задний хвост». Нижние вальцы – одинаковые, это обеспечит симметричное растекание технологических напряжений и, соотв., чистый бездефектный изгиб. Верхний валец обычно делают диаметром в 1,5-2,5 раза больше, чем у нижних, это ускоряет прокатку, не увеличивая существенно рабочего усилия. Приобретая или проектируя самодельный трубогиб такого типа, проследите, чтобы на нем были шкала радиусов изгиба, а установочные пазы нижних вальцов – косые «обратной елочкой» (показано зелеными стрелками). Без шкалы радиусов придется испортить несколько заготовок, а вальцы в прямых пазах, поперечных или продольных (см. ниже), могут вследствие биений или смещения «пустить волну». В работе – берегитесь несимметричной установки или смещения вальцов, тогда никакая их правильная профилировка не спасет от «пропеллера». Чертежи вальцового трубогиба для профтруб до 45 мм по широкой стороне даны на рис.:

Чертежи вальцового трубогиба с неподвижным столом

Недостаток данной конструкции – установка нижних вальцов в прямых продольных пазах, лучше бы предусмотреть косые, как показано на врезке там же. Оперативность перенастройки станка заметно не снизится, зато несимметрия и сбои настройки в работе исключаются.

Еще о приводе

Симметрия приводного усилия также важна в первую очередь «от пропеллера». Симметричное расположение вальцов в данном случае еще не вполне достаточная мера.

Для симметричного растекания технологических напряжений ведущий валец также должен быть расположен симметрично относительно ведомых, т.е. привод станка нужен на центральный (верхний) валец. Если же, напр., по эргономическим соображениям, привод просто перенести на нижний валец (слева на рис.), то станок рано или поздно (или сразу же) даст «пропеллер» и, возможно, волну на больших радиусах.

Неправильное и правильное выполние привода вальцового трубогиба

В таком случае ведущими нужно сделать оба нижних вальца, синхронизировав их жестким вторичным приводом, напр. цепным, в центре. А лучше всего сделать все вальцы одинаковыми и синхронизировать все 3. Прокатка несколько замедлится, но ее неустранимые дефекты будут исключены. Если же заменить рычажный ворот штурвалом, как на рис. в начале раздела, да потяжелее, чтобы работал и как маховик, то гибка пойдет – «хоть для ракеты».

С ломающимся столом

Рабочий стол вальцового трубогиба данного типа состоит из 2- частей: неподвижной и подвешенной на шарнире. «Висячая» часть подпирается домкратом, и на ней устанавливается исходящий нижний валец. Таким образом точно и плавно выставляется радиус изгиба трубы. Конструкция получается довольно громоздкой и тяжелой, поэтому устанавливается только стационарно.

Распределение технологических напряжений заготовки в трубогибе с ломающимся столом изначально немного асимметрично. Простая мера борьбы с этим – одна-единственная, организационная: не крутить привод слишком быстро, выжимая производительность. Зато, во-первых, можно гнуть не только на большие, но и на средние радиусы: пределы регулировки R_ИЗГ в трубогибе с ломающимся столом много шире. Это обстоятельство существенно и при неподвижном столе, поэтому некоторые мастера-механики делают вальцовые трубогибы с неперемещаемым верхним вальцом, а установку R_ИЗГ производят подъемом исходящего реечным механизмом, см. рис.:

Регулировка радиуса изгиба вальцового трубогиба перемещением исходящего вальца

Во-вторых, располагая квалифицированным помощником, можно гнуть с плавно переменным радиусом, напр., стрельчатые полуарки: один крутит привод (или регулирует электрический), а второй подкачивает домкрат. А зачем лишняя красота? Настоящая красота лишней не бывает. К примеру, теплицы на стрельчатых арках более чем актуальны в северных регионах, где Солнце и летом-то не поднимается высоко. Прим. +15-20% прибавки урожая и 10-12% экономии на освещении это уже красота экономическая, материально очень ощутимо выражающаяся.

Устройство, приблизительные размеры и некоторые конструктивные особенности вальцового трубогибочного станка с ломающимся столом показаны на рис.:

Устройство и размеры трубогиба с ломающимся столом для профтрубы

Установка ведомых вальцов скользящими в продольных пазах – довольно-таки ценная находка. Расширение диапазона регулировки R_ИЗГ это, как говорится, еще семечки: раздвигая нижние вальцы несимметрично от верхнего, можно компенсировать асимметрию растекания напряжений. В принципе, потратив массу времени и материала на опыты, можно построить установочную кривую или таблицу для разных R_ИЗГ, по которой станок настраивается на бездефектную гибку. Правда, возможность изготовления полуарок переменного радиуса при этом, скорее всего, пропадет или существенно сузится. Что, конечно, не есть хорошо.

Примечание: дополнительно об изготовлении вальцового трубогиба с ломающимся столом см. ролик:

Видео: вальцевый трубогиб с ломающимся столом

В заключение

Производство арочных и полуарочных деталей строительных конструкций из профтрубы дело довольно прибыльное и не требующее существенных затрат на старт. Поэтому напоследок см. видео в 2-х частях, как своими руками сделать вальцовый трубогиб уровня, близкого к профессиональному, для изготовления из профильных труб арок для теплиц и хозпостроек, ч. 1:

Видео: серьезный трубогиб своими руками

Содержание

1. О ТБ
2. А о чем, собственно, речь?
3. Настоящие маятниковые
4. Болгарка умеет много
> Обсуждение

В мастерской домашнего умельца или ИП технического либо ремонтно-строительного профиля отрезной станок второй по нужности после сверлильного. Или после сварочного аппарата, если мастер специализируется по деревянным и/или металлоконструкциям.

Просто на хозяйстве маятниковая поперечная пила много облегчит заготовку дров и сократит расходы на нее. Поэтому в настоящей статье мы расскажем, как изготовить отрезной станок своими руками, обходясь минимумом точных и сложных работ. Или даже без них, если уже есть угловая шлифовальная машина – болгарка.

О ТБ

Работа на самодельных отрезных станках

Рис. выше не просто заставочный. Там показано, как не надо работать на отрезном станке, чтобы самому не травмироваться, не попортить материал и не угробить невзначай свою же самоделку. Ну, тут понятно: руки должны быть защищены от опилок (как и глаза, и все тело), и пользоваться данным оборудованием без защитного кожуха(ов) нельзя.

Теперь посмотрим на след. рис.:

Небезопасная конструкция самодельного отрезного станка

Вроде бы все путем, даже лицевой щиток вместо защитных очков. Что, безусловно, надежнее. А что не так? Приглядитесь. По сути, не по пунктам из толстых томов нормативных документов. Что ж, кто не увидел – вот: станок из болгарки. Стало быть, качалка не уравновешена. Но вместо обязательной в таком исполнении отбойной пружины (см. далее) – эластичное звено (стяжка для вело/мото багажника вроде). Ненадежно, вероятность порыва наиболее высока как раз в аварийной ситуации, а делать глубокий рез трудно, упрямая резинка так рвет рукоять из руки.

А о чем, собственно, речь?

Только традиционных конструкций агрегатов для точной порезки листовых, рулонных и длинномерных материалов известны десятки, это не считая лазерных и пр. из века высоких технологий. Мы далее будем рассматривать станки с качающимся рабочим модулем и круглым вращающимся режущим органом – абразивным или пильным диском. Такие отрезные станки называются маятниковыми. Они наиболее универсальны (в т.ч. пригодны для протяжки – ведения продольного реза ограниченной длины) и выполнимы самостоятельно в сарайно-гаражной мастерской. Когда говорят «отрезной станок», то в подавляющем большинстве случаев подразумевается именно маятниковый (pendulum cut grinder по англ.).

Примечание: маятниковый отрезной станок пригоден для работы по металлу, дереву, МДФ, листовым пластикам и любым другим поддающимся резанию материалам. Вся перенастройка – замена рабочего органа (абразивный или соотв. назначения пильный диск).

Мотор или УШМ?

Имеется в виду привод станка – отдельный или совмещенный в моноблоке с рабочим (режущим) органом и силовой передачей на него. Отдельный мотор имеет то преимущество, что качающуюся часть агрегата – качалку (маятник, коромысло) можно сделать должным образом уравновешенной, что намного упрощает работу на станке и повышает его производительность; последняя сравнительно слабо зависит от сопротивления материала резанию. Кроме того, весь станок можно сделать пригодным для интенсивной круглосменной работы, что может быть важно для извлекающих доход при помощи рук, растущих откуда надо, и головы, работающей как надо. УШМ (болгарка), как известно, может работать непрерывно в течение 20-60 мин. (смотря по модели), а затем – вынужденный техпростой для остывания инструмента. Но для эпизодического использования УШМ имеет ряд преимуществ:

• Достаточно выносливый и точный отрезной станок из болгарки может быть изготовлен без точеных деталей и с минимумом сварочных работ или вовсе без них, см. далее.
• Базовый инструмент остается пригодным для ручной работы вне станка.
• Электропитание – однофазное 220 В из бытовой розетки.
• Не требуются пусковые устройства и защитное заземление, т.к. в широкую продажу поступают только УШМ с двойной изоляцией.
• Внешняя характеристика коллекторного электродвигателя УШМ мягче, чем асинхронного электромотора с короткозамкнутым ротором, что экономит мощность мотора и расход электричества. В большинстве случаев (кроме порезки толстых прочных и/или вязких материалов) можно считать, что болгарка на 800 Вт электрических эквивалентна асинхронному мотору с 1,2 кВт на валу (см. далее), а УШМ на 1300 Вт – отдельному мотору на 2,2 кВт.
• Отрезные станки из УШМ более легки, компактны и транспортабельны, чем с отдельным приводом.
• Недорогие болгарки не снабжаются регуляторами частоты вращения, но к ним подходит обычный регулятор оборотов для дрели (не более $20; обычно $5 – $6). «Частотник» для асинхронного мотора до 2,5 кВт стоит от $50.

В целом, если вы занимаетесь сборкой металлоконструкций на месте и располагаете автотранспортом, или торгуете металлопрокатом (либо древесным длинномером) с порезкой в размер от заказчика, то вам нужно делать станок с отдельным приводом. Если же торцовка и порезка точно под углом для вас не каждодневная необходимость, то лучшей будет отрезная станина для болгарки.

О регулировании оборотов

А зачем регулировать обороты диска? Чтобы на превысить указанную на нем же максимальную линейную скорость края и/или частоту вращения. Иначе диск, может быть, и не разорвет, но его производительность сильно упадет, износ усилится, а качество реза ухудшится. Номинальные скорости вращения асинхронных моторов 2800-2850 мин^–1 позволяют использовать обычные диски диаметром до 350-400 и более мм, что дает глубину реза как минимум до 150 мм. Шпиндель болгарки крутится гораздо быстрее (от 6000 мин^–1), и ставить на него обычный диск диаметром более 160 мм опасно. Глубина реза выходит до 50-60 мм, а скоростной диск стоит дорого и быстро стирается. Установка регулятора оборотов решает проблему. Производительность и качество реза не страдают, т.к. определяются линейной скоростью вращения по режущей кромке.

О названии

УШМ звучит «технически», но по сути дела неточно, т.к. болгаркой много больше режут, чем шлифуют. «Угловая дрель» еще неудачнее, т.к. to drill – сверлить, буровить, для чего УШМ вообще непригодна. Угловая шлифовальная машина это калька с англ. «angle grinder machine». Но английское to grind по смыслу гораздо шире всех видов абразивной обработки. Напр., мясорубка это meat grinder. У «to grind» точного русского аналога нет; по смыслу это что-то вроде «кромсать в клочки по закоулочкам». В общем, просторечное «болгарка» терминологически некорректно, но достаточно кратко, и понятно, что это такое.

Примечание, к слову. Войскам США во время Корейской войны пришлось вплотную спознаться со штурмовиком Ил-2. Отчего к ряду почетных прозвищ этой легендарной машины прибавилось английское «Meat grinder from Hell» (адская мясорубка). Что косвенным образом свидетельствует о стойкости духа американских солдат сравнительно с немецкими; те более употребляли «Betonflugzeug» (бетонный самолет). Уж очень трудно было сбить «горбатого» (это уже по-нашенски, по-пехотному).

Настоящие маятниковые

Как устроен «настоящий маятниковый» отрезной станок по металлу, показано на рис.; качающийся «маятник» выделен цветами.

Устройство маятникового отрезного станка по металлу

«Фишка» конструкции – качалка-коромысло, сбалансированная весом мотора так, чтобы усилие холостой подачи (без резки) на всю длину рабочего хода было прибл. равномерным и составляло ок. 5 Н (где-то 0,5 кгс). Именно такое «холостое» усилие позволяет опытному станочнику наилучшим образом чувствовать материал и машинально работать с максимальной производительностью без накопления усталости, буквально играючи. Если же возникла опасная ситуация и рабочий бросил рукоять подачи, то инерция мотора и хребтины коромысла обеспечивают плавный отскок диска. Вероятности перехода опасной ситуации в аварийную и порчи режущего органа много уменьшаются, да и заготовка чаще всего остается неиспорченной – посмотрел, что не так, поправил, дорезал.

Примечание: возвратная пружина коромысла в сбалансированных маятниковых отрезных станках почти всегда есть, но роли отбойной аварийной (см. далее) она практически не играет, только дает начальный толчок тяжелой качалке, если диск «закусило». Чаще всего возвратная пружина в станках данного типа используется для установки усилия холостой подачи «под себя».

Примеры самоделок

Самый сложный сборочный узел показанной выше конструкции – поворотный стол с угловым делителем; сделать его дома «на колене» невозможно. Резка под заданным углом всеми описанными ниже конструкциями осуществляется поворотом и фиксацией всего станка относительно стола (верстака) для заготовок с продольным упором (или наоборот, верстака относительно станка). С отрезными станками из болгарок проще, см. далее.

Внешний вид и чертежи основных деталей наиболее универсального самодельного отрезного станка даны на след. рис.

Внешний вид и чертежи основных деталей универсального самодельного отрезного станка

Для тех, кто еще путается в допусках-посадках, также на рис. даны условия согласования сопряженных размеров; размеры D32 согласовываются по правилу для D15. Чтобы получить нужную соосность (центровку) шеек рабочего вала под подшипники (D20_–0.03) на токарном станке обычной точности, их нужно точить начисто в один установ и один проход резца (подача – минимальная, это вам не окалину драть).

Коромысло в данном случае – лист стали S>4, усиленный хребтиной из трубы D30; ее отгиб – рычаг подачи. Коромысло может быть рамным, из профтрубы от 30х30х2. Его размах (длина) не критичен в пределах 400-500 мм. Возвратной пружины нет (можно поставить). Отброс коромысла вверх устанавливается выносом его «хвоста» назад от шарнира (см. ниже).

Обоймы подшипников рабочего вала устанавливаются зеркально отверстиями D21 друг к другу. Такой прием монтажа на неформальном конструкторском жаргоне называется «попка к попке» (смягчено в общедоступной публикации). В данном случае он позволяет без дополнительных конструктивных элементов исключить продольное смещение вала в подшипниках, т.к. чашки их обойм закрыты справа планшайбой, а слева ведомым шкивом. Сборка узла рабочего вала на коромысле производится след. порядком:

1. подшипники вкладываются в готовые обоймы (с приваренными и подрезанными на плоскость укосинами);
2. обоймы с подшипниками надеваются на вал, как указано выше;
3. на длинный хвостовик D15 (левый на чертеже) надевается ведомый шкив;
4. поверх шкива на тот же хвостовик надевается проставка;
5. шкив через проставку туго затягивается гайкой М14;
6. вал в подшипниках и со шкивом ставится на испод коромысла и временно притягивается к нему за середину струбциной (не туго!);
7. обоймы подшипников также временно распираются деревянными лучинами;
8. вал выставляется точно параллельно переднему обрезу коромысла: его проекции вверх должны быть касательны обоймам подшипников. Пользоваться двумя слесарными угольниками одновременно!
9. прихватами быстро подвариваются укосины обойм. Ток – не более 60-80 А;
10. струбцина и распорки снимаются, проверяется легкость вращения вала. Заедает – отрезаем обоймы по сварке и повторяем пп. 6-10;
11. обоймы подшипников привариваются окончательно. Варить короткими стежками попеременно-поочередно правую-левую;
12. даем сборке полностью остыть и снова проверяем вращение вала. Клинит, заедает – увы, перегрето при сварке. Рукам еще нужно дорасти, как надо, а обоймы придется делать (заказывать) заново. Возможно, и подшипники менять;
13. вал крутится легко, плавно – закрывает подшипниковый узел легким кожухом от опилок и окалины.

Шарнир коромысла собирается аналогично, но «попкой от попки» (чашками обойм внутрь) и также закрывается легким кожухом от пыли. Ось шарнира – отрезок кругляка D(21…45), какой есть под рукой. По концам проточены шейки подшипников, такие же, как на рабочем валу, и хвостовики М14 длиной от 40 мм. Станина – из профтрубы, уголка от 40х40 и т.п. подручного металлохлама. Шарнир крепится в проушины ее стоек парами гаек (внутри и снаружи). Еще вариант сборки шарнира – обоймы его подшипников привариваются к плоской раме вместе с осью, как на врезке в рис. Затем коромысло приваривается к оси шарнира или крепится к нему резьбовыми метизами. Но таким способом отцентрировать шарнир гораздо труднее, и сложнее защитить его подшипники от пыли.

Ведущий шкив двигателя нужно сделать/подобрать таким, чтобы частота вращения диска была близка к номинальной. Пусковую схему двигателя заранее собирают на левое (смотря со стороны вала) вращение, «искрами от себя». В таком случае отдача усилия резания будет затягивать гайки шкивов и диска; они будут прочно держаться на трении, шпонок, шплинтов и т.п. дополнительных «неудобных» технологически фиксаторов не понадобится.

Чертежи отрезного станка меньшей мощности, но более точного (пригоден для работы с алмазными дисками) даны на рис. Электромотор на 350-400 Вт 2800-3000 об/мин.

Чертежи самодельного отрезного станка повышенной точности

Разбивка по позициям: 1 – электродвигатель; 2 – станина; 3 – защитный кожух рабочего органа (сталь s2); 4 – рабочий орган (абразивный диск); 5 – защитный кожух ременной передачи (сталь s2); 6 – клиновой ремень А-1018; 7 – винт М8х14; 8 – ведущий шкив (Д 16); 9 – крышка кожуха ременной передачи (сталь s2); 10 – ведомый шкив (Д 16); 11 – распорная втулка (сталь); 12 – шайба (сталь); 13 – рукоять подачи; 14 – болт М6х12; 15 – винт М5х10; 16 – рабочий вал (сталь); 17 – передняя крышка подшипникового узла (Д 16); 18 – задняя крышка подшипникового узла (Д 16); 19 – втулка (сталь); 20 – шайба (сталь); 21 – гайка (сталь); 22 – шариковый подшипник № 203; 23 – корпус шпинделя (сталь); 24 – бобышка кожуха передачи (сталь); 25 – винт М6х8; 26 – винт М8х16; 27 – бобышка кожуха диска (сталь); 28 – консоль коромысла (сталь); 20 – болт М6х16; 30 – корпус шарнира коромысла (труба 1/2”, сталь); 31 – ось шарнира (сталь); 32 – втулка (сталь); 33 – шайба; 34 – гайка М10; 35 – монтажная плита электродвигателя (сталь), 36 – корпус пускового устройства электродвигателя (Д 16).

Примечание: корпуса шпинделя и шарнира коромысла перед сборкой набиваются смазкой ЦИАТИМ-221.

Особенности данной конструкции, первое, отсутствие шарикоподшипников в шарнире коромысла. Это позволило упростить изготовление сборку станка (отпадает сложная токарка его оси и ее центровка). Второе – длинное плечо коромысла не прямая хребтина, а ломаная в плане консоль. Это делает станок компактнее, а рабочий орган более стойким на кручение по оси маятника. Т.е., в этом станок можно без опасений заправлять чувствительные с заклиниванию и выкрашиванию тонкие алмазные диски. Но грубых работ и частых перевозок с места на место такой станок не выдержит: в шарнире маятника появится поперечное биение, что сведет на нет все заботы и труды по повышению точности. В общем, это станок для аккуратной работы с достаточно качественными материалами.

Примечание: в станках подобного назначения успешно применяются более «мягкие» и включаемые непосредственно в бытовую электросеть двигатели от стиральных машин, см. напр. ролик:

Видео: отрезной станок по металлу с мотором от стир. машины

Следующий станок (см. рис.) еще более специализирован: это маятниковая пила по дереву. На заготовке дров в северных регионах она (сравнительно с бензопилой) намного ускоряет и облегчает работу. В домовладении с дровяным отоплением окупается за 1-2 сезона; на лесопилке или лесобирже, для порезки материала на мерные тесины, еще быстрее.

Чертежи маятниковой пилы по дереву

Особенности конструкции таковы:

1. мощность мотора уменьшена, т.к. дерево довольно-таки мягкий материал;
2. неприхотлива к электропитанию. Однофазный движок 1,5 кВт 220 В найти в продаже можно, а преобразователь напряжения 12/24 В DC -> AC 220 V 50/60 Hz стоит до $30-40;
3. скорость вращения рабочего органа оптимизирована под пильный диск по дереву;
4. поскольку вероятность заклинивания пилы в древесине много выше, чем абразива в металле, центр масс маятника смещен далеко назад от оси качания (шарнира). Для этого тяжелый двигатель установлен на задней консоли качалки;
5. согласно п. 4 удлинено и переднее плечо качалки, чтобы оператору не пришлось прикладывать к рычагу подачи чрезмерного усилия;
6. возвратной пружины нет – при таком размахе плеч маятника она или бесполезна, или нужна очень тугая и сильно затрудняющая работу;
7. вследствие п. 6 и потому, что особой чистоты и точности реза не требуется, шарнир маятника – отрезок трубы и кусок круглого шкворня;
8. в связи с пп. 4 и 5 направление вращения рабочего органа изменено на прямое (опилками от себя);
9. из-за п. 8 крепление шкивов ременной передачи шпоночное, а пильного диска – на левой резьбе;
10. опилок от древесины намного больше, чем от металла, и они липучие. Поэтому узкий защитный кожух-«карман» диска заменен широким передним козырьком (показан пунктиром слева на рис.);
11. опять-таки по причине п. 4 ведущий и ведомый шкивы применены с параболическим профилем ложа ручья. Клиновой ремень в параболических шкивах хорошо гасит рывки на мелких сучках, но при застревании диска в древесине проскальзывает, не давая нештатной ситуации развиться в аварийную;
12. работая на данной пиле, нужно соблюдать дополнительные меры ТБ. В частности, нельзя стоять сзади работающей пилы и наклоняться над рычагом подачи, чтобы ненароком не получить «коромыслом в морду».

Примечание: шпиндель маятниковой пилы по дереву может быть конструктивно идентичен описанному выше (для универсального мобильного станка), но резьба на его хвостовиках и гайки под нее нужны левые.

О выборе мотора

В описаниях конструкций выше указана механическая мощность двигателей на валу P_м. Для асинхронных моторов ее отличие от паспортной электрической P_э существенно, т.к. их крутящий момент не может изменяться в широких пределах. Подбор подходящего асинхронного электромотора для проектируемого «отрезника» производится след. образом:

1. смотрим на шильдике или в спецификации P_э и cos ? (аналог КПД для электродвигателей переменного тока);
2. определяем номинальную мощность на валу P_н = P_эcos ?;
3. если мотор однофазный на 220 В, считаем P_м = P_н;
4. если 3-фазный мотор на 380 В конвертируется под однофазное включение 220 В звездой, считаем P_м = 0,707P_н;
5. то же, треугольником, P_м = 0,5P_н.

Пример расчета «от обратного». Нужен мотор на 1,2 кВт «механики». Питание однофазное бытовое. Типовое значение cos ? для мощностей данного порядка 0,85. Значит, надо искать на P_н/cos ? = 1,2/0,85 = 1,4 кВт. Однофазных на такую мощность в пределах досягаемости не просматривается, так что ищем 3-фазный на P_н/0,707 = 2 кВт с обмотками, соединенными звездой, или такого же типа на P_н/0,5 = 2,8 кВт, если обмотки соединены треугольником.

Примечание: видеопримеры выполнения любительских отрезных станков – универсального «гаражно-хозяйственного» на диск до 350 мм:

Видео: отрезной станок по металлу с диском 350 мм

с электронным регулятором частоты вращения (мощность двигателя взята избыточная, т.к. регулировка производится изменением рабочей частоты, при понижении которой крутящий момент существенно падает):

Видео: отрезной станок с электрорегулятором частоты вращения

мощного высокопроизводительного в комплекте в поворотным столом-тисками:

Видео: отрезной станок 5,5квт на 2880 об.мин. с поворотными тисами

Болгарка умеет много

В том числе – стать основой отрезного станка по металлу, дереву и прочим режущимся материалам, т.к. заменить отрезной диск на любой пильный из имеющихся в продаже пустячное дело. Не пустяк в таком случае – дисбаланс одноплечей качалки (см. далее), так что маятниковым в полном смысле УШМ из болгарки уже не будет. Двуплечая качалка с уравновешивающим грузом не выход – аварийный отскок будет с недопустимо большой задержкой в начале и слишком резкий в конце.

К сожалению, дать чертежи с пояснениями готовых самоделок такого рода нет возможности – слишком уж много разных болгарок есть в продаже. Поэтому остановимся на самых существенных моментах. Если вы хоть приблизительно разобрались в чертежах выше, то и сами сконструируете. А мы подскажем, как добиться успеха, не располагая токаркой и даже сваркой. Время воплощения в металле? Полдня-день, если уже делали руками какие-нибудь вещи.

Конструктивная схема

Болгарка крепится к станине болтом в одно из резьбовых отверстий для боковой рукояти. Отрезные станки на основе УШМ выполняются в основном по горизонтальной и вертикальной схемам. В первом случае корпус базового инструмента крепится вдоль качалки; во втором – поперек вверх. Продольная схема хороша тем, что болгарку легко уберечь от проворота в работе, пристегнув за корпус хомутом-«удавкой». Но вертикальная схема (см. рис. справа) лучше во всех прочих отношениях: работать гораздо удобнее, короткое жесткое плечо качалки позволяет с очень простым ее шарниром (см. далее) добиться «настоящего маятникового» качества реза, и отбойная пружина нужна послабее, что тоже эргономично.

Самодельный отрезной станок вертикальной схемы из УШМ (болгарки)

Кажущийся недостаток вертикальной схемы – возможность проворота инструмента на ходу, т.к. крепежный болт может ослабнуть из-за вибрации. Но в большинстве болгарок рядом с крепежным отверстием рукояти можно насверлить пару мелких глухих отверстий (возможность определяется по осмотру разобранного редуктора. А в монтажную плиту без проблем ввинчиваются фиксирующие штифты. Чтобы переделывать не пришлось, действуем таким порядком:

• Осмотром разобранного инструмента определяем, где можно расположить фиксаторы. Глубина лунок под них нужна 3-4 мм; диаметр такой же. Глубже и шире не надо, зачем зря ослаблять корпус редуктора.
• Замеряем поточнее, где будут фиксаторы относительно резьбового крепежного отверстия, вычерчиваем эскиз.
• В монтажной плите размечаем отверстия под фиксирующие штифты. В зеркальном отражении, не забудьте! Можно набросать эскиз на тонкой бумаге и наложить ее на плиту рисунком так, чтобы контуры крепежного отверстия совпали.
• Сверлим пионерные отверстия под фиксаторы. Пока помельче, лишь бы пролезла чертилка потоньше. Лучший ее вариант в данном случае – цыганская игла или сапожное шило.
• Ставим на плиту инструмент с диском побольше и при помощи пары слесарных угольников выставляем его (диск) строго вертикально. Осторожно, чтобы не сбить установку, потуже затягиваем крепежный болт. Эту операцию лучше производить с толковым помощником.
• Сквозь отверстия в плите размечаем на корпусе редуктора, где сверлить лунки под фиксаторы.
• Сверлим лунки в болгарке, а в плите рассверливаем в размер отверстия под фиксаторы и ставим их. Можно использовать винты М3-М4, завернутые с изнанки плиты; тогда и отверстия под них нужны резьбовые.
• Ставим на место инструмент, проверяем диск на вертикальность. Чуть ушел – не страшно. Можно подпилить один или оба фиксаторы сбоку надфилем до эксцентричности и подвернуть, подправив инструмент. В таком случае фиксаторы фиксируются (вынужденный повтор) краской, клеем по металлу или холодной сваркой.

Пружина

Пружина отброса (возвратная, отбойная) устанавливается в любом подходящем месте самодельного отрезного станка, см. рис. ниже. Нужно соблюсти только 2 условия: первое, начальное усилие подачи должно быть 10-12 Н (1-1,2 кгс), подбирается по руке. Это больше, чем в маятниковом станке, так что и работать будет не так удобно. Второе – если прижать инструмент вхолостую до конца и резко бросить рукоять, обратный его отскок недопустим. В этом смысле предпочтительнее конструкции слева и справа на рис.

Возможные варианты установки пружины отброса в отрезных станках из болгарок

Шарнир

Качество реза болгаркой почти нацело определяется качанием инструмента в поперечной диску вертикальной плоскости и боковым смещением по ней же. Конструкция шарнира (и части станины), практически полностью исключающей то и другое, показана на след. рис. Основные материалы – обрезки трубы, прутка и шарики от подшипников D(8…15). Сделанный «на колене» узел не менее точен и устойчив, чем сложные «фирменные». Проварить нужно только углы вильчатой рамы, но, если ее согнуть из толстой полосы, то и этого не понадобится.

Устройство шарнира коромысла (качалки) самодельного отрезного станка из болгарки

Перед сборкой в полости трубы набивается любая консистентная смазка, хоть паровозный тавот. Центровка и устранение люфта – боковыми болтами, которые фиксируются внутренними контргайками, а те – краской/клеем. Крепление хребтины сваркой производится до сборки; резьбой ее можно крепить и после.

Чего не надо

Самые серьезные ошибки при изготовлении самодельных отрезных станков на основе УШМ, во-первых, недостаточно жесткое крепление инструмента к качалке, напр. разбалансированное относительно точки приложения обратного усилия резания (поз. А на рис.). Инструмент в работе перекашивается, рез идет туго, получается скошенным по вертикали и рваным, а диск быстро изнашивается.

Примеры неоправданно сложного исполнения самодельных отрезных станков из болгарок

Во-вторых, крепить болгарку за защитный кожух (поз. Б) просто опасно. И зачем, спрашивается? Ради лишней бессмысленной работы? Там же есть штатные, рассчитанные под нагрузку, крепежные отверстия, одно из которых всегда свободно.

Раз уж речь зашла о бессмыслицах, нельзя не задержаться на конструкциях станин и качалок. Посмотрите на след. рис.:

Примеры неправильного конструктивного исполнения самодельных отрезных станков из болгарок

Стремление авторов сих произведений добиться их жесткости и устойчивости похвально. Но отнюдь не мешало бы прежде подучить хотя бы самые основы сопромата, термеха и строительной механики. А расчеты по ним показывают: вилки из профтрубы от 25х25х1,5 шириной до 200 мм, высотой до 150, и хребтины из такой же трубы от 40х40х2 длиной до 350 мм (любая болгарка укладывается лежа) более чем довольно, чтобы получить точность реза лучше 1 мм. Вполне достаточно для такой тонкой работы, как подрезка на угол наличников межкомнатных дверей. Если же станок все равно «играет», не подпирайте дубовыми кряжами фанерную хибару (образно). Ищите конструктивные недочеты.

Примечание: варианты самодельных станин для болгарок под отрезные станки см. в видео:

Видео: самодельные стойки для болгарки

Дополнительные возможности

Кроме перпендикулярных поперечных резов, очень часто требуются угловые на 45 градусов; редко – на произвольный наперед заданный угол. Докупать поворотный стол с угловыми делителем? Влетит в «копеечку» где-то от $40, если хороший долговечный. А нерегулируемого стусла для реза ручной ножовкой под станком хватит максимум на 4-5 заготовок.

Простейшее решение – стол для отрезного станка с боковым продольным упором и рисками на фиксированные углы, поз. А на рис.:

Конструкции столов к отрезным станкам для резки под углом

Наладка – поворотом стола или станка с фиксацией струбцинами. Серьезный недостаток – долгая и утомительная переналадка с угла на угол. Ее можно облегчить, выставив по разу на каждый угол точно прорезав диском в столе пазы. Тогда наладка сводится к установке диска по пазу, но все равно – при непрерывной работе за 8 час. смену зря теряется до часа и более времени. Трубчатую поворотную станину и самодельный стол с упором-делителем на произвольный угол (поз. Б) сделать сложнее, но потери рабочего времени с ними не превысят таковых на «отдых» инструмента.

Иногда, и не так уж редко, на поперечном в общем-то отрезном станке приходится делать продольные резы ограниченной длины. Напр., узкие прямые пазы и канавки в тонком материале. Что на циркулярке вообще невозможно, а фрезером со специальным столом (достаточно сложным и громоздким) вряд ли. Здесь поможет отрезной станок с протяжкой – выдвижным по ходу реза рабочим органом, см. след. рис.:

Самодельный отрезной станок с протяжкой из болгарки

Конструкция его никак не для начинающих мастеров, поэтому ограничимся ее видео описанием, см. ролик:

Видео: стойка для болгарки с протяжкой

Гораздо чаще встречается иная ситуация: резать нужно только перпендикулярно, но быстро, много и точно в размер; места под «нормальный» отрезной станок просто нет. Напр., мастер нарезает заготовки для строительства в тесном хозблоке, используемом также как временное жилье. Или ИП торгует длинномером «в разрез» в палатке на железном базаре. Что ж, умельцы придумали и на такие случаи придумали отрезной мини-станок в виде приставки к обычным слесарным тискам, см. рис.:

Отрезной мини-станок из болгарки – приставка к слесарным тискам

А как сделать такое полезное приспособление – видео напоследок:

Видео: мини-отрезной станок из болгарки и тисков

Содержание

1. Какую делать?
2. О технике безопасности
3. Какие брать диски
4. Ручная с рейсшиной
5. Стол для ручной циркулярки
6. Стационарный с фугованием
7. И еще одно приспособление
> Обсуждение

Циркулярная пила, или попросту циркулярка – нужнейшее оборудование в первую очередь при самостоятельном деревянном строительстве. Если закупить начерно опиленный на пилораме сырой строевой лес, выдержать его и самостоятельно распустить на длинномер циркуляркой, сметная стоимость постройки падает буквально в разы. Необходима циркулярка и при разного рода отделочных работах, любителям мастерить, да и просто на хозяйстве будет полезна. Стационарная циркулярная пила заводского изготовления стоит очень и очень недешево, но вполне пригодную для хозяйственных нужд или, скажем, постройки сарая, возможно соорудить из подручного хлама; лишь несколько точеных деталей придется заказать на стороне. В этой статье рассказывается, как делается стационарная циркулярная пила своими руками, как приспособить ее же для фугования и отпиливания поперек или под углом, а также описываются самодельные принадлежности для применения ручной циркулярки как стационарной.

Какую делать?

Первый вопрос – какая нужна глубина реза? Зубья пильного диска должны входить в материал под определенным небольшим углом, иначе рез пойдет рваный, а работа станет опасной. Угол входа зуба определяет допустимый выступ пильного диска над рабочим столом. Для дисков с зубьями разного профиля величины выступа несколько отличаются но, в общем, «выпихивать» диск более чем на 1/3 его диаметра не надо – может «закусить», что создаст опасную ситуацию.

Итак, в зависимости прежде всего от требуемой глубины запила циркулярка своими руками делается различного типа конструкции; много значит и нужная длина реза. Для распиловки дерева толщиной прим. до 120 мм нужен диск диаметром от 350 мм. Толщину распиловки можно удвоить, проводя каждый рез дважды с противоположных сторон, но тогда распущенный длинномер нужно будет отфуговать. В таком случае нужен стационарный деревообрабатывающий станок с пильным диском и фуговальным барабаном, поз. 1 на рис. Длина реза на нем определяется длиной заготовки и размерами мастерской. Для привода хватит асинхронного двигателя на 1,2-2 кВт; электромотор такой мощности можно найти однофазный на 220 В. Если же хочется построиться совсем дешево, заготовив неокоренный кругляк, то нужна уже намного более сложная пилорама, а не циркулярка.

Виды самодельных циркулярных пил

Для чистой распиловки на месте в ходе отделочных работ (допустим, на выезде) на длину до 1,5-2,5 м, в т.ч. под произвольным углом, требуется ручная циркулярная пила с направляющей-рейсшиной, фирменной (поз. 2а) или самодельной (поз. 2б). К ней же можно построить циркулярный стол с боковым упором (поз. 3а и 3б). Длина реза становится неограниченной (в пределах помещения), но его глубина не превысит 40-50 мм, с учетом ее уменьшения на толщину рейсшины или столешницы.

Любители пробуют также приспосабливать под циркулярки УШМ (болгарки) и ручные дрели (поз. 4 и 5). Мощности болгарки на 1300 Вт, по идее, хватит на рез глубиной 200-250 мм. Но ставить на УШМ пильный диск больше штатного (как правило, 120-160 мм) нельзя, даже если он рассчитан и на большую скорость вращения. Реально же глубина реза получится не больше 30-32 мм; если «взять глубже», пойдут опасные «закусы». Дело тут во внешней характеристике коллекторного электромотора, см. далее.

Циркулярка из дрели возможна только маломощная, на глубину не очень-то качественного реза до 15-20 мм. Почему? Потому, что осевое биение патрона дрели с ударным механизмом (или перфоратора) недопустимо велико для пильного диска, а точные безударные дрели маломощные. Пытаться пилить ими глубже понемногу, ограничивая скорость подачи заготовки, бесполезно – пила «кусает» и рвет материал. Причина все в том же коллекторном моторе.

О технике безопасности

Деревообрабатывающие станки являются оборудованием, создающим повышенную опасность. Для изложения содержания томов ТУ и ТБ на них в популярной статье нет места, да и отвечает домашний мастер сам за себя. Поэтому вкратце покажем «от обратного»: каким не должен быть циркулярный станок, чтобы работа на нем была возможна без травматизма и увечий. Пример «произведения», нарушающего все непременные правила более-менее безопасного устройства распиловочно-фуговальных станков, показан на рис. (электрическая часть – тема отдельная).

Пример неправильного и опасного устройства циркулярного распиловочно-фуговального станка

Пояснения к нему:

• А – пильный диск без защитного кожуха. Это общая болезнь едва ли всех самодельных циркулярок. Мол, держим пальцы подальше от пилы, пользуемся толкателем заготовки, и все OK. Так вот, к вашему сведению – сейчас в интернете можно запросто нарваться на пильный диск, изготовленный методами порошковой металлургии. Наткнувшись на гвоздик, очень даже охотно разлетается на мелкие острые осколки.
• Б – выступ диска явно больше 1/3 диаметра. «Закусы» дергающейся в руках заготовки, лохматый ступенчатый рез – неизбежны. Травмы в работе – более чем вероятны.
• В – силовая передача также не закрыта коржухом.
• Г, Д – стол из разнородных некачественных материалов. Поперечный перекос заготовки и «увязание» пилы со всевозможным нехорошим последующим также вполне вероятны.

Какие брать диски

Пильный диск – важнейшая часть циркулярки, рабочий орган, ради которого она и делается. К нему же привязывается и вся конструкция станка, так что нужно заранее определиться, какие диски будем использовать в работе, и как выбрать нужный заочно (онлайн) по обозначениям на нем или в описании..

Типы и системы обозначений пильных дисков

Наиболее распространены 2 системы обозначений. По первой (п. А поз. 1 на рис.) последовательно обозначаются:

1. диаметр диска по вершинам зубьев, мм;
2. ширина реза, мм;
3. диаметр установочного (посадочного) отверстия, мм. Типовой (по умолчанию) допуск +0,05 мм не указывается;
4. нетиповой допуск на посадку (возможно);
5. количество зубьев;
6. буквой Т или пиктограммой – наличие на зубьях твердосплавных напаек;
7. частота вращения – рабочая (номинальная) просто цифрами, максимально допустимая с приставкой max.

По второй системе обязательно, цифрами через дефисы, указывается типоразмер диска: диаметр по основаниям зубьев, их количество, посадочный диаметр (допуск по умолчанию тот же). Напр., 190-36-30 в п. Б поз. 2 означают диск диаметром 190 мм (по вершинам зубьев будет 200) на 36 зубьев под посадку 30 мм. Отдельно указывается частота вращения, но здесь она максимальная по умолчанию; рабочая на 10% меньше. Остальные параметры указываются или условными обозначениями (п. В поз. 2) или текстуально. Минимальная частота вращения, при которой еще обеспечивается должное качество реза, для сертифицированных дисков со стабилизирующими прорезями (поз. 1, 2, 4, 5) на 50% ниже рабочей, а для сплошных дисков на 25% меньше.

В продаже встречаются вполне качественные «внесистемные» диски (поз. 3-5). Но во всех случаях просто «по дереву» (поз. 2-4) обозначает соответствующую ТУ деловую древесину, фанеру, ДСП, ламинат и др. достаточно качественные древесные материалы. Пилить таким диском не выдержанное сырое дерево опасно – может заклинить и разлететься. Для распиловки дикой древесины выпускаются специальные диски с обозначениями Forest (лес, поз. 5), Wildwood (дикое дерево), Timber (древесина), Log (бревно) и т.п. Диски с такими обозначениями применяются в стационарных маятниковых пилах, циркулярных пилорамах и др. оборудовании для распиловки сырой древесины.

Примечание: если собираетесь пилить циркуляркой металл, будьте внимательны – диски для стали и алюминия не взаимозаменяемы. Продаются также универсальные диски для распиловки любых материалов, но работают они грубо. Пилить «универсалами» ламинат, ЛДСП и др. ламинированные материалы нельзя – покрытие слущивается.

Наконец, в продажу поступает много пильных дисков безо всяких обозначений, поз. 6 на рис. В общем, пилят, но с ними нужно осторожнее: линейную скорость вращения такого диска лучше не давать более 40 м/с. Чтобы получить из нее скорость вращения (для расчета передачи), измеряем диаметр диска по основаниям зубьев D (в мм), и вычисляем его рабочую скорость вращения как 60(40 000/(3,1415хD)). Напр., рабочая скорость вращения «мутного» диска на 200 мм получится 3815 об/мин; лучше взять 3500.

Ручная с рейсшиной

Глубоко и «длинно» пилить домашнему мастеру приходится нечасто, а ручная циркулярка и сама по себе штука полезная. Кроме того, ручной циркулярной пилой с направляющей-рейсшиной можно резать дерево и поперек, и вдоль волокон, и под любым углом. А длины реза до 1,5-2 м вполне достаточно для почти всех отделочных работ и овеществленного творчества.

Рейсшин для ручных циркулярок в продаже достаточно, и стоят они недорого, но универсальной нет. Принцип устройства фирменной рейсшины иллюстрирует рис.: опорная плита (башмак) пилы изготавливается с продольным пазом, а рейсшина штампуется с соотв. гребнем (показано стрелкой на рис.).

Использование ручной циркулярной пилы с направляющей-рейсшиной

В работе удобно: нужно только прижимать инструмент сверху, а вбок и на перекос он не уйдет. И в ходе конкурентной борьбы тоже удобно: делаем свои пилы так, чтобы на направляющие «партнеров» они не садились.

Неудобно мастерам – рейсшину подешевле не подберешь. А циркулярка с пазом под направляющую стоит несоразмерно дорого сравнительно с такой же, но с гладким башмаком. Любители делают наоборот: рейсшину с пазом из ламинированной фанеры, а к башмаку крепят пару бобышек (поз. 2б на большом рис. в начале). Но для этого, во-первых, нужен фрезерный стол по дереву, который надо еще сделать (непросто) или купить (за дорого). Во-вторых, и так небольшая глубина реза уменьшается на 16-20 мм. В-третьих, если инструмент еще гарантийный, то от сверления отверстий в башмаке гарантия сгорает. В-четвертых, если пила арендная, то ничего дорабатывать в ней нельзя.

Есть еще один способ, но инструмент в работе нужно будет удерживать в 3-х плоскостях: прижимать, от ухода вбок и от проворота. Фанерное основание направляющей с таком случае может быть тоньше, 6-8 мм. Собственно рейсшиной будет закрепленная на нем ровная рейка (или отрезок стального уголка и т.п.), см. след. рис.:

Как самому сделать направляющую для ручной циркулярки

«Наладка» приспособления сводится к тому, что циркуляркой просто отрезают лишнее от основания. Крепится такая направляющая к доске/листу материала струбцинами, как и фирменная. При работе на верстаке под основание подкладывают проставки толщиной чуть больше таковой материала; глубина реза от этого соотв. уменьшается.

Стол для ручной циркулярки

Конструкций самодельных распиловочных столов для ручных циркулярок множество, но большинство из них плоды творческого поиска и/или самовыражения. Впрочем, вполне работоспособные. Однако оптимальные варианты для тех кому надо не сделать и показать, а работать на нем, просматриваются достаточно ясно.

Это – откидной распиловочный стол для ручной циркулярной пилы (слева на рис.). Столешница – ламинированная фанера от 12 мм; царги высотой от 400 мм – мебельная ЛДСП 16-24 мм. Делать царги составными из досок нежелательно, нужной жесткости стола не получится. Свесы столешницы – 30-60 мм.

Конструкция распиловочного стола для ручной циркулярной пилы

Конструкция столешницы циркулярного стола показана справа на рис. Сквозные пазы под выход пильного диска (можно один паз) вырезаются шириной 6-10 мм. Особой точности при этом не требуется, т.к. упор (см. ниже) выставляется на распиловку по пильному диску. Размеры столешницы можно менять произвольно (до прим. 900х1200 мм из 16 мм фанеры). Фиксация в рабочем положении (узел С на рис.) – винтами М8 с гайками-барашками. Узел вращения (поз. В) – отрезок трубы (можно пластиковой). Его крепление к столешнице – можно винтами с потайными головками через сквозные отверстия.

Вместо петель – Г-образные куски прута D8; небольшой люфт в трубе на качество распиловки не влияет. Каждая «петля» дополнительно сгибается в вертикальной плоскости под углом 30-45 градусов. На длинных палочках «Г» нарезается резьба, и они крепятся в царге парами гаек с разрезными шайбами. Крепежные отверстия в царге лучше размечать по месту, вставив «петли» в трубу и уложив столешницу на основание.

Упор

Делать массивный скользящий упор для заготовки, как на поз. 3б на большом рис. в начале, не обязательно. Его (упор) лучше изготовить из отрезка стального уголка от 40х40, обрезав вертикальную полку как показано здесь на рис. (вид сзади).

Конструкция скользящего упора из стального уголка для самодельного циркулярного стола

Крепится такой упор к столешнице струбцинами, а выверять его параллельность пильному диску нужно в любом случае; делается это слесарным угольником с миллиметровыми делениями.

Крепление инструмента

Крепление ручной циркулярки в распиловочном столе в зажимах

Циркулярка крепится к исподу столешницы диском вверх. Если инструмент не гарантийный, а потеря глубины реза несущественна, в башмаке пилы сверлятся 4 отверстия D8, и крепится она сквозными винтами с головками впотай. Весьма желательно между башмаком и столешницей проложить 1-2 мм резину (напр., от автокамеры), качество реза заметно улучшится вследствие гашения вибраций инструмента. Если же потери глубины реза необходимо свести к минимуму, в столешнице делают сквозной вырез под башмак инструмента, пилу крепят к стальному листу толщиной 3-6 мм, а его – в прямоугольной лунке на лицевой (рабочей) поверхности столешницы (см. рис. слева). Но лунку придется выбирать ручным фрезером по дереву, стамеской точно заподлицо не получится.

Если инструмент гарантийный или арендный, потери глубины реза неизбежны, т.к. дырявить башмак пилы нельзя. На такой случай известен вариант крепления пилы в зажимах (см. след. рис.). Для регулярной работы в больших объемах не годится, но сделать можно быстро и день-два ровно попилить получится.

Крепление ручной циркулярной пилы в распиловочном столе с минимальной потерей глубины реза

Примечание: о вариантах самостоятельного изготовления распиловочных столов на основе ручных циркулярных пил см видео; стационарного в мастерскую:

Видео: переделка ручной дисковой пилы Интерскол в циркулярную

настольного домашнего:

Видео: изготовление настольного распиловочного станка

складного в чемодане для работ на выезде:

Видео: переносной компактный распиловочный станок

Стационарный с фугованием

Стационарную циркулярную пилу лучше сразу проектировать с фуговальным барабаном. Без него большая часть трудов по ее изготовлению просто потеряет смысл, разве что ради самого процесса создания.

Устройство стационарной циркулярной пилы с фуговальным барабаном показано на рис.:

Устройство стационарной циркулярной пилы с фуговальным барабаном

При ее конструировании нужно применить дополнительные меры по безопасности и обеспечению качества работы станка. Во-первых, на время распиловки фуговальный барабан должен накрываться надежно закрепляемой защитной крышкой на подкладках на глубину фугования или чуть больше, поз. А на след. рис.:

Как приспособить фуговальный барабан к стационарной циркулярной пиле

Потери глубины реза составят ок. 6-8 мм (глубина фугования до 3-4 мм + 3-4 мм толщина крышки. Для фугования на столешницу по всей ее длине за барабаном (по ходу заготовки) крепится рабочая накладка такой же толщины (поз. Б), т.к. нависание отфугованной детали за барабаном приведет к ее состругиванию на клин; очень пологий, но вследствие накопления погрешности в процессе строительства или отделочных работ может выясниться, что весь обработанный материал запорчен.

Примечание: увеличивая толщину рабочей накладки, можно регулировать глубину фугования от максимальной до 0,5 мм.

Мотор имеет значение

Во-вторых, безопасность пользования самодельной циркуляркой и качество распиловки ею (особенно отделочных материалов) во многом определяется внешней характеристикой (ВнХ) двигателя привода станка. ВнХ это зависимость крутящего момента на валу Т от частоты его вращения N; частота вращения (обороты) зависит от сопротивления обрабатываемого материала резанию, а оно, в свою очередь, от скорости и усилия подачи заготовки.

ВнХ коллекторного мотора последовательного возбуждения (болгарка, дрель, перфоратор) не монотонна (см. рис.).

Внешние характеристки коллекторного электродвигателя последовательного возбуждения и асинхронного с короткозамкнутым ротором

Максимум крутящего момента приходится на некоторую частоту вращения n_р, несколько меньшую оборотов холостого хода (без нагрузки) n_хх. Это хорошо: в области рабочих нагрузок на вал ?T_р мотор тем сильнее крутит пилу, чем тверже материал. Изменение усилия подачи в этих пределах практически не влияет на качество реза, т.к. диск держит обороты в пределах оптимального, и можно работать с наивысшей производительностью.

То же самое, но уже без «приноравливания» пилы к сучкам и пр. неоднородностям, наблюдается в достаточно широком диапазоне перегрузок (область ?T), т.е. высокой квалификации и тонкого тактильного чувства от оператора не требуется – новичок (не безрукий, разумеется) приложился раз-другой, и все, работа пошла. Но, если сильно нажать, или попадется нечто вроде гвоздя, проявляется опасное в данном случае свойство коллекторного мотора – значительный нулевой крутящий момент Т₀. Двигатель, якорь которого насильно заторможен, будет стремиться во что бы то ни стало все-таки провернуться: заготовка может вывернуться и дать по зубам; диск – разлететься.

Примечание: в ручных циркулярках применяются коллекторные моторы параллельного возбуждения и/или со специальными схемами намотки якоря, уменьшающими Т₀, но при этом сглаживается и «горб» ВнХ. Поэтому в дрелях и болгарках, где важна «грызущая» способность инструмента при небольшом рабочем ходе, Т₀ остается большим. Именно поэтому ставить в болгарку пильный диск больше штатного нельзя – брак в работе неизбежен, а вероятность травматизма резко возрастает; абразивных дисков это касается в меньшей степени.

ВнХ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором монотонная и достаточно жесткая (на том же рис. справа). В оптимальном для данного диска диапазоне скоростей вращения n_min – n_max усилие подачи нужно выдерживать очень точно, тонко чувствуя сопротивление материала, т.е. требуется довольно высокий рабочий навык. «Переподача» приводит к падению как производительности, так и качества реза – слишком медленно крутящийся диск рвет материал. Но, вдруг пилу заклинит – мотор остановится и на начнет разгоняться до полного снятия нагрузки. Если же применяется 3-фазный мотор с устройством запуска от однофазной сети, то его придется выключить и перезапустить. На распиловке длинномера, когда много увеличивается вероятность неловкости в работе, это качество «асинхронной» ВнХ приобретает ценность – новичок/любитель может постепенно научиться работать, не рискуя собой и не портя много материала. Поэтому самодельный циркулярно-фуговальный станок нужно делать только с асинхронным электродвигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Подвес мотора

В высокопроизводительные промышленные циркулярные пилы, рассчитанные на долговременную круглосменную работу, ставят большие и тяжелые моторы на 3-5 кВт и более. Помимо прочего, таким образом снижается чувствительность пилы к неоднородностям материала и расширяется диапазон допустимых усилий подачи (см. выше), что, в свою очередь, уменьшает зависимость качества работы от квалификации и усталости работников. Еще одна особенность циркулярок по сравнению с пилорамами – ременная передача с мотора на диск оказывается лучше цепной, поскольку пилить нужно чище, но более качественный материал.

Однако натяжение ремня со временем слабеет, поэтому двигатели промышленных циркулярных пил ставят на опорах, скользящих (и фиксируемых) в пазах (показаны стрелками на поз. 1 рис.).

Преимущества маятникового подвеса мотора в самодельной циркулярной пиле перед скользящим

Вырезать длинный ровный паз в металле без специального оборудования (фрезерного станка по металлу) нереально, но и мотора в 1-2 кВт для домашне-хозяйственной циркулярки хватит с запасом, а его можно поставить на маятниковый подвес (поз. 2). Натяжение ремня таким образом обеспечивается автоматически без трудоемких регулировочных работ. Износ ремня в маятниковом подвесе больше, но ведь на своей циркулярке не работают день ото дня полную смену.

Примечание: сборочный узел на поз. 1 рис. выше – маятниковый пильный модуль промышленной циркулярной пилы, позволяющий оперативно устанавливать выход пильного диска над столешницей. Но в аспекте данного раздела это несущественно, а выход диска самодельной циркулярки можно менять не столь оперативно, то конструктивно и технически гораздо более проще, см. рис.:

Устройство механизма подъема/опускания пильного диска самодельной циркулярной пилы

Шарнир подвеса (показан стрелкой на поз. 2) может быть довольно грубым (стальная труба, надетая на штырь и набитая консистентной смазкой), на качество реза это заметно не влияет. Можно обойтись и без шарнира на стальной лист s(4…6) с винтовыми опарами-фиксаторами (показана стрелкой на поз. 2а). Дополнительное преимущество маятникового подвеса мотора – рабочий стол можно сделать наклоняемым, поз. 2б. При распиловке большого количества длинномера (напр. на стройку) достаточно опытным работником это существенно снижает его утомляемость и ускоряет работу.

Примечание: видео материал о постройке своими силами циркулярной пилы с фуговальным барабаном (распиловочно-фуговального станка) см. также сюжет:

Видео: простая самодельная циркулярная пила с фуганком

Узел вращения

Подшипниковый узел (узел вращения) – самая сложная и нагруженная часть циркулярного станка. Мы попробуем обойтись для него минимумом дорогостоящих точных токарных работ на заказ.

Чертежи самодельного подшипникового узла традиционной конструкции даны на рис.

Чертежи подшипникового узла самодельной циркулярной пилы

Критические размеры выделены цветом:

• На поз. 3 D32 – под установочный размер пильного диска (см. выше). Допуск –0,05 мм.
• На поз. 4 D40 – под установку подшипников (см. ниже). Допуск +0,03 мм. Несоосность не более 0,01 мм. Точить начисто в один установ на станке повышенной точности.
• На поз. 6 D17 – под посадку подшипников. Допуск –0,03 мм. Несоосность не более 0,01 мм. Точить начисто в один установ на станке повышенной точности.
• Шкив (поз. 7) вытачивается по размерам согласно передаточному числу, исходя из скорости вращения наличного двигателя, диаметра шкива на его валу и рабочей скорости вращения пильного диска (см. выше).

Ввиду более жестких требований к чистоте реза, чем для пилорамы, но такой же, как на ней, или сравнимой его длине, обычные шарикоподшипники качения, как, напр., для отрезного станка, в циркулярке довольно быстро изнашиваются, и пила начинает бить. Поэтому в данной конструкции применены более выносливые подшипники №60203; на них же будем ориентироваться и далее.

А как бы попроще?

Описанная конструкция подшипникового узла не лишена серьезных недостатков:

1. нет фуговального барабана;
2. проточить начисто в один установ внутренние диаметры – задачка не для токаря-дилетанта или даже специалиста начальных разрядов;
3. от нагрева при приваривании обоймы подшипников 4 к опорной плите 5 обойму может повести, и подшипники не встанут в гнезда, а проточить их начисто в сборе возможно только на карусельном или шейпинговом станке.

Ненадежная конструкция корпуса и подшипникового узла самодельной циркулярной пилы

С фуговальным барабаном на вид вроде решаемо: распилить обойму с плитой пополам, да и все тут. Но настроить станок на вертикальность и устранение перекоса пильного диска вне производственных условий будет стоить мучительного труда без гарантии успеха. Или придется выточить с высокой точностью (на однократное использование) монтажный штырь. Но тогда, чтобы настройка скоро не уплыла, нужен прочный жесткий корпус станка. Вроде сварного УБДС-1 или УБДН-1. Самодельный аналог на резьбовых соединениях (см. рис. справа), быстро разболтается, а после 2-3 перенастроек разобьются и подшипники.

Нетрадиционный подход

А что, если вовсе отказаться от обоймы с опорной плитой? Тогда точить с высокой точностью нужно будет только вал. А крепить как? В дереве к дереву, это еще упростит и удешевит станок. Древесина архаичный, в массовом производстве дорогой и слабо технологичный материал, но для штучной работы совсем не плохой. В старину деревянные парусные линкоры служили по 120-150 лет, с периодическими модернизациями. А современные 40-летние боевые корабли ставят на обновление, только если нет готовой полноценной замены.

Способ крепления подшипникового узла самодельной циркулярной пилы в деревянных обоймах к фанерной столешнице показан на рис.:

Крепление узла вращения самодельной циркулярной пилы в деревянных обоймах

На обоймы нужна плотная мелкослойная достаточно упругая лиственная древесина. Лучше всего – клен; далее – орех, граб, дуб. Прочный жесткий корпус станка в таком случае также не нужен, достаточно простой «тумбочки», как для стола под ручную циркулярку. Из современных достижений использованы мебельные винты – конфирматы; в мелкослойной древесине они сидят плотно и не развинчиваются от вибраций. «Фишка» конструкции в том, что в процессе юстировки (см. ниже) подшипники вжимаются в дерево и тем самым надежно фиксируются.

Сборка всего узла совмещается с юстировкой:

• В столешнице заранее прорезается паз под пильный диск и сверлятся отверстия под головки конфирматов D6.
• В заготовке обойм также заранее насверливаются пионерные (установочные) отверстия под конфирматы D4,8х60.
• Пустые обоймы «наживляются» пока только верхними конфирматами.
• В обоймы вкладывается вал с подшипниками.
• На вал монтируется пильный диск.
• Верхние конфирматы подтягиваются так, чтобы подшипники встали в обоймах без люфта, но не туго.
• Диск расклинивается в пазу симметрично 4 парами клиньев: 2 парами сверху ближе к центру, 2 парами снизу ближе к краю.
• Подбивая клинышки, выравнивают диск вдоль прорези и по вертикали.
• Верхние конфирматы затягивают до утапливания головок заподлицо со столешницей.
• Затяжку конфирматов ведут поочередно на обоих обоймах в 3-4 приема «конвертом», т.е. с переходом по диагонали.
• Оставляют узел «устояться» на ночь или, лучше, на 2-3 суток, чтобы подшипники вжались в дерево.
• Вынимают клинья, проверяют, не повело ли диск. Если конфирматы затягивались аккуратно и правильно по схеме, не поведет.
• Ставят и затягивают, тоже «конвертом», нижние конфирматы.
• Дают столешнице с подшипниковым узлом еще разок «устояться».
• Снова проверяют установку диска. Не повело, правильно нижние тянули? Узел готов к дальнейшей сборке и работе.

Чертежи вала для данной конструкции даны на рис.:

Чертежи вала для циркулярной пилы с фуговальным барабаном

Заготовка – кругляк Ст45 D60. Готовый вал в сборе с фуговальными ножами обязательно (!) балансируется в центрах. Материал в ходе балансировки можно выбирать как с «сырой» поверхности D60, так и с площадок под ножами.

И еще одно приспособление

А что делать, если нужно обрезать заготовку поперек или под углом? Мастерить отрезной станок? Возможно своими руками, но, для тонких заготовок (досок, паркета, ламината, дверных наличников) не обязательно.

Для таких целей существуют поперечные/угловые каретки к циркулярным пилам.

Устройство и чертежи поперечных/угловых кареток к циркулярной пиле

Если есть фрезерный стол или доступ к нему, то в столешнице (снятой со станка) выбирают продольный паз и делают к нему угловой упор (слева вверху на рис.); стрелкой показано направление подачи, а заготовка во время нее прижимается к упору. Если нет – можно сделать поперечную каретку (слева внизу и, справа, чертежи); возможно, с упором на самый востребованный фиксированный угол 45 градусов. Для поперечного отпила доску укладывают вдоль каретки; для реза под 45 градусов – с перекосом. Каретку двигают так, чтобы пильный диск прошел по прорези в ней, вот и все. Не очень хорошо, что много глубины реза теряется, но при выходе диска в 50 мм доски толщиной до 20-25 мм пилить можно. Дополнительно – видео, как сделать поперечную каретку к циркулярке:

Видео: простой и практичный циркулярный станок

Содержание

1. Стол или станок?
2. Как устроен фрезерный стол
3. Точный мини-стол
4. А вытяжка?
5. В заключение
> Обсуждение

Мастера прошлого производили декоративную обработку древесины вручную. Их творениями мы восхищаемся до сих пор. Но учиться тонкой работе по дереву нужно было годы, и далеко не всякому подмастерью удавалось создать шедевр на звание мастера. И собрать денег на инструмент и принадлежности для высшего мастерства. Что актуально и сегодня: наборы фасонных рубанков, железок к ним и резцов для ручной доводки изделия обойдутся подороже хорошей ручной фрезерной машины по дереву. Которая к тому же сократит процесс обучения и увеличит производительность труда в разы. Если же сделать к ней фрезерный стол своими руками, то и качество изделий станет намного стабильнее. Правда, сократится функционал фрезера (количество видов рабочих операций), но оставшиеся участки уже не так сложно будет довести тем же фрезером без стола или вовсе вручную, не рискуя «запороть» всю заготовку. О существенных моментах самостоятельного изготовления фрезерного стола и будет этот материал.

Примечание: шедевр изначально технический термин, обозначавший пробную работу, которую самостоятельно должен быть сделать подмастерье, претендующий на звание мастера. Поскольку в старинных цехах корпоративный дух и семейственность доминировали над всем и вся, пришлому подмастерью, чтобы пробиться в мастера, нужно было сделать вещь действительно выдающуюся, даже исключительную. Отсюда и пошло употребление слова «шедевр» для творения, созданного на творческом взлете.

Стол или станок?

Тем не менее, ручной фрезер инструмент не из дешевых. Принципиальной разницы в конструкциях ее и фрезерующей головки вертикального фрезерного станка вроде не видно. Подходящий по мощности и оборотам мотор для самодельного фрезерного станка, возможно, дожидается в кладовке какого-нибудь употребления. Так что же лучше делать для фрезеровочных работ по дереву: весь станок из подручных материалов, или покупать ручной фрезер и к нему стол?

Самодельный фрезерный стол по дереву

Примечание: столы фабричного производства к ручным фрезерным машинам продаются точно так же, как станины для дрелей, превращающие их в сверлильный или токарный станок.

Дело в вибрациях. Дрожь станка с заготовкой – злейший враг обработки материалов резанием. Во фрезеровочных работах влияние вибрации на качество обработки особенно сильно. Если сверло или резец (кроме долота в долбежном станке) вгрызаются в заготовку однажды и затем идут в материале более-менее плавно, то фреза на каждом обороте бьет по заготовке как минимум дважды. Фасонные фрезы с криволинейными в 3-х плоскостях режущими кромками уменьшают этот недостаток, но не устраняют его совсем – фреза, которая не бьет по заготовке, ничего от нее не отрежет.

Самодельный фрезерный станок с мотором из хлама трясется в общем как сам может. Доступные в домашней мастерской меры по его виброгашению обеспечивают качество работы, подходящее более для простых плотничных работ. В ручных фрезерных машинах по дереву виброгашение уже предусмотрено конструктивно. Установка фрезера в стол еще уменьшает «трясучку», и весь агрегат становится пригодным для достаточно тонких столярных работ, в т.ч. над фасадными частями мебели, декоративными деталями и др. ответственными частями. Так что принципиальная разница между самодельными фрезерным станком и столом к имеющемуся ручному фрезеру все-таки есть.

Как устроен фрезерный стол

Основные отличия фрезерного стола с готовой машиной от самодельного станка того же назначения таковы:

• Стол выполняется по конструктивной схеме вертикального фрезерного станка с нижним приводом, в то время как самодельный станок может быть и вертикальным, и горизонтальным. Впрочем, последний в домашних условиях никаких ощутимых преимуществ перед вертикальным не дает.
• Фрезерный стол достаточно просто снабжается своими руками лифтом – устройством для плавной и, возможно, оперативной регулировки выступа фрезы над рабочим столом.
• Система упоров заготовки фрезерного стола может быть усовершенствована по сравнению с самодельным станком для повышения точности и чистоты обработки.
• Фрезерная машина для установки в стол дорабатывается обратимо (см. далее) с тем, чтобы ее можно было снять для работы вручную.

Как устроен простой фрезерный стол для работы по дереву, показано на рис. Тумба (станина) – любой достаточно прочной и устойчивой конструкции, т.к. основное вигброгашение осуществляется, кроме как с самом фрезере, опорной плитой. Поэтому тумба в данном случае фактически не станина, т.к. является просто поддерживающей конструкцией.

Устройство самодельного фрезерного стола по дереву

На простом столе сложно добиться качественной обработки заготовок с большим отношением ширины к высоте. Совершенно ровная доска по точно так же ровному столу вдруг ни с того, ни с сего идет рывками, рез получается неровным или даже заготовка закусывается фрезой. Причина – продольные, т.е. распространяющиеся горизонтально, волны упругости в материале заготовки. Гребенчатый вертикальный упор (см. далее) не успевает их поглотить, на заготовке возникают пучности (фокусы) вибраций, портящие все дело.

На такую ситуацию и предназначен горизонтальный упор, см. след. рис. Он выполняется всегда гребенчатым, т.к. является преимущественно вибропоглотителем. С той же целью добавляется второй вертикальный гребенчатый упор.

Устройство фрезерного стола по дереву с возможностью обработки широких заготовок

На рис. показан стол с 2-сторонними упорами, рассчитанными на подачу заготовки туда-обратно, см. далее. К самодельному столу для обычных столярных работ лучше делать односторонние упоры (см. далее): они технологически проще и могут быть выполнены их обычной твердой мелкослойной древесины (дуб, бук, орех). В любом случае наиболее ответственными конструктивными узлами самодельного фрезерного стола являются:

1. Опорная (рабочий стол) и установочная (монтажная) плиты;
2. Упоры – гребенчатый и глухой (простой);
3. Лифт фрезерной машины.

Плиты

Опорная и монтажная плиты фрезерного стола конструктивно идентичны таковым такого же станка. Пример конструкции опорной плиты фрезерного стола из 2-х слоев 19-мм фанеры показан на рис.:

Устройство опорной плиты самодельного фрезерного стола по дереву

Ее основной недостаток – дороговизна: фанера требуется березовая (еще лучше бакелитовая) сорта не ниже Iб. Между тем, затратив немного больше времени и труда на переклейку многослойного фанерного «пирога», его, и даже лучшего качества, можно сделать, как и для фрезерного станка, из дешевой 4-мм строительной (II сорта) или упаковочной (несортовой) фанеры. Нужные износостойкость и прочность при этом обеспечиваются пропиткой листа перед раскроем водно-полимерной эмульсией (полноценный заменитель – строительная грунтовка ЭКО Грунт), а вибропоглощающие свойства – слоями клея ПВА. Высохший монтажный (усиленный) ПВА дает вязкую упругую пленку, отлично гасящую вибрации, но и без того пространство по высоте, в котором может набрать силу волна упругости, сокращается впятеро.

Примечание: фанера склеивается из листов шпона дешевым казеиновым или аналогичным синтетическим клеем, обладающим виброгасящими свойствами лишь в малой степени (его слой жесткий и хрупкий). Фанера, клееная ПВА, оказалась бы совершенно нерентабельной.

Устройство установочного узла с повышенным виброгашением для фрезерного стола показано на рис. и совершенно таково, как для фрезерного станка (см. соотв. статью).

Устройство виброгасящего установочного узла фрезерной машины для самодельного фрезерного стола по дереву

И процедура изготовления опорной плиты такая же: лист фанеры пропитывается 2-3 кратно с каждой стороны, затем раскраивается (сразу с вырезами под фрезер). Окно для машины лучше делать круглым или со скругленными углами. Пакет склеивается по инструкции к клею и сушится не менее 2-х суток под рассредоточенным гнетом ок. 100 кг/кв. м плиты; очень хороший пригруз – стопы книг и/или подшивок журналов.

Плита для фрезера и его доработка

Установочная (монтажная) плита фрезера делается из волокнисто-слоистого вибропоглощающего термореактивного пластика: текстолита, стеклотекстолита. Несколько хуже вибропоглощающие массивные термопластичные материалы – оргалит и т.п. Термопластичную пластмассу от нагрева во время работы может повести и станок потеряет точность. Массивные (эбонит, бакелит) или слоистые термореактивные пластики (гетинакс) непригодны – от вибраций и нагрева очень скоро расслаиваются и трескаются.

Как дорабатывается машина для установки в фрезерный стол, показано на рис.:

Обратимая доработка ручной фрезерной машины для установки в фрезерный стол

Фиксатор штатного скользящего рабочего стола (показан стрелкой слева на рис.) освобождается (отжимается). Затем штатный стол снимается и ставится на пружины сжатия (в центре) общей силой прим. 1,5 веса машины. Подошва штатного стола (показана стрелкой в центре) снимается, и взамен нее крепится установочная плита (справа на рис.). Восстановление машины для использования в ручном режиме производится в обратном порядке.

Упоры

Поскольку самодельный фрезерный стол способен обеспечить лучшую точность и чистоту обработки, чем такой же станок, систему упоров для него желательно видоизменить. Упоры, как в станке или на рис. выше с изображением простого стола, пригодны для изготовления не фасадных (декоративных) деталей, т.к. прямой Г-образный глухой упор все-таки сильно отдает вибрации обратно в заготовку и затрудняет ее подачу (заготовка из обычной деловой древесины может заедать).

Чертежи косых гребенчатого и глухого вертикальных упоров для самодельного фрезерного стола по дереву приведены на рис. Конструктивно гребенчатый упор для стола несколько отличается от такового для станка (все зубья одинаковы), т.к. весь агрегат трясется уже не так сильно. Клен – один из лучших виброгасителей, но выдержанная, без дефектов, сучков, свилей и косослоя, деловая кленовая древесина дорогой и дефицитный материал. Ее вполне заменят дуб, бук, граб, орех.

Чертежи вертикальных упоров для самодельного фрезерного стола по дереву

Примечание: еще лучший виброгаситель – древесина вяза. Но бездефектный выдержанный деловой вяз в широкой продаже практически отсутствует, т.к. весь идет на колодки для пошива дорогой кожаной обуви и ответственные детали машин.

Фиксация гребенчатого упора фрезерного стола стопорным блоком

Устанавливаются гребенчатые и глухие упоры попарно (глухой первым по ходу заготовки), см. врезку в центре на рис. Фиксируются стопорным блоком (стопором), выделено красным на рис. справа. Однако ставить гребенку с «глухарем» до фрезы по ходу заготовки при ее подаче, как показано там же, все-таки неправильно: основная «трясучка» возникает за фрезой. А вот ставить 2 пары гребенка-глухарь, до фрезы и после нее, не возбраняется и для точности обработки полезно.

Упор туда-обратно

Заготовки из однородных материалов высокого качества (МДФ, постформинг для кухонных столешниц, отборная мелкослойная древесина) нередко фрезеруют способом туда-обратно: деталь толкают на фрезу и тут же, не выключая фрезера, тянут назад. Сочетание попутного и встречного фрезерования в один проход (см. статью о фрезерном станке) дает наиболее чистую поверхность.

Примечание: детали, фрезерованные туда-обратно, вполне пригодны на шпонирование и ламинирование.

Однако ставить для фрезеровки туда-обратно пару косых гребенок, повернутых в противоположные стороны, нельзя: на входящем гребне заготовку заклинит. Для фрезерования туда-обратно заготовка подпирается парами вертикальных и горизонтальных прямых гребенок (см. рис. выше): их гребни (и пазы между ними) перпендикулярны рабочей поверхности, а рабочие части гребенок трапециевидные в плане со скосами в 60 градусов от перпендикуляра (30 градусов от подошвы гребенки). К сожалению, выбор материалов для самостоятельного изготовления прямых 2-сторонних гребенок ограничен: бездефектные выдержанные деловые клен, вяз, тик.

Примечание: в продаже встречаются прямые гребенки для фрезеров по дереву, литые из полипропилена. Как работают, не знаю, не пробовал.

Лифт

Самые простые конструкции лифтов для фрезерного стола по дереву – жесткий кулачковый (поз. А на рис.) и клиновой (поз. Б).

Кулачковый и клиновой лифты фрезерного стола по дереву

Их общее достоинство – возможность сделать опорную плиту откидной для удобства доступа к фрезеру. Но общий огромный недостаток – неустойчивость, машина от вибрации сползает вниз. Фактически после 1,5-2 м реза лифт приходится переустанавливать. Кулачковый лифт, кроме того, по удобству пользования не намного лучше регулируемого шайбами с резиной лифта самодельного фрезерного станка.

Оптимальная конструкция лифта фрезерной машины в столе – винтовой, см. след. рис. Если нижнюю фланцевую гайку дополнительно зафиксировать контргайкой (или поставить самозатягивающуюся фланцевую гайку), вынос фрезы держится железно. И возможна его действительно оперативная регулировка, буквально на ходу заготовки.

Устройство винтового лифта фрезерной машины в самодельном фрезерном столе

Точный мини-стол

Для занятий художественной деревообработкой и/или фасадной столяркой незаменимая вещь – фрезерно-копировальный станок. Сделать его своими руками возможно, но сложновато, а приобретать фабричный имеет смысл только если есть стабильный поток заказов на работы данного рода и твердые навыки их выполнения.

Однако и фасонные пазы в фасадных деталях мебели, фрезерованные по прямой, могут дать отличный эстетический эффект. Прямая фрезеровка широко используется в изготовлении мебели и декоративных изделий из дерева в любом стиле, см. рис. Самостоятельно выполняется она маломощными ручными фрезерными машинами по дереву повышенной точности (справа на рис.); установка ручного мини-фрезера в стол повышает качество работы и производительность труда точно так же, как «большого».

Фасадные детали мебели, фрезерованные по прямой, и ручная мини фрезерная машина по дереву

Чертежи мини фрезерного стола по дереву под отечественную ручную фрезерную машину даны на след. рис. Его отличительные особенности – кулачковый боковой прижим заготовки и вертикальная гребенка с широкими зубьями. Решение для работы с качественными материалами вполне оправданное: мелкие частые гребенки сами немного «отыгрывают» на заготовку, что в данном исполнении минимизировано.

Чертежи самодельного мини фрезерного стола по дереву

А вытяжка?

При фрезеровании древесины образуется в разы больше опилок, стружки и древесной пыли, чем при распиловочных операциях. Точность обработки на столе и здоровье его оператора пыль портит так же, как пылящий станок. Поэтому для фрезерного стола точно так же необходимы пылеулавливатель, пылеотвод и пылесборник; их конструкция одинакова и для стола, и для станка, см. соотв. статью.

В заключение

Будем надеяться, что из этой статьи вы почерпнули для себя кое-что полезное. Дополнительно к материалу предлагаем также посмотреть видео об опыте самостоятельного изготовления фрезерного стола для ручной фрезерной машины по дереву:

Видео: пример изготовления стола для ручного фрезера

Содержание

1. Какой делать?
2. Какой лучше фрезер по дереву
3. Делаем вертикальный
4. Делаем копировальный фрезер
> Обсуждение

Любой, кто более-менее серьезно работает по дереву, рано или поздно приходит к выводу, что получить высококачественное изделие без фрезеровки невозможно. Но за приличный бытовой фрезерный станок для обработки древесины придется выложить вряд ли менее 20 тыс. руб. Окупятся ли такие затраты и когда? Будет ли и насколько выбранный агрегат приспособлен для наиболее употребительным вами фрезеровочных операций? Решить такие вопросы умозрительно чрезвычайно сложно и далеко не всегда возможно. Выход – сделать фрезерный станок по дереву своими руками. Это по меньшей мере даст возможность точно понять, что может тот или иной станок и что вы на нем можете. Возможно, и потребность в покупке отпадет – самоделка, изготовленная для себя, придется по рукам на годы. Материал настоящей статьи призван привести читателя именно к такому повороту событий.

Какой делать?

Для обработки материалов используются десятки различных фрезеровочных операций и не менее десятка разновидностей станков для них. В домашних условиях далеко не все их конструкции повторимы начинающими и средней руки мастерами. 2-х и 3-х координатные станки с ЧПУ (2D и 3D фрезеры по дереву) в этой статье не рассматриваются. Сделать 2D или 3D фрезер самостоятельно возможно (поз. 1 на рис. ниже), но уже имея достаточно большой опыт работы на простом станке, значительный объем заказов и настоятельную потребность в резком увеличении производительности труда. Заодно придется освоить программирование микроконтроллеров, т.к. готовые образцы рассчитаны на станок вполне определенной конструкции; немалыми будут также затраты на шаговые двигатели и прецизионные детали привода.

Разновидности самодельных фрезерных станков по дереву

Для начала, у себя дома, можно изготовить самодельный фрезерный станок какой-либо из след. разновидностей:

• Горизонтальный (поз. 2 на рис.).
• Вертикальный (поз. 3).
• Плоскокопировальный с пантографом (2D дупликарвер, поз. 4).
• Станок для объемного копирования (3D дупликарвер, поз. 5).

Инструмент…

Выбор станка того или иного типа определяется, конечно, наиболее употребимыми мастером рабочими операциями. Чтобы конкретизировать их номенклатуру, нужно сначала определиться, какие рабочие органы (фрезы) вам наиболее понадобятся. Большинство из них применимы и в горизонтальном, и в вертикальном станке.

Виды фрез по дереву

Насадными фрезами (поз. 1 на рис.) обрабатывают преим. прямые кромки досок: вырезают пазы и гребни (в т.ч. фасонные) во всю длину, наводят калёвку (фасонную фаску). Шпиндельный узел станка под насадные фрезы (см. далее) конструктивно наиболее прост; его детали способен выточить токарь 3-го разряда. Потребная мощность привода на глубину обработки до 60 мм от 1,5 кВт. Качество материала практически любое, начиная от сырого прямо из-под пилорамы с лесопилки. Наиболее пригоден под насадные фрезы вертикальный фрезер по дереву, см. напр. ниже видео в 4-х частях:

Видео: самодельный фрезерный станок по дереву с насадными фрезами

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

Содержание

1. Когда надо покупать
2. Бить иди давить?
3. Какой делать?
4. Пресс из домкрата: критические звенья
5. Примеры конструкций
6. Винтовые хозяйственные прессы
> Обсуждение

Производство немыслимо без прессовочных операций, а современное тем более: обработка металлов и вообще материалов резанием дает отходы, которые в конечном итоге сильно бьют по экологии и экономике. В домашней мастерской, в гараже, ИП-индивидуалу, работающему по металлу, также трудно обойтись без штамповки, ковки, правки, гибки, формовки (сплющивания), запрессовки и выпрессовки заготовок и деталей, но выбор прессов для индивидуального пользования никак не широк, а цены пугают. Не менее необходим пресс и просто на хозяйстве – для отжима сока, масла, тюкования сена. Сок/масло первого отжима можно получить только из специального пресса (см. далее); особо тщательно и со знанием дела нужно давить виноград на вино. А с выбором готового пресса и ценами на них ситуация сходная с предыдущей. Наконец, рост цен на энергоносители вынуждает многих домовладельцев задумываться о переводе автономного отопления на бросовое (альтернативное) топливо или, по крайней мере, как делать из имеющихся отходов ЛПХ (соломы, лузги, шелухи, опилок, стружек) топливные пеллеты или брикеты; для этого также нужен специальный пресс. Вот тому, как изготовить пресс своими руками для указанных и некоторых других целей (также см. далее), и посвящена эта публикация.

Самодельные прессы различного назначения

Когда надо покупать

Настольный ручной механический мини-пресс

Но вот когда пресс ни в коем случае не надо делать самому, так это когда вы занимаетесь точной механикой, оптикой, ювелирными работами. Все самодельные прессы особой точностью не отличаются: в домашних и/или кустарных условиях их лучше и не сделаешь. А неточный мини-пресс может сломать или непоправимо испортить малюсенькую незаменимую детальку, расколоть линзу, драгоценный камень и т.п. В этих случаях лучше все же приобрести настольный мини-пресс; из них ручные механические реечные (см. рис. справа) есть в широкой продаже и цены на них приемлемы.

Бить иди давить?

Прессовочные операции осуществляются в основном давлением и ударом. Ударная прессовка весьма экономична: от удара в металле заготовки возникает волна упругости, отчего металл лучше течет и меньше сопротивляется деформации. В практике любителей и мастеров-индивидуалов ударная прессовка широко применяется для холодной ковки металлов, особенно художественной. Ударные прессы выполняются чаще всего ударно-инерционными: энергия аккумулируется в механическом накопителе (маховике, падающем грузе). Затем накопитель вводится в зацепление с пуансоном пресса, который и бьет по заготовке. Ударно-инерционные прессы весьма компактны: такой пресс массой 1 т и размерами в плане ок. 1х1 м способен создать мгновенное усилие больше 1000 тс. Но ударная прессовка – одна из самых аварийно- и травмоопасных операций, поэтому далее будет рассмотрен только один вариант ударного пресса, пригодный для использования в домашней мастерской.

Какой делать?

Прессование давлением позволяет выполнять практически все необходимые в обыденной жизни прессовочные операции. Самодельные прессы выполняются чаще всего энергетически автономными, т.е. без отдельного привода, резервуаров рабочего тела, станций подкачки и пр. Выбор той или иной конструктивной схемы пресса определяется в конечном итоге его назначением и рабочим усилием.

В качестве встроенного в пресс силового блока проще всего применить автомобильный домкрат – он развивает усилие до 100 тс, а домкраты на 10 тс общеупотребительны. Единственная операция, с которой пресс из домкрата не справится – это формовка (сплющивание) концов прутьев при художественной холодной ковке.

Домкрат используется чаще всего гидравлический бутылочный (но см. также ниже). В таком случае гидравлический пресс можно сделать по одной из след. рамных конструктивных схем (см. рис.):

Основные конструктивные схемы самодельных прессов

• Поз. А – домкрат перевернут, наглухо закреплен на неподвижной верхней траверсе, а к головке рабочего штока домкрата крепится пуансон. Это самая простая и в то же время надежная и вибрационно устойчивая конструкция (о роли вибраций в работе пресса см. далее). Недостатки – если домкрат понадобился по прямому назначению, демонтировать его достаточно сложно и долго, а качать рычаг домкрата, висящего вверх ногами, не очень-то сподручно.
• Поз. Б – схема с подвижным столом. Конструктивно сложнее, т.к. добавляется подвижная траверса – стол. Качают домкрат как всегда, снять его просто, т.к. он может быть вовсе не закреплен. Недостатки – наихудшая вибростойкость; кроме того, технология большинства прессовочных операций рассчитана на то, что пуансон давит на заготовку или деталь сверху, а если наоборот, то сложно и может вовсе не получиться. Зато для ремонтных и/или механосборочных работ это оптимальный вариант: если нужно выдавить из шкива или подшипника намертво приржавевший к нему вал или, наоборот, напрессовать их на вал, то его (вала) длина ограничивается только высотой потолка в мастерской. В целом же гидропресс с подвижным столом из домкрата это наилучший вариант для гаража или СТО.
• Поз. В – с силовым блоком на подвижной траверсе. Конструктивно наиболее сложен, но виброустойчив, прочен и долговечен, т.к. нагрузка на самое слабое звено – подвижную траверсу – не точечная, а фактически рассредоточенная. Домкрат также может быть не закреплен, но, если вывернется и грохнется, последствия будут хуже, чем если свалится с опорной плиты. Недостаток – качать домкрат, который потихоньку ползет вниз, не вполне удобно.

Примечание: опорная плита – штука тяжелая, громоздкая, материалоемкая. Разместить пресс на плите в мастерской или гараже не всегда возможно. Поэтому раму самодельных прессов чаще всего ставят не на плиту, а на нижнюю неподвижную траверсу, конструктивно аналогичную верхней (см. далее). Виброустойчивость пресса от этого падает прим. вдвое, но для любительских условий это приемлемо.

Винтовой пресс с ручным приводом (поз. Г) позволяет создавать усилие максимум до 1,5-2,5 тс. В работе с металлом применяется, когда такого достаточно, в след. случаях (см. также видео):

Когда достаточно усилия прессовки менее указанных значений:

Видео: ручной винтовой пресс для мастерской

Требуется большой рабочий ход:

Видео: винтовой пресс 2/2

В качестве небольшого или мини-пресса для мелких не очень ответственных работ:

Видео: небольшой винтовой пресс

Как съемник:

Видео: самодельный пресс для снятия подшпиников, шкивов

Примечание: в качестве мини-пресса или съемника пригоден также конструктивно простой безрамный рычажный ручной пресс, поз. Д на рис. Но большее применение он находит в быту и хозяйстве (см. далее), т.к. с его помощью можно развить усилие не более 300-400 кгс.

Только ли гидравлика?

Самодельный пресс из домкрата может быть не только гидравлическим. Многие легковушки при продаже комплектуются ромбическим винтовым домкратом. Усилие он дает не более 2-2,5 тс, но дешев («новый, хороший» можно приобрести за 1300 руб.). Небольшое усилие не только недостаток: рама пресса с винтовым домкратом может быть сделана из деревянного бруса от 150х150, и к нему же возможно приспособить в качестве привода электродрель, см. рис.:

Самодельный механический пресс с электроприводом из винтового ромбического домкрата

Если максимум, что вам нужно – гнуть прутья до 8-10 мм, такого пресса на это хватит. И любопытный факт: автору статьи лет 10 тому назад довелось случайно познакомиться с деятелем, который, работая по 3-4 часа по первым 2-3 дням недели, зарабатывал 20-25 тыс. руб. в мес. В то время сумма немалая. Каким образом? Скупал за половину закупочной цены металлолома пустые металлические банки, плющил и сдавал уже по нормальной цене. Банок-то больше всего приносили пивных, они алюминиевые, а он дорогой. Жаловался, правда, что работа грязная – основной объем сырья притаскивали бомжи.

Прессовка и вибрации

Вибрации тянущегося при прессовке металла – бич большой промышленности, и прессы-гиганты, вроде того что еще из СССР поставил НКМЗ французскому «Форжалю», из-за этого представляют собой сложнейшие агрегаты. Но ИП и любителям тоже стоит обратить самое серьезное внимание на виброустойчивость пресса. Задир на каленом валу или шейке полуоси – неисправимый брак.

Пресс из домкрата: критические звенья

Вибрации при работе пресса нередко выдают себя скрипом и стоном металла. Механические напряжения в элементах его конструкции неслышимы и невидимы, но способны быстро свести на нет усилия и затраты его создателя, а сорвавшаяся траверса причинить увечье и ущерб. Поэтому к выбору конструкционных материалов для пресса и его технического исполнения конструкции в целом нужно отнестись не менее серьезно.

Ошибочным решением будет сварная рама из профтрубы (поз. 1 на рис. ниже): она практически не гасит вибрации, сварные швы от возникающих при прессовке усилий подвержены растрескиванию. Профтруба достаточно массивна, весьма упруга и потому является хорошим энергоаккумулятором. Т.е., если по одному из швов поползет трещина, тяжелая, с острыми углами траверса может мгновенно сорваться и отлететь в сторону.

Примеры ошибочного и правильного технического исполнения рамы самодельного пресса

Раму самодельного пресса нужно делать из швеллеров, одинарных или спаренных. Двутавр подходит хуже: при малейшей асимметрии прижимного усилия относительно вертикальной оси рамы в полке двутавра возникают значительные поперечные напряжения, что данному виду профиля противопоказано. Кроме того, двутавр не предназначен для приема сосредоточенных нагрузок.

Сварная из одинарного швеллера рама с подкрепляющими укосинами (поз. 2 на рис.) будет достаточно надежной и устойчивой под нагрузкой прим. до 5 тс; 10-тонный домкрат для данного пресса слишком силен. Траверсы пресса на прижимное усилие до 12-15 тс нужно делать из спаренных швеллеров полками наружу, поз. 3. Это опять-таки оптимальный вариант для гаража или СТО: нет нужды делать в траверсах отверстия для прохода валов, недопустимо ослабляющие раму. Если же пресс предназначен для работы на максимальных усилиях (штамповка, формовка, гнутье), то лучший вариант – мощный одинарный швеллер (см. ниже) и рама, скрепленная болтами, поз. 4; сварка прихватами в данном случае технологическая, облегчающая сборку рамы. Болты, во-первых, исключат внезапное разрушение рамы. Во-вторых, будут хорошими поглотителями вибраций.

Какой брать швеллер?

Типоразмеры швеллера для рамы гидравлического пресса из домкрата выбираются след. образом (предполагается, что профиль из обычной конструкционной стали Ст44 или аналогичной, а траверсы цельные):

• На усилие до 2 тс – одинарный от 80х40х4 мм; спаренный от 60х30х4 мм.
• На усилие 2-5 тс – одинарный от 100х50х6 мм; спаренный от 80х40х4 мм.
• На усилие 5-10 тс – одинарный от 160х80х8 мм; спаренный от 120х60х6 мм.
• На усилие 10-15 тс – одинарный от 220х110х12 мм; спаренный от 150х75х8 мм.
• На усилие до 25 тс – одинарный от 280х140х15 мм; спаренный от 180х90х9 мм.

Из чего делать колонны?

Самодельный гидравлический пресс со спаренными круглыми колоннами

Колонны рамы пресса работают не на изгиб, как траверсы, а на растяжение, которому металл сопротивляется много лучше. Однако конструкция колонн в основном определяет виброустойчивость пресса. Швеллер в этом отношении не идеален, вибрации он гасит неважно. Для пробы постучите молотком по отрезкам швеллера и квадратной профтрубы – они звенят почти одинаково. Гораздо глуше будет звук от сплошного стального прута. Кроме того, круглые колонны пресса хорошо принимают на себя боковые нагрузки, особенно, если колонны спаренные. В таком случае пресс получается максимально компактным и легким (см. рис. справа), что значительно или полностью компенсирует его повышенную трудоемкость.

Примечание: если пресс рассчитан на небольшие усилия (механосборочные и ремонтные работы), то круглые колонны его рамы можно делать из труб, см. ролик:

Видео: пресс из домкрата

Примеры конструкций

Вибрационная и механическая устойчивость пресса весьма существенны при ремонте и техобслуживании автомобилей; особенно легковых. Задиры и перекосы посадки сопряженных деталей это еще не все, важен и внешний вид машины. Т.е., пресс, применяемый при рихтовке и/или тюнинге автомобиля, должен иметь как можно более плавный ход и быть максимально точен. Достигается это повышенной материало- и трудоемкостью конструкции: колонны делаются стальными точеными, а стол и траверсы из цельных металлических плит.

Чертежи гидравлического пресса из домкрата повышенной точности и устойчивости даны на рис.:

Чертежи гидравлического пресса (из домкрата) повышенной точности и устойчивости

Без ущерба для эксплуатационных качеств пресса в геометрическом центре его верхней неподвижной траверсы (дет. 1) можно просверлить отверстие диаметром до 40 мм для прохода вала/оси при напрессовке на нее сопряженных деталей или, наоборот, выпрессовки его из них. Максимальное кратковременное (10 мин/1,5 час перерыв) рабочее усилие – ок. 10 тс.

На след. рис. даны чертежи пресса подобной конструкции и технического исполнения, но уже производственно-технологического назначения.

Чертежи производственно-технологического гидравлического пресса из домкрата с усилием в 12 тс

Максимальное усилие уже регулярное долговременное: до 50% рабочего времени, поэтому и конструкция данного изделия много сложнее. Особенность этого пресса – двойная комбинированная рама. Ее ходовая часть на круглых точеных колоннах, а опорная сварная из швеллеров. Такая рама очень хорошо гасит вибрации практически любой моды. Дело в том, что механическая добротность квадратной трубы, сваренной из швеллеров полками встык, очень низка: попавшие в нее волны упругости, образно говоря, запутываются в металле неравномерной толщины и дополнительно гасятся в сварных швах. Еще об опыте любительского изготовления гидропрессов из домкратов см. видео:

Видео: пресс с перевернутым домкратом и рамой из профтруб

Видео:гидравлический пресс с подвижным столом

Видео: пресс с подвижной траверсой

 Примечание: на всякий случай – на рис. чертежи станины гидравлического пресса из домкрата на усилие до 100 тс.

 

 

Пресс-молот

Чтобы покончить с ремонтно-технологическими прессами, вспомним обещанное: каким образом в домашней мастерской или у ИП-индивидуала применимо ударное прессование? В виде педального пресс-молота; он может использоваться как ковочный, заклепочный и штамповочный.

Прессы такого типа называются еще рычажными молотами. Их прародитель – кузнечный молот с приводом от водяного колеса. Сила удара пресс-молота далеко не рекордная, всего несколько тс. Но вследствие описанных выше особенностей поведения металла под ударом рычажные молоты достаточно  эффективны, тем более что силу и скорость удара можно регулировать соотв. характера нажатием на педаль.

Устройство рычажных молотов для ударной прессовки

Кинематическая схема рычажного молота показана на поз. а) рис., а на поз. б) – устройство его традиционного типа. На поз. в) – устройство усовершенствованного рычажного молота: параллелограммная подвеска верхнего бойка (так в данном случае называется пуансон) на паре серег (качающихся рычагов) обеспечивает прямой удар, а перемещением хомута тяги (водила) по нижней серьге, как показано стрелками, точно регулируется сила удара. Пара пружин (нижняя – регулируемая) позволяет добиться механического безразличия бойка: в пределах рабочего хода он остается в любом положении, куда его поставят рукой; это дает возможность, не меняя веса бойка, точно регулировать запасаемую в нем кинетическую энергию. Такие рычажные молоты применяют даже ювелиры и яхтсмены – для установки в паруса мощных люверсов и сборки дельных вещей внатяг.

Примечание: по морской терминологии дельные вещи это недвижимые относительно корпуса судна предметы его снабжения, изготавливаемые на берегу в производственных условиях – кнехты, утки, роульсы и т.п.

Винтовые хозяйственные прессы

Первейшее хозяйственное дело, для которого необходим пресс – выжим сока и масла из сочных плодов. Последнее в РФ, правда, неактуально: оливки у нас не растут, а масло из семян давлением не выжмешь, его выбивают ударным прессованием на маслобойках. Прессы-соковыжималки часто делают по образцу производственно-технологических из домкратов в деревянной раме, т.к. усилие нажима требуется не более 1-1,5 тс, см., напр. видео:

Видео: пресс для яблок, ягод и фруктов

Но правильный пресс-соковыжималка обязательно ручной винтовой с деревянной корзиной, см. рис.:

Ручной винтовой пресс-соковыжималка и его устройство

Винт дает рукам возможность чутко регулировать усилие нажима, а только из пресса с деревянной корзиной получается сок/масло первого отжима высшего качества. Если же речь идет о виноградном соке на элитное вино, но все контактирующие с ним части пресса выполняются также деревянными; лучшие породы для этого – выдержанный не менее 3-х лет дуб и шелковица (тутовник).

О виноделии и винных прессах

Сорт винограда и условия его культивирования это еще не все, что нужно для получения хорошего вина. Напр., в Северном Приазовье растут многие отличные сорта винограда: климат подходящий, ракушечных известковых почв изобилие. Но вот во времена перестроечной борьбы за трезвость мелькнула в «Науке и жизни» статья о содержании сивушных масел в самодельном спиртном. На первое место вышли как раз северные приазовские домашние вина: 3700 мг/л (!!!). Второе заняла сумская картофельная самогонка, 1900 мг/л; остальной «самопал» шел с большим отрывом. Курортники, отважившиеся в то время попробовать тамошней «варёхи» с одного стакана, простите, «строгали дальше, чем видели».

Виноделие вообще дело тонкое, и отжим сока на вино важнейшая его стадия. Сок на вино из элитных сортов винограда отжимается так: на вина класса Пино (pigno) вручную прямо из гроздей на лозах выбираются ягоды определенной степени спелости. Отборные ягоды давят в 3-5 приемов слегка, чтобы пустили только чистый сок без примеси слизистой мякоти, а косточки и кожица не успели выпустить танины. В отжимки от Пино добавляют остаток сбора урожая и давят обычным способом; таким образом получают сок на вино того же сорта категории Мосто (mosto). Настоящее Мосто тоже очень хорошее вино, но Пино… сами понимаете – ручной сбор по ягодке опытными высокооплачиваемыми работниками и полность ручной отжим «затаив дыхание». Поэтому приставка «Пино» к названиям дешевых разливных вин (кстати, очень часто весьма приличных) не более чем бессовестное жульничество. К сожалению, ныне узаконенное в большинстве стран с развитым виноделием.

Чертежи ручного винтового пресса для отжима плодовых соков высшего качества даны на рис.:

Чертежи винтового ручного пресса для отжима соков высшего качества

Помимо указанных, у него еще две существенных особенности. Первая – штурвал относительно небольшого диаметра вместо ворота. Ворочать ворот идеально равномерно трудно, усилие нажима в руку он передает слабо и загрузку сырья легко передавить. Второе – прямоугольная резьба ходовой пары винт-гайка. Лучше, но технологически сложнее – трапецеидальная; резьбы такого же профиля применяются везде, где необходим плавный точный прижим, напр. в слесарных тисках.

Проточить хотя бы прямоугольную резьбу сложно, а на заказ дорого, поэтому, если вы будете делать такой пресс, поищите в металлоломе негодную водопроводную или газовую магистральную запорную арматуру (вентили, задвижки). Их ходовые пары как раз с прямоугольной резьбой, которая, если отчистить от ржавчины, чаще всего в порядке – первыми приходят в негодность заслонки.

Примечание: подробнее об изготовлении пресса-соковыжималки с деревянной корзиной см. видео:

Видео: пресс для сока

Рычажные прессы

Ручной настольный рычажный пресс для установки металлической фурнитуры в швейные изделия

В быту и хозяйстве достаточно распространены и рычажные прессы. Напр., в швейном деле для установки люверсов, кнопок, застежек, плательных заклепок, джинсовых пуговиц. Устройство «портняжного» настольного ручного пресса показано на рис. справа. Для точной центровки прижима его шток скользит в обойме, как и в рычажном прессе со скользящим упором, см. выше рис. с типами прессов. Но кинематическая схема другая: в данном случае применена пара нажимной рычаг – серьга. В таком прессе усилие прижима достаточно плавно нарастает по ходу штока, что как раз и нужно для качественной развальцовки бортиков металлической швейной фурнитуры. В нижнем торце штока – глухое резьбовое отверстие (гнездо), в которое ввинчиваются фасонные пуансоны для различных видов фурнитуры.

Следующая прессовочная операция, которая часто требуется владельцам личных подсобных хозяйств и аграриям-частинкам, содержащим скот – тюковка сена. Умеренно спрессованное сено не только требует меньшего места для хранения и меньше рассыпается в его процессе, но и в гораздо меньшей степени повреждается вредителями.

Для прессовки сена на хранение выпускаются и продаются механизированные пресс-подборщики, но это дорогие и довольно сложные агрегаты. Оправдывающие себя только в достаточно обширном рентабельном хозяйстве. Владельцу ЛПХ или мелкому аграрию-индивидуалу по крайнем мере поначалу лучше обходиться косой, граблями и ручным тюковальным рычажным прессом для сена, устройство которого показано на след. рис.:

Рычажный ручной тюковальный пресс

Это корзина с открывающейся калиткой, простой, безо всяких кинематических хитростей, рычаг с соотношением плеч 1:6 – 1:10, и давило (пуансон) из дощатого щита. Сено в корзину с закрытой калиткой догружают – давят, догружают – давят до тех пор, пока не сформируется тюк желаемой величины; его вынимают, открыв калитку.

Ручной рычажный пресс для формовки топливных брикетов

Наконец, вспомним и о самостоятельной заготовке альтернативного твердого топлива. Топливные пеллеты, дающие при сжигании наименьшую зольность, формуются в шнековых термоформовочных установках достаточно сложного устройства, см. рис. справа. Их недостаток с точки зрения хозяина-частика еще и в значительном энергопотреблении, что может свести на нет экономию на закупках штатного топлива для печи или котла.

Гораздо проще соорудить настенный ручной рычажный пресс для ручного прессования топливных брикетов из сухих горючих отходов сельхозпроизводства, см. след. рис.:

Схема устройства термоформовочной установки для получения топливных пеллет

Подробнее о его изготовлении см. видео в 2-х частях:

Видео: пресс для топливных брикетов

Содержание

1. Чугун и сталь
2. Первобытные из чурбака
3. Чего ждать от самодельщины
4. Слесарные
5. Станочные
6. Совершенствуем мини
7. Делаем лягушку
8. Столярные
9. В заключение
> Обсуждение

На просторах рунета можно встретить утверждения вроде: «Настоящий мастер делает тиски только самостоятельно». Что скажет по этому поводу настоящий мастер, представить нетрудно. Он-то, любитель или живущий своим трудом, профи прекрасно знает, какой инструмент и оборудование лучше купить и что из него стоит сделать самому. Однако бывают случаи, когда изготовить и тиски своими руками имеет смысл. Напр., для дачи (покупные там зиму зря простаивают, и спереть их могут), при работе на выезде и/или при случае (приехал в гости к родственникам, попросили помочь, а они совсем не мастеровые). К сожалению, при теперешнем положении с инструментом появляется также обстоятельство, заставляющее задуматься: а не сделать ли тиски все-таки самому?

Чугун и сталь

Детали станины и зажима слесарных тисков положено делать из конструкционного чугуна – он очень плохо ржавеет, тверд и вязок, имеет малый ТКР (коэффициент температурного расширения), но главное – практически не подвержен усталости металла. Чугунные тиски служат не десятилетия – столетия. Поскольку «прочность всей цепи определяется ее самым слабым звеном», губки тисков и пара ходовой винт – гайка изготавливаются из инструментальной стали различных марок. Простая конструкционная слишком пластична, ее сильно ведет при сварке, и она легко ржавеет. Поэтому оставлять самодельные тиски вроде тех, что на рис. ниже, зимовать на даче не рекомендуется – за зиму могут прийти в полную негодность.

Самодельные слесарные тиски

Но суть проблемы не в этом. А в том, что сейчас у купленных по приемлемой цене тисков лапы губок часто ломаются уже при первом зажиме; в лучшем случае при регулярном пользовании тиски прослужат полгода-год. При осмотре излома оказывается, что сделаны они из простого серого чугуна. Не ломаются лапы, так изнашивается ходовая пара – резьба там обычная треугольного профиля (см. далее), да и сталь, похоже, не лучше Ст44. А цены на сертифицированные тиски с полной спецификацией и гарантией… не будем о грустном, вспомним лучше что-то хорошее из прошлого. Как следствие, встает вопрос: а не стоит ли сделать тиски самостоятельно в домашних условиях? Не говоря уже о случае, когда зажать заготовку надо, а хоть каких-то тисков в пределах досягаемости нет. Не лучше окажутся, так хоть дешевле обойдутся. Или даром, если в хламе найдутся подходящие обрезки маталлопрофиля, см. напр., сюжет:

Видео: самодельные тиски за полдня из металлолома

Первобытные из чурбака

Большинство операций по обработке материалов требуют закрепления заготовки, а собственные руки-ноги для этого отнюдь не самое подходящее приспособление. Поэтому начнем с тисков из деревянного чурбака. Для их изготовления понадобится 4+ гвоздя сотки или 150-200 мм и топор. Продольная пила также не помешает, если есть. Вид такого приспособления у современного человека вызовет то ли смех, то ли ужас, но пращуры каменного века пролили бы над ним слезу умиления – тиски из чурбака достаточно надежно держат заготовки неправильной форм почти что из любого материала.

Как сделать тиски из деревянного чурбака, показано на рис.:

Как сделать простейшие тиски из деревянного чурбака

Кусок бревна/полена из хорошей прямослойной древесины раскалывается (распиливается) как показано слева на рис; кривоватый скол можно грубо подтесать на плоскость. Неподвижная губка и упорная пятка крепятся к «станине» гвоздями; древние крепили их острыми щепками твердого дерева. Гвозди вбиваются наискось, чтобы усилие зажима их более тянуло, чем гнуло.

Подвижная губка свободно скользит по станине. Прижим – клиновый; клином может быть подтесанный на конце сук или пара их. Некоторая сноровка требуется, чтобы правильно подтесать клин(ья): слишком острый опрокинет подвижную губку на обрабатываемую деталь, а слишком тупой выдавит ее (губку) вверх. Но зажатая заготовка за счет упругости и вязкости дерева держится вполне надежно. Так надежно, что для освобождения заготовки приходится выбивать клин.

Примечание: длинномерные заготовки можно фиксировать парой или более таких же тисков.

Чего ждать от самодельщины

Описанное приспособление, конечно, временное – все его детали довольно быстро размочаливаются, даже если дерево жмет дерево. Поэтому займемся вначале вопросом: какие самодельные тиски стоит изготавливать?

Зажимных приспособлений самого разного рода в технике используется неисчислимое множество; патенты на них насчитываются тысячами и десятками тысяч. Самостоятельно имеет смысл делать тиски, во-первых, наиболее употребительные. Во-вторых, не требующие для изготовления специальных материалов, производственного оборудования и сложных технологий.

Обычные слесарные тиски (поз. 1 на рис.) придется делать неповоротными. В противном случае придется искать либо готовую пару шейка-юбка (см. далее), которую к тому же может увести при сборке сваркой, либо возможности воспользоваться шейпинговым станком (попросту – шейпингом). Которых на ходу осталось очень мало, трудо- и энергоемкую шейпинговую обработку все более вытесняют точные литье, штамповка и роботы.

Разновидности тисков

Примечание: в шейпинговом станке заготовка зажата неподвижно, а резец, вращаясь, перемещается по продольной и поперечной осям. В токарно-винторезном и карусельном станках заготовка зажата во вращающемся шпинделе (на столе-карусели в карусельном) и резец перемещается в продольной-поперечной (в токарном) или в вертикальной-поперечной плоскостях. Вам не приходило в голову задуматься – как обточены фланцы/шейки кривых литых труб, корпусов центробежных насосов-«улиток» и т.п. деталей сложной конфигурации? На шейпинге.

Переставные (мобильные) мини-тиски, поз. 2, вроде бы проще, но для их изготовления необходимы особо качественные и, соотв., трудно обрабатываемые материалы. Дело в том, что усилие прижима ручных тисков определяется мускульной силой работника. А поперечное сечение деталей тисков с уменьшением их размеров падает по квадратичному закону, т.е. быстро. Лапы чаще всего обламываются как раз у мини-тисков. Однако расширить их функциональные возможности своими силами как раз несложно, см. далее.

Обычные столярные тиски, поз. 3, входят в состав столярного верстака и без него неработоспособны. Но далее мы рассмотрим, как изготовить тиски Моксона для работы по дереву, превращающие любой рабочий стол (в т.ч. хоть письменный) в практически полноценный столярный верстак.

Вот что действительно стоит сделать самостоятельно домашнему мастеру, так это однокоординатные станочные тиски (простой неповоротный стол) к сверлильному станку, поз. 4. Они же могут использоваться самостоятельно (отдельно от станка) для самых разнообразных работ. Материал для станочных станков годится обычный имеющийся в широкой продаже; работы по изготовлению станочных тисков, не уступающих фирменным, требуется буквально всего ничего.

Ювелирные тиски ручные (поз. 5) и настольные (поз. 6) – удобнейшие штуки для мелких точных работ. Но увы – для их изготовления нужны спецматериалы и оборудование, которое есть на всяком машиностроительном заводе общего профиля. В домашних условиях можно сделать неплохие заменители тисков-«лягушек», поз. 7, которые, кстати, часто входят в комплект настольных ювелирных тисков, поз. 8.

А вот с угловыми тисками (поз. 9) для зажима деталей, соединяемых под углом, дело, как говорится, глухо. Сделать их подобие своими руками возможно (поз. 10), но, во-первых, оказывается, что обеспечить зажим уже под фиксированным углом точно 90 градусов очень сложно, а если удалось, то угол потом быстро «плывет». О самодельных угловых тисках с регулируемым углом зажима и говорить не стоит. То же касается 2-3 координатных ручных станочных тисков (поз. 11-14) и, напр., приспособлений для вязания рыболовных мушек (поз. 15), которые уже не тиски, а узко специализированный станок.

Слесарные

Устройство ручных слесарных тисков показано на рис. Фасонная гайка винта неподвижно закреплена в туннеле станины; в него же входит хвостовик зажима, называемый ползуном. Сечения туннеля и ползуна также фасонные (сложной конфигурации) и соответствуют друг другу.

Устройство ручных слесарных тисков

Как уже сказано, от поворота тисков в горизонтальной плоскости придется отказаться: на опорной плите для этого нужно проточить шейку, а на поду станины – юбку. Сверхточности для этого не нужно, но требуется специальное оборудование, см. выше.

Вторая проблема – лапы с губками. Лапы должны быть очень жесткими, чтобы не поддавались реакции зажимаемой детали, и в то же время вязкими, чтобы не сломались. Поэтому самый дешевый материал лап хороших тисков вместе с прижимом и станиной – конструкционный чугун, но он плохо обрабатывается, и прижим со станиной выполняются литыми. Дома вагранку или электропечь на 1700-1800 градусов не поставишь, так что о литье черных металлов забываем.

Однако чугун еще и очень твердый, довольно хрупок и поэтому лапы без губок могут или попортить деталь, или сами об нее выкрошиться. Губки из твердой износостойкой и в то же время очень упругой спецстали решают проблему. Из нее же можно было бы изготовить все тиски, но цена их тогда… Вам не попадались настольные тисочки по цене при. $1 за тоже 1 мм ширины губок? Вот это и есть цельностальные, а нам нужно думать, как бы сделать станину и прижим тисков, пригодных хотя бы для эпизодического использования, из обычной конструкционной стали.

Ходовая пара

Фиксация ходового винта тисков в ползуне

Но вот с чем возникают проблемы, кажущиеся непреодолимыми, так это с ходовой парой тисков. Кажется, ничего сложного: винт с гайкой или резьбовое отверстие в станине. В шейке винта проточена канавка; ее вроде бы можно выбрать надфилем, зажав винт, обернутый за резьбу тонким алюминием, в патрон сверлильного станка или закрепленной на столе дрели. В прижиме (или в ползуне сборных из отдельных деталей тисков) винт фиксируется вильчатым захватом, см. рис. справа.

Вся штука в том, что всем этим деталям приходится принимать на себя огромные рабочие нагрузки. Если налечь на вороток с силой ок. 20 кгс (ерунда для взрослого нормального мужика), то на резьбу с шейкой винта и ответные детали придется более 120-130 кгс/кв. мм. Итого, чтобы тиски очень быстро не износились, винт, гайку и вильчатый захват нужно делать из стали с пределом текучести более 150 кгс/кв. мм; у обычной конструкционной он менее 100. А обычная метрическая резьба треугольного профиля быстро сомнется или слижется.

Чертежи ходового винта слесарных тисков с шириной губок до 180 мм даны на рис.:

Чертежи ходового винта слесарных тисков

Один критический пункт тут обойден: вместо проточки на шейке здесь пара втулок из обычной стали. В таком случае и вильчатый захват можно сделать из нее же. Детали фиксатора винта придется периодически менять, но это еще куда ни шло. А вот как нарезать трапецеидальную резьбу D20? Искать ходовую пару от старых тисков? Так в них с 99,0% вероятностью изношен именно «ход», а чугунные станина, прижим и плита еще вполне пригодны к эксплуатации.

Не все так плохо

Ходовой винт и гайку к нему для нерегулярно используемых тисков с шириной губок до 150 мм можно найти почти в любом хозяйственном, инструментальном или строительном магазине либо на железном базаре. Новые, муха не сидела. Откуда? Из крепежных узлов, рассчитанных на нагрузку не менее 450-460 кгс. Узлы это очень ответственные, и сталь на них идет как раз подходящая, даже лучше – ходовая пара тисков, на которых работают не интенсивно, будет достаточно долговечной и с обычной метрической резьбой.

Дешевле всего обойдется анкер-кольцо для подвески к потолку и стенам тяжелых люстр или многофункциональных тренажеров, вверху на рис. ниже. Проследите только, чтобы винт был или литой, или на нем стык кольца и шейки проварен (показано красной стрелкой). Анкер-кольца выпускаются до М22 длиной до 450 мм – делай тиски, какие хочешь. Анкер-кольцо М12х150 держит нагрузку 480 кгс, а М16х220 для 150-мм тисков подойдет еще и с запасом.

Крепежные узлы, из которых можно сделать ходовую пару самодельных тисков

Второй вариант «класса муха не сидела» обойдется дороже, но, возможно, и по цене металлолома – если сломан. Это – талреп крюк-кольцо, внизу на рис. В дело идет, разумеется, кольцевая часть (показана зеленой стрелкой). Преимущество – у вас сразу появится и отличная износостойкая гайка. Недостаток – меньшая длина и, соотв., ход губок тисков: у винтов талрепа на 200 длины резьбовых частей чуть более 100 мм.

Примечание: некоторые недостатки того и другого – вороток тисков придется каждый раз долго крутить, т.к. шаг стандартной метрической резьбы прим. втрое меньше специальной трапецеидальной. С ходовую пару нужно будет периодически смазывать тавотом или др. консистентной смазкой – «сухие» тиски с такой ходовой парой туго крутятся, но плохо жмут.

Губки

Как устроены хорошо известные читателям рунета слесарные тиски, показано на рис. ниже. Там, правда, ошибочка – стопорные гайки нужны тоже М16. Задняя из них по ходу винта навинчивается первой и подваривается к шпильке. Затем шпилька с надетой задней шайбой вставляется в прижим, он же в данном случе и ползун («подвижная часть» на рис.); надевается передняя шайба, навинчивается и подваривается передняя гайка М16, и приваривается проушина для воротка; вот это уже гайка М18. Станина («подвижная часть») – квадратная профтруба 120х120х4; ползун – тоже квадратная профтруба 100х100х3.

Устройство самодельных слесарных тисков из профтрубы.

Пока все хорошо, но губки – тоже из профтрубы. Их рабочие поверхности гладкие, а нужны рифленые, но это полбеды. А беда – уже от небольшого прижима губки необратимо разойдутся (добавлено на рис.). Укосины внутри или снаружи не помогут – сам металл неподходящий. Читатель, возможно, уже догадался – раз проблема описывается, выход есть. Даже два, см. ниже и след. раздел.

Примечание: достоинство слесарных тисков из отрезков профтруб – дешевизна. Подходящие куски наверняка найдутся в любой куче металлолома, см. напр. видео ниже:

Видео: самодельные тиски из обрезков труб

Первый – тоже из рунета: лапы и губки из хвостовиков токарных резцов по металлу. На лапы – резцы потолще; на губки – поменьше. Но это, в общем-то, не выход. Инструментальная сталь обрабатывается очень трудно. Практически все, что с ней можно сделать в домашней мастерской это отпилить хвостовики болгаркой, приварить к лапам губки и все вместе к станине и прижиму. Инструментальную сталь от сварки почти не ведет. Но и варится она тоже плохо: готовые лапы с губками, приваривая их к профтрубам, придется греть так, что недопустимо поведет станину/прижим. И времена сейчас не те, когда изношенных резцов можно было набрать на заводской свалке, а бракованных купить за копейки в магазине «Юный техник». С распространением в мире электродуговой плавки металлов инструментальная сталь стала ценным вторичным сырьем и на предприятиях выработавшиеся токарные резцы учитываются поштучно. Поэтому переходим к второму выходу.

Станочные

Как сказано выше, выгоднее всего делать своими руками станочные тиски. Они намного упрощают сверловочные работы, а материал для станочных тисков годится практически любой из имеющихся в наличии: от швеллера, см. ролик:

Видео: простые тиски из швеллера

до фанеры, см. сюжет:

Видео: столярные тиски из фанеры для сверлильного станка

И снова губки

Прочность и устойчивость губок для станочных тисков еще важнее, чем для слесарных: если сверло (шарошка, фреза) вывернет из них деталь, это чревато серьезной травмой. И вот, мы возвращаемся к вопросу выше: из чего делать губки тисков? Из уголка от 40х40х4. В таком случае губка вся целиком будет работать не на сдвиг, а на изгиб, которому металл сопротивляется гораздо сильнее. Это тот случай, когда меньше железа оказывается прочнее.

Но годится не любой уголок одного и того же типоразмера. Тянутый и холоднокатаный уголок (поз. А и Б на рис. ниже) непригоден – металл слабоват. Губки и самодельных и слесарных, и станочных тисков нужно делать из горячекатаного уголка (поз. В). Он, во-первых, много прочнее. Во-вторых, ряд его типоразмеров шире: если толщина полки холоднокатаного уголка общего назначения до 0,1 от ширины меньшей, то у горячекатаного – до 0,2b. Т.е., можно найти горячекатаный уголок, скажем, 60х60х12 – губки тисков из него будут вполне надежны.

Виды стального уголка

Горячекатаный уголок легко распознать по виду среза: все ребро наружного угла всегда острое (показано стрелкой слева на след. рис.), а внутри него – галтель большая, чем у холоднокатаного уголка. Если тиски собираются на сварке, подойдет и равнополочный, и неравнополочный уголок. Если же собирать их на болтах, лучше использовать неравнополочный с отношением ширин полок (1,5-2)/1 (a/b = 1,5…2/1). В таком случае большая полка укладывается горизонтально!

Станочные тиски из стального уголка

Схема устройства самодельных станочных тисков из уголка на болтах дана в центре на рис; справа – чертежи их общего вида. Ползун и скоба под прижимной винт сгибаются из стальной полосы толщиной от 1,5 мм. Винт в ней можно фиксировать проточкой, т.к. его фиксация работает только при отводе подвижной губки и нагружена ничтожно. На прижиме хвостик винта упирается непосредственно в губку; самый винт – М16-М20. Дополнительно о самодельных станочных тисках из уголка см. видео:

Видео: простые тиски для сверлильного станка

Совершенствуем мини

Современные мини-тиски особо не усовершенствуешь, но, если вам попадутся или уже есть старые советские (напр., поз. А на рис. справа):

Их функционал можно значительно расширить таким образом:

• Высверливается (осторожно, не до конца!) развальцовка хвостовика установочного винта, удерживающая тарелку установочного зажима. Высверливать нужно дрелью короткими «тычками» наискось с разных сторон.
• Тарелка снимается и винт установочного зажима вывинчивается (не теряйте ни его, ни тарелку).
• В отрезке швеллера сверлится отверстие под болт с той же резьбой, что на винте зажима.
• Тиски монтируются на получившуюся подставку и фиксируются контргайкой (поз. Б).
• В винте зажима сквозь остаток хвостовика сверлится глухое осевое отверстие под резьбу М2-М3. Сделать это нетрудно, т.к. в шпеньке от хвостовика осталось коническое углубление.
• В осевом отверстии нарезается резьба.
• Тарелка ставится обратно на место и удерживается от выпадения винтом с конусной головкой (показан стрелкой на поз. Б).
• Винт зажима определяется на хранение в загашник, простите, запасник.

Таким образом мы получаем, ни много, ни мало – поворотный столик для мелких сверловочных работ. Правда, без углового делителя, но вместо него к основанию из швеллера можно приспособить транспортир, а к кронштейну тисков – стрелку-указатель. Получившейся точности в 1 градус для домашних любительских работ достаточно. А если снять тиски с основания и вернуть на место прижимной винт, их можно использовать по изначальному назначению.

Делаем лягушку

Ювелирные тиски в любительских работах, как сказано выше, в большинстве случаев заменимы тисками-лягушкой; их же можно зажимать в обычные тиски. Лучший ее самодельный вариант – если у ваших пассатижей или др. плоскогубцев сломалась рукоять, вверху на рис. Для сверловки губок плоскогубцев нужно приобрести твердосплавное спиральное сверло – обычное по металлу их не возьмет.

Самодельные тиски-“лягушки” (слесарные зажимы с фиксацией)

Простая замена, если пассатижи все никак не ломаются, тиски-лягушка из дубовых или буковых брусков, стальной скобы, накладных губок из стального уголка и крепежа, внизу слева на рис. Вариант попрочнее – лягушка из дверной или малой амбарной петли, внизу справа. Но над ней придется попыхтеть, пользуясь обычными тисками. Возможно, заготовку придется отпустить, нагрев докрасна и затем медленно остудив.

Столярные

Столярные тиски Моксона придуманы для странствующих столяров и плотников. В Европе, США и Канаде это довольно-таки востребованная специальность: при тамошних ценах на пиломатериалы многие заказчики требуют, чтобы мастер работал при них по месту и малейшие обрезки, вплоть до опилок и стружки, оставлял хозяину. Пару тисков Моксона, что дает возможность работать с длинномерными материалами, можно возить в багажнике автомобиля, на велосипеде, скутере и носить с собой в сумке. Находку сразу оценили и любители – тиски Моксона позволяют быстро и обратимо превратить любой более-менее прочный стол в столярный верстак.

Внешний вид и способ крепления мобильных столярных тисков Моксона показаны слева и в центре на рис. Справа – устройство их любительского варианта для крепления к столу наглухо.

Внешний вид, крепление в рабочем положении и устройство столярных тисков Моксона

Тиски Моксона породили множество модификаций. Чертежи одной из них, очень простых и удобных столярных тисков всего из 3-х досок и пары струбцин, приведены на рис. далее. Правда, на самом деле понадобятся еще 2 короткие струбцины, для крепления тисков к столу. Лишние 4 струбцины (тоже не очень дешевое удовольствие в наше время) любителю могут оказаться накладны. Но для столяра – ИП-индивидуала, работающего по вызову такие тиски находка, их разобранными можно носить с собой в обычной вещевой сумке.

Чертежи самодельных простых столярных тисков

Примечание: еще об одних самодельных столярных тисках см. видео ниже:

Видео: столярные тиски своими руками

В заключение

Традиционно в заключительном разделе стараются сказать что-нибудь умно-нравоучительное. Но мы просто дадим подборку видео о разных-прочих вариантах самодельных тисков:

Видео: различные варианты самодельных тисков

Содержание

1. История и эволюция
2. Делать или покупать?
3. Основной материал
4. Привод
5. Станина
6. Бабки
7. Задняя бабка
8. Подручник
9. Держатель
10. В заключение
> Обсуждение

Первый станок, необходимость в котором чувствует каждый мастеровой человек – настольный сверлильный, или попросту сверлилка. Но по его приобретении или изготовлении своими руками скоро оказывается, что нужно что-то и точить, а токарный станок стоит на порядок дороже. Велик оказывается соблазн сделать токарный станок универсальный вроде того, что на рис. ниже:

Самодельный универсальный токарный станок

Перед изобретательностью, умением и аккуратностью таких мастеров остается только снять шляпу. Да, на токарном станке по металлу можно точить и дерево; многие такие настольные токарные станки комплектуются вставками в шпиндельный патрон для удержания деревянной заготовки. Но – увы! – точности на металле самодельный универсальный токарный станок долго не удержит.

Дело не только в том, что усилие резания металла многократно больше, чем дерева. Сама физика обработки металлов резанием совершенно иная. Чтобы не вдаваться в основы, даже беглый поверхностный обзор которых потребует непомерно много места, возьмем и сопоставим: видали ли вы резец по металлу, острый как стамеска или железка рубанка? И что будет, если слесарным зубилом рубить дерево? Сверлилка еще может справиться с тем и другим материалом: там усилие резания симметрично сосредоточено на самом рабочем органе. Но что касается точки металла, то требования к станку, то требования к станку для нее оказываются такими, что станкостроение задолго до индустриальной эпохи выделилось в отдельную отрасль. Самый лучший машиностроительный завод сам себе станки не делает – не по плечу. Однако токарный станок по дереву собрать своими руками вполне возможно, и так, что максимально достижимую на дереве точность обработки +/–0,5 мм он будет держать долгие годы, если не десятилетия. Без 2-3 токарных операций по металлу все равно не обойтись (см. далее), но их в данном случае сможет выполнить на заказ токарь 2-3 разряда на обычном, не повышенной точности, станке, хоть бы и отреставрированном ДИП. И еще, конечно, нужно будет купить набор резцов для обработки древесины на токарном станке, см. рис.. Все остальное обязательных дополнительных затрат не потребует.

Набор резцов для обработки древесины на токарном станке

История и эволюция

Далее в тексте вам встретятся технические решения эффективные, но мастерам-любителям малоизвестные, т.к. в промышленности они по тем или иным причинам не применяются или применяются ограниченно. Однако изготовление самодельного токарного станка для обработки древесины они могут упростить и облегчить настолько, что из электроинструмента в некоторых случаях можно будет ограничиться ручной дрелью. Станкостроение тысячелетия развивается под знаком решения проблемы: как на станке точностью, к примеру, в 1 условную единицу длины сделать детали станка с точностью, допустим, 0,2 тех же единиц? И т.д., и т.п. Чтобы понять, как техника дошла до жизни такой, полезно будет ненадолго обратиться к истории.

Прародитель всех вообще станков для обработки материалов вращением – приспособление, с помощью которого люди неолита добывали огонь и сверлили рог, кость, камень, поз. 1 на рис; в последних случаях под сверло из дерева или кости подсыпали абразив из мокрого кварцевого песка. Первобытные кельты на том же принципе придумали токарный станок с ножным приводом, поз. 2; центра делались из заостренных обожженных кольев твердого дерева. В Англии сей агрегат в ходу до сих пор у мастеров-мебельщиков. Лес там по кварталам не рубят. Откупив на повал пару-тройку лесин, мастер потом охапками выносит к трассе готовые ножки, балясины и т.п. В ремесле подобного типа станок дожил прим. до начала XVIII века, поз. 3, хотя заготовка в нем вертится туда-обратно и мастеру приходится дополнительно отвлекаться, чтобы переворачивать резец.

Этапы эволюции токарного станка по дереву

В Древнем Египте уже в эпоху Среднего Царства был хорошо известен токарный станок с лучковым приводом, поз. 4. «Мотором» был, естественно, раб. В русской деревенской общине (в миру) с ее крепкими традициями взаимопомощи и взаимовыручки лучковый токарный станок дожил в глубинке до… 80-х годов прошлого века! Массовое индивидуальное деревянное строительство в планы пятилеток никоим образом не включалось, зато советское руководство в провинции смотрело сквозь пальцы на самовольную лесозаготовку в ограниченных размерах для собственных нужд или на несанкционированную закупку в леспромхозах диких бревен за универсальную советскую валюту крепостью 40 об. и вместимостью поллитра.

Для тонкой и/или мелкой работы ножной станок с бечевой и лучковый не годились: в дереве всегда есть неоднородности, а маховиком – гасителем крутильных колебаний была сама заготовка. Радикальные усовершенствования токарного станка ввел мастер Феодор в Древней Греции прим. в 400 г до н. э, поз. 6. Он дополнил ножной привод, во-первых, кривошипом – теперь заготовка вращалась в одну сторону. Во-вторых, сделал центра вращающимися и снабдил один из них захватом для удержания заготовки. В-третьих, ввел в кинематическую схему тяжелый маховик. Отдельные станки такой конструкции находились в эксплуатации на промышленных предприятиях до начала электрификации промышленности, поз. 7 – при тогдашнем полном отсутствии социальных гарантий труд неквалифицированного подсобника обходился дешевле затрат на содержание паровой машины.

Электрифицированный токарный станок по дереву (поз. 8 на пред. рис.) практически не изменился с конца XIX в (см. также рис. ниже):

• а – ротор мотора и др. массивные детали привода не требуют применения отдельного маховика;
• б – в зажимной патрон можно ставить различные наконечники для разного рода заготовок (см. далее) или сверло;
• в – подручник с поворотной полкой-упором для резца, установленный на подвижной каретке, дает возможность вести множество разнообразных рабочих операций;
• г – задняя бабка с вращающимся центром позволяет довести точность обработки до максимально возможной на дереве;
• д – винт подачи пиноли задней бабки (см. далее) дает возможность проводить сложную обработку заготовки в деталь в один установ. Дерево в процессе обработки поддается под давлением держателя и центра. Если задняя бабка закреплена жестко, заготовка в процессе обработки разбалтывается. Станок приходится останавливать и делать переустанов болванки, что никоим образом не способствует качеству работы.

Устройство и кинематическая схема современного токарного станка по дереву

А если без мотора?

Энергонезависимый токарный станок по дереву может пригодиться и в наши дни; скажем, на даче или необорудованной стройплощадке. Мускульной силы нормально развитого человека достаточно для обточки заготовок из обычного строевого леса диаметром прим. до 150 мм. На такой случай возможны 2 варианта (см. след. рис.): старый добрый станок с ножным приводом (размеры его важнейшего узла – кривошипа даны справа вверху); подробнее о нем см. далее, и обработка на козлах с ручным приводом бечевой (справа внизу на рис.). Лесину в обхват таким способом не оцилиндруешь, но проточить опорные столбы крыльца, беседки или навеса над мангалом возможно.

Устройство энергонезависимых токарных станков по дереву

Делать или покупать?

Первый вопрос, который надо решить: раз некоторые обязательные затраты (см. далее) неизбежны, то нет ли возможностей приобрести станок для обработки древесины, не влезая в кредит и не урезая бюджет? Есть, и очень неплохие.

Бытовые деревообрабатывающие станки промышленного производства

Если вам подвернется по разумной цене старичок УБДН-1 (слева на рис.) или его современные аналоги (в центре), не зевайте! Дома ничего переоборудовать не надо: мотор до 350 Вт с двойной изоляцией обмоток. Станок включается в обычную розетку, заземление не требуется. И вы получите в одном изделии:

1. Циркулярную пилу;
2. Электронаджак для заточки инструмента и др;
3. Фуговальный станок;
4. Дисковый шлифовальный станок;
5. Горизонтально-сверлильный станок;
6. Токарный станок для обработки древесины.

Еще вариант, скорее всего, подешевле, но уже только для горизонтальной сверловки и токарки – станина для дрели, превращающая ее в токарный станок, справа на рис. Станины сверлилок под дрель продают уже чуть не на улицах вразнос, а вот о токарных известно далеко не всем. Между тем электродрель как привод станка по дереву имеет серьезные достоинства (см. далее), и токарный станок с ней будет не хуже фирменного. Но в разы дешевле.

Примечание: для начала лучше все-таки на скорую руку соорудить простейший токарный станок и немного на нем поработать. Навыки обточки древесины вырабатываются легко, а как быстро сделать простой токарный станок по дереву, см. видео:

Видео: простой самодельный токарный станок

Основной материал

Следующий вопрос – из чего делать самодельный токарный станок? Ответ вроде бы очевиден: из металла, ведь не может же быть станок слабее заготовки? А как первобытные деревом сверлили камень? Как древние египтяне деревом и медью (бронзы тогда еще не было) строили пирамиды? И см. выше о главном вопросе станкостроения.

Токарный станок для обработки древесины можно сделать из металла (поз. 1 на рис.), металлодревянным, поз. 2, из подручных материалов с минимальным использование металла, поз. 3 и даже… без станины, поз. 4. Так вот, на любом из них достаточно опытный и аккуратный мастер может долгое время регулярно работать с максимальной для дерева точностью. Древесина – не только благородный, но и благодарный материал.

Самодельные токарные станки по дереву из различных материалов

Какое дерево?

Да, но какое брать дерево? Лучше всего – дуб без дефектов, выдержанный, прошедший полную естественную усушку и усадку. Токарные станки из качественного дуба 100 и более летней давности работают и посейчас. А что до самодельщины – станина и бабки дубового (в прямом смысле) станка делаются очень просто, см. далее.

Если же дубовых пиломатериалов подходящего качества нет, то можно обойтись и обычной строевой сосной, но станину придется делать по рамно-балочной силовой схеме. В англосаксонских странах, где дубы давно на учете поштучно, такие домашние токарные станки весьма распространены. Чертежи «английского» токарного станка по дереву со станиной из обычного строевого дерева даны на рис; размеры в дюймах. Это фактически стародавний ножной станок с кривошипом, приспособленный под электропривод. Чтобы вернуть его к энергонезависимому виду, достаточно среднюю стойку станины продлить до низу, поставить на лапу и замонтировать педаль с шатуном, кривошипом и маховиком, см. выше.

Чертежи токарного станка по дереву со станиной из обычных строевых пиломатериалов

Привод

Работа мускульным мотором это, конечно, на любителя: сейчас электричество есть практически везде. В крайнем случае можно запитаться и от автоаккумулятора через преобразователь напряжения. Если вы встретите где-либо в других статьях по данной теме что-то вроде: тяните к себе 3-фазный кабель, делайте защитное заземление, покупайте мотор на 3-5 кВт, не верьте слону, что он буйвол. Чтобы оцилиндровать лесину средней «корявости» до диаметра 300 мм, достаточно мощности привода станка 1-1,5 кВт; для обточки в фигурный опорный столб 200-мм бревна – 350 Вт.

Гораздо важнее обороты шпинделя. Частота его вращения не должна превышать 600-700 об/мин, иначе резко растет вероятность «закусывания» резца и возникновения травмоопасной ситуации. Лучше всего ограничиться оборотами, устанавливаемыми в пределах (60-70) – (300-400) 1/мин. Тогда возможны след. варианты привода:

• Асинхронный мотор с двойной изоляцией и конденсаторным пуском + механическая передача.
• Двигатель того же типа 2-4 скоростной.
• Привод от электродрели.

Просто мотор

Не просто, потому что регулировать скорость вращения асинхронного электромотора изменением питающего напряжения нельзя: лавинообразно растет скольжение ротора и соотв. падает вращающий момент. Делать мощный преобразователь частоты сложно и дорого. Остается только 2-3 ступенчатая механическая передача. Ременная или цепная – они гасят рывки из-за неоднородностей заготовки, а шестеренчатая, наоборот, их усиливает. Плюс – тяжелый ротор, тяжелые шкивы, упругий ремень. Инерция привода на кручение получается такая, что можно точить сплошь суковатые чураки формы на срезе, с кругом ничего общего не имеющей. Минус – нужно заказывать или искать точеные шкивы.

Мотор от стиралки

Скорость вращения асинхронного электромотора можно менять ступенчато переключением обмоток. Моторы такого типа ставят в некоторые модели стиральных машин (в стиралки с непосредственным приводом барабана только такие) и в напольные вентиляторы с переключением обдува. Скорости вращения в том и другом случае идеально подходят для токарки по дереву. Мощность мотора от вентилятора прим. 40-70 Вт, чего хватит для мини-станка (см. далее). Мощность мотора от стиралки 300-400 Вт – вполне достаточно.

Чертежи токарного станка по дереву с мотором от стиральной машины даны на рис.:

Чертежи токарного станка по дереву с мотором от стиральной машины

Мотор от стиралки с непосредственным приводом барабана как привод токарного станка для обработки дерева имеет большое преимущество: его подшипниковые узлы рассчитаны на большую несбалансированную нагрузку, поэтому точить можно будет самую вязкую и свилеватую древесину. Но с сучками дело обстоит хуже: маховик – только ротор мотора, и резец на них будет дергаться.

Примечание: как сделать токарный станок по дереву с мотором от стиральной машины, см. видео:

Видео: токарный станок с двигателем от стиральной машины

Из дрели

Размеры конуса Морзе под патрон дрели №1

У того и другого станка с точки зрения обычного домашнего мастера есть большой недостаток: на переднюю бабку нужно или ставить захват только для дерева, или заказывать переходник на вал двигателя с конусом Морзе под зажимной кулачковый патрон. Найти в интернете размеры типовых конусов Морзе не составит труда; размеры конуса под обычный патрон для дрели №1 см. на рис. справа. Но – точить конус нужно с точностью не хуже +/–0,025 мм. Т.е., нужен токарный станок по металлу повышенной точности 0,02 мм. Мастера достаточной квалификации, владеющего таким оборудованием, в пределах досягаемости может просто не найтись.

Если привод станка электродрель, проблемы прецизионной обработки отпадают: патрон можно снять самодельным съемником, и на конус поставить типовой покупной держатель для деревянной заготовки. Или просто зажать в патроне такой же, но дешевле с цилиндрическим хвостовиком. Или даже сделать держатель заготовки самостоятельно, (см. далее).

Конструкция такого ответственного узла, как передняя бабка, в токарном станке из дрели также предельно упрощается: она превращается в простой зажим. Два варианта чертежей зажима для дрели к токарному станку даны на рис:

Передние бабки – зажимы для токарного станка по дереву из дрели

Слева металлический; справа – из твердого мелкослойного дерева. Деревянный лучше: хорошо гасит вибрации и не портит воротник дрели. Его изготовление имеет нек. особенности:

1. Резьбовая шпилька под зажимной барашек 1 нужна М10-М12;
2. Глухое отверстие под шпильку сверлят сначала на 1-1,5 м уже, чтобы она входила в него с поворотом по резьбе;
3. Верхнюю часть отверстия рассверливают в полный диаметр;
4. Шпильку вкручивают до упора;
5. Заготовку кладут плашмя и по месту сверлят сквозное отверстие под стопорный винт 2 М4-М6;
6. Фиксируют шпильку стопорным винтом;
7. Собирают узел окончательно.

Электродрель как привод станка имеет всего один недостаток: коллекторный двигатель с тиристорным регулятором оборотов. На малой частоте вращения крутящий момент на валу заметно падает, это чувствуется уже при сверловке. Поэтому на станке из дрели мощностью 280-350 Вт можно точить деревянные заготовки диаметром прим. до 150 мм. Однако упрощение технологии изготовления токарного станка для обработки древесины с приводом от дрели настолько основательно, что станки из дрели делаются в самых разнообразных вариантах, см. подборку видео:

Из подручных материалов без станины:

Видео: токарный станок по дереву быстро

Со станиной из фанеры:

Видео: токарный станок из фанеры с двигателем дрелью

Обычной конструкции:

Видео: универсальный токарный станок по дереву

Улучшенный с расширенными функциональными возможностями:

Видео: улучшенный токарный станок по дереву из дрели

Станина

Металлическая и дубовая станины токарного станка для дерева имеют свои преимущества и недостатки. Но комбинируя деревянные силовые (несущие) элементы с усиленными металлическими крепежными, возможно получить станину, которая делается «на колене» ручным инструментом + электродрель и прослужит не менее 20-30 лет.

Конструкция комбинированной станины токарного станка по дереву показана на рис.:

Устройство станины токарного станка по дереву из дуба на усиленном металлическом крепеже

Основной конструкционный материал – стандартный дубовый брус 100х100 длиной 3 м. Габаритная длина станины 1,2 м. Чертеж в масштабе, недостающие размеры можно снять и пересчитать в мм с него. Если хорошего дуба есть больше, длину станины можно увеличить до 1,5-2 м. Обе бабки одинаковой конструкции и рассчитаны под самодельные узлы вращения, см. далее. Гребни внизу на бабках исключают перекос центров. Вся конструкция может быть выполнена ручным столярным инструментом и электродрелью.

Примечание: по принципиально такой же силовой схеме сделан мини-токарный станок по дереву, см. след. рис. К нему подойдет мотор от 2-3 скоростного напольного вентилятора, см. выше, с передачей 1:1.

Если все же металл

Всей совокупности качеств дубовой станины вполне достаточно для токарной обработки дерева. Применение для этой цели в массовом производстве металла диктуется экономическими соображениями: просто себестоимость металлического изделия, предназначенного для непрерывной 3-х сменной эксплуатации, оказывается много меньше, чем деревянного. 1 куб. м выдержанного дуба стоит гораздо дороже центнера обычной конструкционной стали.

Мастера-любители, не зная об этом, часто «прочности ради» делают станины токарных станков по дереву из швеллера. Но получается грубо даже для «деревянной» точности (слева на рис.), а сторцевать рабочие поверхности швеллеров в домашних условиях мало реально. Кроме того, от сварки всю конструкцию может повести «пропеллером», что исправить уже вовсе нереально. Поэтому станину из швеллера лучше собирать на болтах (справа на рис.).

Станины токарных станков до дереву из швеллера

Гораздо надежнее в этом отношении станина из спаренных труб (слева на след. рис.): при сварке ее ведет меньше, исправить перекос можно, притянув станину болтами к основанию, и возможно добиться расхождения центров изготовленных кустарным способом бабок в 0,2 мм и менее. Чертежи сварной трубчатой станины токарного станка по дереву из дрели также приведены на рис.

Чертежи токарного станка по дереву с металлической станиной из сдвоенных труб

Бабки

Казалось бы, сделать бабки токарного станка, да заднюю еще и с вращающимся центром, без прецизионных токарных работ невозможно. Нет, возможно – используя явление масляной гидродинамической подушки (ГДП). Это, кстати, один из способов ответа на вопрос: как на станке с точностью 1 сделать детали для станка точности 0,2. В машиностроении ГДП используется редко, т.к. для ее образования и стабилизации станок с закрепленной в нем заготовкой должен поработать на холостом ходу 2-5 мин. Если сменный урок всего 10 деталей, то ежесменные потери рабочего времени будут до часа-получаса, что в массовом производстве «зашкаливает». Но вообще в технике ГДП не редкость. Напр., прогрев ДВС вашего автомобиля необходим в т.ч. и для того, чтобы образовались ГДП между хомутами шатунов и шейками коленвала, иначе ресурс мотора резко уменьшается.

Что такое ГДП

Принцип действия ГДП показан на рис.:

Принцип действия гидродинамической масляной подушки

Для нее подходит любая консистентная смазка: тавот, солидол, циатим, фиол. Но лучше всего – шахтол, спецсмазка для горных машин и механизмов. В силу тяжелых условий работы они, как и автомат Калашникова, делаются с большими зазорами между трущимися частями, но скорострельности от них не требуется. Шахтол специально разработан для сравнительно медленных подвижных соединений вращения и отлично годится для бабок токарного станка по дереву с использованием ГДП.

Передняя бабка

Устройство типовой передней бабки токарного станка для обработки древесины дано слева на рис. Токарки по металлу в ней и так много для любителя, а шейки вала и гнезда крышек под подшипники нужно точить с той же точностью, что и конус Морзе.

Устройство типовой и самодельной передних бабок токарного станка по дереву

Для самодельной передней бабки с использованием ГДП понадобится, кроме покупных резьбовых деталей: шпильки М12-М20 для вала, гаек и шайб к ним, еще кусок бронзовой (не латунной!) фольги толщиной 0,2-0,35 мм и, на обойму, стальная трубка со стенками достаточной толщины (см. справа на рис.). Делается весь сборочный узел след. образом:

1. Трубка на обойму обрезается точно в размер по толщине деревянного корпуса бабки, и запрессовывается в него;
2. Корпус с обоймой кладут плашмя кладут плашмя и рассверливают трубку по диаметру резьбового вала;
3. Внутренние углы отверстия обоймы сглаживают ручной шабровкой – римером – как это делается при монтаже кондиционеров;
4. Из бронзовой фольги вырезают прямоугольник высотой по толщине корпуса бабки и шириной в 3 диаметра вала (для М12 36 мм, для М16 48 мм), его уголки немного обрезают под 45 градусов. В 3 диаметра, потому что бронзовый вкладыш должен чуть-чуть не сходиться краями, а ?=3,1415926…
5. Из той же фольги циркулем-балеринкой с двумя иглами вырезают 6-8 бронзовых шайб;
6. Шайбы по очереди зажимают ладонями между фанерками с наклеенной на них мелкой шкуркой и, поворачивая руками туда-обратно, снимают заусенцы;
7. Вал оборачивают той же шкуркой и, сжимая ее рукой, протягивают вал несколько раз с проворотом, чтобы немного снять острые ребра резьбы;
8. Оборачивают вал фольгой и пробуют всухую вставить в обойму. При необходимости повторяют операцию 7. Нужно, чтобы вал в обертке из фольги входил туго и в обойме с трудом проворачивался рукой;
9. Вынимают вал, снимают фольгу и накручивают на него одну из гаек до места;
10. Обильно промазывают резьбу вала консистентной смазкой;
11. Той же смазкой смазывают обойму внутри;
12. Накладывают с одной стороны обычную стальную и 3-4 бронзовых шайбы, каждую обильно смазывая той же смазкой;
13. Снова оборачивают вал фольгой и вставляют его в обойму;
14. Накладывают в обратном порядке шайбы с другой стороны, также обильно смазывая;
15. Наворачивают и затягивают другую гайку так туго, чтобы вал можно было еле-еле провернуть рукой;
16. Гайки временно фиксируют контргайками;
17. Кладут заготовку плашмя и сверлят сквозные отверстия под шплинты;
18. Шпинтуют штатные гайки. Лучше всего отрезками велосипедных спиц, у них очень высокая прочность на сдвиг;
19. Собирают бабку, ставят на место ее шкив;
20. Крутят шкив руками, пока не станет вращаться туго, но без заеданий;
21. Собирают привод станка и запускаю его на холостом ходу на минимальной скорости шпинделя (на самой медленной передаче), пока мотор не наберет полные обороты. Если надо – подталкивают шкив рукой;
22. Повторяют п. 21 на максимальной скорости шпинделя (на самой быстрой передаче);
23. Ставят на месте захват заготовки – узел готов к работе.

Если же вы не доверяете всякой там шибко умной физике (хотя узлы с ГДП держат точность не хуже аналогов на трении качения), то на рис. – чертежи подшипникового узла, одинаково пригодного для самодельной циркулярной пилы и токарного станка по дереву. В последнем случае плоская подошва с боковыми опорами не нужна – круглый корпус просто вставляют в корпус бабки и фиксируют винтом. Вместо пильного диска ставят или планшайбу, или переходник с конусом под зажимной патрон (дет. 6).

Чертежи пошипникового узла для циркулярной пилы или передней бабки токарного станка по дереву

Задняя бабка

Конструкции вращающихся центров задней бабки токарных станков по металлу и дереву

Конструкции вращающихся центров токарных станков по металлу (вверху на рис. справа) и по дереву (там же внизу) принципиально не отличаются, только «деревянный» рассчитан на многократно меньшие нагрузки. Но в работе, особенно домашней, существенное отличие есть: осевые отверстия в точеных деревянных деталях сверлят крайне редко, т.к. их прочность от этого сильно снижается – дерево, в отличие от металла, легко трескается. Т.е., отказавшись от пиноли под сменные рабочие органы, можно упростить конструкцию задней бабки до пригодности к изготовлению «на колене» с небольшой долей простых заказных токарных работ.

Типовая конструкция задней бабки токарного станка по дереву показана на рис. ниже. Справа там же – вкладыш с вращающимся центром в деревянную заднюю бабку, сделанный из петли гаражной двери. Здесь также используется ГДП, и хвостовик центра подгоняется к обойме аналогично валу передней бабки, но проще и легче: зазор между штырем и гнездом гаражной петли ок. 0,5 мм и, как правило, узел оказывается пригодным в работу без подгонки и притирки.

Стандартная задняя бабка токарного станка по дереву и самодельный вкладыш в нее из гаражной петли

Некоторые затруднения вызывает только фиксация центра от обратного продольного хода. Нарезать трапецеидальную резьбу и сделать к ней стопорный сухарь или эксцентрик дома нереально, а обычную метрическую резьбу стопорный винт быстро сомнет. Выход – плавающая алюминиевая втулка. Слесарям этот способ хорошо знаком: если нужно зажать в тисках резьбовую деталь, ее оборачивают тонким алюминием или ставят между алюминиевым прокладками – с резьбой ровно ничего не случается.

Подручник

Чертежи подручника для самодельного токарного станка по дереву

Простейший подручник для резца – кусок доски с прибитой/привинченной к нему деревянной бобышкой. Но для тонкой работы такой не годится: во время точки фасонных деталей нужно поворачивать полку (упор) резца, не ослабляя крепления самого подручника и не смещая его. Поэтому подручник нужно делать металлическим с поворотным упором, однако заказных токарно-фрезеровочных работ для этого не понадобится; чертежи см. на рис. справа.

Держатель

Вот мы и подобрались к последнему вопросу: как надежно закрепить заготовку в передней бабке токарного станка для обработки древесины? Учитывая, что дерево легко рвется, сминается, колется, а чураки на токарку поступают порой формы ну просто удивительной.

Ответ на этот вопрос не так страшен, как черта малюют. Универсальный держатель – трезубец, поз. 1 на рис. Именно такими снабжаются бытовые деревообрабатывающие станки, напр. упомянутый УБДН-1. Хвостовик или гладкий под зажимной патрон, или резьбовой для установки на вал. Держатель-трезубец надежно держит заготовки до 100-120 мм диаметром, а круглые – до 200 мм. Недостаток один: самому хороший трезубец к токарному станку по дереву сделать очень трудно.

Держатели заготовок для токарного станка по дереву

Винтовой патрон для мелких чистых работ (напр., точения деревянных рюмок), поз. 2, без спецоборудования сделать вообще невозможно, но его с успехом заменяет патрон зажимной, поз. 3. Если нужно обработать, наоборот, большую заготовку неправильной в срезе конфигурации, применяют планшайбу, поз. 4.

Планшайбу для токарной обработки дерева также можно сделать самостоятельно из бакелизированной фанеры толщиной от 12-16 мм. В таком случае шайбу делают 2-слойной: к фанерному кругу с задней стороны крепят такой же из листовой стали толщиной 1-1,5 мм. Отверстия под шипы в фанерном круге сверлят сквозные, и вместо точеных шипов тогда можно ставить отрезанные острия гвоздей. Стакан для установки планшайбы под гайку на резьбовой хвостовик вала можно также набрать из фанерных колец и стального донца.

Наконец, на основе 3-4 слойной планшайбы можно изготовить самодельный кулачковый патрон под дерево, поз. 5. Кулачки точно не сойдутся? Так точность заготовки еще хуже. Зато можно точить из срезов ценного дерева чаши, блюдца и т.п. изделия, на которых не останется следов обработки.

Примечание: разнообразие держателей заготовок из дерева описанными не ограничивается. Напр., см. видео, как сделать мини токарный станок с корончатым держателем для самых мелких работ по дереву:

Видео: токарный мини-станок по дереву

В заключение

Сделать станок и работать на нем вещи разные не только в промышленности. Поэтому напоследок см. подборку видео о том, как – точить дерево на станке и сделать из болгарки копировальный станок по дереву для выточки балясин:

Видео: точение на токарном станке по дереву

Видео: простой копировальный станок для выточки балясин

Содержание

1. Металл или дерево?
2. Устройство сверлилки
3. Делать или покупать?
4. Если все же делать
5. Разбор конструкций
> Обсуждение

Домашний сверлильный станок (попросту – сверлилка) это оборудование, настоятельную потребность в котором чувствует любой, кто хоть что-то когда-то мастерит. Умельцы иногда делают сверлилки с 2-ступенчатой передачей, столами для детали, имеющими более 3-х степеней свободы и даже двухкоординатные сверлильно-фрезерные станки с ЧПУ, см. рис. ниже. Но в данной публикации мы рассмотрим изготовление сверлильного станка своими руками – такого, который просто сверлит и фрезерует – зато точно, чисто, и уверенно держит свою точность долгое время при условии эпизодической кратковременной перегрузки: стабильная точность обработки это главное требование к металлорежущему оборудованию. Которое в любительских конструкциях выполняется, к сожалению, чаще всего лишь благодаря случайному стечению обстоятельств.

Любительские сверлильные станки

Металл или дерево?

Деревянный сверлильный “станок”-монстр

Начинающим всегда кажется, что работать по дереву легко и просто. Испорченная заготовка сгодится на мелкие поделки или топливо. Возможно, поэтому в последнее время наблюдается настоящее поветрие: самодельные станки с ответственными деревянными деталями. В результате на свет порой появляются монстры, которые, наверное, удивили бы и Архимеда, см. рис. справа. Однако вспомним: наилучшая достижимая точность на дереве +/– 0,5 мм. В металлообработке резанием наибольшая допустимая погрешность по умолчанию 0,375 мм (в Англии и США 0,397 мм = 1/64 дюйма). На этом вопрос об использовании дерева как основного конструкционного материала станка закрывается без обсуждения, что, мол, дерево к тому же на порядки легче металла деформируется, изнашивается и повреждается. Ну, а любителям глубокого внутреннего самоудовлетворения в изделиях – вольная воля за свои деньги и труды.

Устройство сверлилки

Фантазия непременное условие любого творческого успеха, но в машиностроении она бесполезна без точных расчетов и сверки с проверенными опытом решениями. История станкостроения насчитывает тысячелетия – лучковые токарные и сверлильные станки с ножным приводом использовались уже в конце каменного века. По теме этой статьи проверенный образец – настольный вертикально-сверлильный станок промышленного образца. По нему и будем сверяться, выбирая и решая, как лучше сделать сверлильный станок собственноручно: в эксплуатации находятся единичные экземпляры сверлилок, которым перевалило за 100, и точность они до сих пор держат.

Устройство настольного вертикально-сверлильного станка показано на рис.:

Устройство настольного вертикально-сверлильного станка

Его основные модули станина, колонна, консоль и стол для детали. Составные части основных узлов слегка выделены цветом, а их компоненты цветами поярче. Простейший стол (не считая деревянного чурбака) – тиски. Стол поворотно-сдвижной позволяет кроме сверловки производить также некоторые фрезеровочные операции. Станина как правило наглухо крепится к верстаку или др. надежной опоре.

Винтовой зажим – фиксатор консоли сверлильного мини-станка

В работе консоль при помощи подъемно-поворотного механизма ползуна устанавливают в требуемом положении сообразно размерам и конфигурации обрабатываемой детали, и фиксируют. Подача шпинделя на рабочий ход осуществляется отдельным механизмом подачи. В любительских и промышленных для домашнего пользования конструкциях подъемно-поворотный механизм это чаще всего рука оператора, а фиксатор – винтовой зажим ползуна, см. рис. справа; по ТБ то и другое допустимо. Но что непременно должно быть в конструкции сверлильного станка по требованиям тех же ПБ, так это отбойное устройств или просто отбойник: если бросить рукоять подачи, шпиндель или каретка вместе с ним должны автоматически отскочить вверх до упора. В домашних сверлилках отбойник чаще всего пружина, установленная в подходящем месте, см. далее.

Примечание: промышленное производство, продажа и использование на предприятиях и в мастерских ИП сверлильных станков без отбойного устройства запрещены ПТБ.

Делать или покупать?

Электродрель это уже готовые привод, передача, шпиндель и патрон в моноблоке. Поставить его на каретку станка – и можно сверлить. По точности решение, вообще говоря, не оптимальное (см. далее), но во многих случаях приемлемое, зато избавляющее от необходимости заказывать дорогие точеные детали повышенной точности, см. ниже. Ввиду чего станины под установку дрели сейчас продаются разве что не на улице с лотков; цены доступные. Выбирая такую, чтобы сделать сверлильный станок из дрели, руководствуйтесь прежде всего режимом работы оборудования; от него зависит и цена:

• Эпизодическая сверловка/фрезеровка для себя с точностью какая получится – станина пластиковая литая или стальная штампованная. Механизм подачи рычажный с коленчатым рычагом (см. далее). Подшипники скольжения каретки (см. далее) сталь по стали или с капроновыми вкладышами. Цены – $20-$30.
• Регулярная сверловка для себя или на заказ с обычной машиностроительной точностью. Обрабатываемые материалы – до твердости и вязкости обычной конструкционной стали. Все то же, но подшипники скольжения сталь по стали (хуже) или с бронзовыми втулками, а станина – чугунная литая или (дороже) композитная также вибропоглощающая. Цены – $30-$40.
• Регулярная сверловка и фрезеровка любых поддающихся инструменту материалов с периодическими перегрузками инструмента и/или с повышенной точностью – подшипники скольжения только бронза по стали, станина чугунная. Механизм подачи зубчато-реечный (еще см. далее); консоль вибропоглощающая. Цены – $60-$180.

Примечание: как правило к станинам для дрели опционально предлагается поворотно-сдвижной стол для детали, позволяющий производить отдельные виды фрезеровки. Цена в пределах $20.

Выбираем станину

Станину для дрели (которые продавцы почему-то упорно именуют стойками) нужно выбирать не по производителю («китай» – не «китай»); сейчас на рынке и «немецкого китая» полно, не говоря уже об изделиях постсоветских государств. Нужно проверить конструкцию.

Первое – образцы с пластиковыми не капроновыми вкладышами подшипников скольжения отбраковываются однозначно: биение и увод сверла более чем на 0,5 мм появятся уже на 10-й – 20-й «дырке» и далее будут увеличиваться. Второе – люфт консоли. Берем ее за дальний конец, покачиваем вверх-вниз и в стороны при зажатом фиксаторе. Заметной «болтушки» быть не должно (тактильное чувство нетренированного человека ощущает биение 0,4-0,5 мм).

Далее – осмотр конструкции, см. рис. ниже. Для обычной сверловки подойдет показанная на поз. 1. Идеальный вариант – на поз. 2: цанговый зажим дрели, смещение колонны вбок уменьшает вибрацию консоли на порядок, а повернув ее вбок на 45 градусов, можно фрезеровать от руки с точностью «как умеешь» деталь на штатном не сдвижном столе, сняв пару креплений стола, т.к. при этом его смещение вручную относительно горизонтальной рабочей оси консоли будет линейным.

Как выбрать станину (стойку) для дрели

А вот образчик на поз. 3 не берите ни в коем случае. Во-первых, воротник его колонны низкий и ее крепление ненадежно. Во-вторых, продольные пазы под стол облегчают ручную фрезеровку «как получится», но, в отличие от диагональных, не гасят вибрации станины. Более того, они будут концентрироваться, где показано стрелками (прилив под колонну сделан слишком узким) и оттуда прямиком пойдут в колонну и стол.

Что дешевле?

Чертежи шпинделя настольного сверлильного станка

Допустим, цена на понравившуюся станину вас не устраивает. Или дрель если «ломовая», с ударным механизмом, бывшая в работе по строительным конструкциям и биение патрона видно на глаз. Тогда первым делом выясняем, если и в пределах досягаемости мастер, владеющий токарным станком повышенной точности (не грубее 0,02 мм). Что, между прочим, не факт – станок повышенной точности стоит очень дорого и на потоке расхожих заказов никогда не окупается. Но, положим, нашелся. Берем чертежик на рис. справа, идем к нему и спрашиваем, сможет ли он выточить это из стали не хуже 30ХГСА, и сколько возьмет за работу. «Это» – чертежи шпинделя настольной сверлилки. Остальные ее детали можно выточить на обычном станке, или найти в развалах на железном базаре либо у себя в хламе. Скорее всего, окажется, что купить станину + стол дешевле, а если прикинуть расходы на остальное, то, возможно, обрисуется и дрель повышенной точности. В продаже такие бывают; их можно узнать по отсутствию ударного механизма и воротнику специально для установки в станину: на него надета точеная стальная манжета.

Если все же делать

Тем не менее, возможны случаи, когда самодельный сверлильный станок либо обойдется дешевле или вовсе даром, либо самая лучшая дрель на станине его не заменит. Дело в том, что на колонну, кроме изгибающих и вибрационных нагрузок передаются также крутильные от рабочего органа (инструмента – сверла, фрезы). Обусловлено это разностью плеч рычага от оси колонны до ближнего к ней и дальнего краев инструмента; крутильные нагрузки от фрезы, грызущей материал одни краем, на порядок больше, чем от сверла. Поэтому получить точность обработки дрелью на станине свыше 0,1 мм нереально (почему – см. далее), а допустим, под резьбу М3 нужно отверстие 2,7; под М2,5 – 2,2, и погрешность обработки в таком случае оказывается неприемлемой. В общем, делать сверлилку своими руками имеет смысл, несмотря на расходы, если:

1. Вы радиолюбитель и работаете с компонентами с шагом выводов 2,5 и 1,25 мм («тысяченожки» с шагом 0,625 мм монтируются уже только на плоскость). Тогда вам нужен сверлильный станок для печатных плат с точностью не хуже 0,05 мм;
2. Вы занимаетесь другими тонкими работами по дереву и металлу. Напр., сделать красивую изящную шкатулку или надежный тайник в доме, применяя только ручную сверловку, невозможно;
3. Сверлите/фрезеруете вы от случая к случаю для себя и точность вас устроит какая выйдет, а в загашниках полно всякого металлохлама.

Примечание: в последнем случае вам повезло, вдруг где-то завалялся старый детский велосипед. Трубы его рамы из отличной стали, а втулка колеса почти что готовый шпиндель; на заказ остается только переходник с конусом Морзе под инструментальный патрон. Работая продуманно и аккуратно, из старого велосипеда можно сделать сверлильный станок с точностью ок. 0,1 мм, или фактически даровую станину для дрели, см. напр. видео:

Видео: стойка для дрели своими руками

Компоновка

Но, допустим, нам нужна точность выше, и фрезеровать пазы надо, ее не теряя. В таком случае первостепенную важность приобретает компоновочная схема станка.

Оптимальный вариант – расположение шпинделя и привода по разные стороны колонны, поз. 1 на рис. Тяжелый мотор в данной схеме действует как противовес сейсмоустойчивых зданий: отражает в противофазе вибрационные и крутильные нагрузки от шпинделя. В области колонны от частично гасят друг друга. Гашение максимально, если центр тяжести каретки находится точно по оси консоли, и тем выше, чем тоньше сверло и меньше нажим на него. Т.е., точность станка на тонкой работе повышается, и в то же время он без ее потери выдерживает довольно значительные перегрузки.

Компоновочные схемы самодельных сверлильных станков

Примечание 4: делать сверлилку для точной работы с непосредственным приводом на шпиндель и расположением его и привода на одной стороне каретки можно, если есть готовая виброгасящая станина, напр. от старого микроскопа (под 2) и т.п. оптических приборов.

В мини станках для печатных плат и ювелирных работ наблюдается неприятный эффект: чтобы получить точность выше 0,05 мм, колонну приходится делать непропорционально толстой, поз. 3. Вызвано это тем, что ее способность поглощать вибрации и крутильные нагрузки определяется площадью поперечного сечения, которая с уменьшением размеров детали падает по квадрату. Для плат под компоненты с шагом выводов 2,5 мм, а также мелкие слесарно-столярные работы достаточно точности 0,05 м. При этом основное влияние на ее ухудшение оказывают изгибающие колонну нагрузки. Чтобы парировать их, достаточно применить сдвоенную колонну из прутка 10-14 мм из обычной конструкционной стали, поз. 4. Если достаточно обычной точности 0,375 мм, то путем сдваивания колонны сверлильный станок для эпизодических работ удается сделать даже из дрели и водопроводных пропиленовых труб, поз. 5. Ресурс его до потери точности невелик, но и материал-то дешев и обработки на заказ не требует.

Подача

Важную роль для точности сверловки имеет также устройство механизма подачи шпинделя (каретки в станке из дрели): рывки и/или неравномерное усилие подачи как минимум увеличивают биение сверла. При сверловке тонким твердосплавным сверлом в таком случае весьма вероятны его увод, поломка и как следствие – непоправимая порча трудоемкой заготовки.

В станках и станинах для дрели повышенной точности применяется зубчато-реечный механизм подачи (слева на рис.), обеспечивающий ее полную равномерность и, что особенно важно для ручной подачи, точно пропорциональную отдачу упора инструмента в руку. Для этого необходимы зубчатая рейка и шестеренка-триба с вполне определенным профилем зубьев – эвольвентным. В противном случае подача пойдет рывками даже при абсолютно плавном нажиме на рукоять. Сделать «на колене» пару рейка-шестерня с одинаковыми эвольвентными зубьями нереально; подобрать подходящую готовую пару мало вероятно, поэтому зубчато-реечные механизмы подачи в самодельных сверлилках встречаются крайне редко.

Виды механизмов подачи настольного сверлильного станка

Чаще делают простой однорычажный механизм подачи, в центре на рис., но это далеко не оптимум. В начале и в конце рабочего хода, когда плавность подачи и точность сверловки особенно важны, он передает упор в руку недостаточно, а в середине хода избыточно, отчего растет вероятность застревания инструмента в вязком материале. От этих недостатков свободен механизм подачи с коленчатым ломающимся рычагом, справа; кроме того, он дополнительно гасит вибрации консоли. Отношение плеч колена берут прибл. 1:1.

Стол с подачей

Сверловка тонких хрупких/вязких деталей получается точнее, а вероятность ухода и поломки сверла меньше, если шпиндель закреплен неподвижно, а стол с деталью подается вверх к нему, поэтому во многих сверлилках для тонких работ стол снабжают отдельным механизмом подачи. По инерции мышления его часто делают также зубчато-реечным, см. напр. далее. Но, учитывая, что масса стола в данном случае много больше таковой детали, стол с рычажной подачей  оказывается ничуть не хуже, зато полностью доступным для изготовления в домашних условиях. Его устройство показано на рис.:

Устройство стола с рычажной подачей для сверлильного станка

Нюанс один: чтобы обойму не повело при сборке, ее плотно вставляют в сквозное отверстие основания и приваривают снизу (с испода). Варить нужно электродом ОМА-2 или тоньше постоянным током 55-60 А короткими диаметрально противоположными прихватами («тычками»). Размеры стола для печатных плат и ювелирных работ 60-150 мм в диаметре; толщина 6-12 мм. Диаметр хвостовика стола 12-20 мм; длина на величину хода подачи +(20-30) мм. Трубку под хвостовик (толщина стенок от 1,5 мм) желательно проточить или засверлить и пройти разверткой, чтобы хвостовик ходит в ней плавно без заметного люфта. Короткое плечо рычага делают длиной прим. равной диаметру стола; длинное – какое хотите.

Консоль

Посмотрим еще раз на рис. с фабричными станинами. Конструкции их консолей с каретками-полурамками похожи; они вполне рациональны, но рассчитаны на автоматизированное и роботизованное производство: точное литье и затем чистовая обработка по месту на агрегате с ЧПУ и лазерным замером.

Схема аналога консоли с полурамкой любительской разработки дана слева на рис.:

Конструкция консоли самодельного сверлильного станка

Первое, что обращает на себя внимание – нужно вырезать 5 деталей из толстого стального листа, сторцованного (обработанного торцевой фрезой) на ровность и параллельность сторон. Второе, торцевые срезы вставок, залитых темно-серым, также должны быть ровными, чистыми, параллельными. Т.е. и тут без фрезерного станка не обойтись. Наконец, вне производственных условий выполнить скользящее сопряжение ползуна и направляющей каретки (показано стрелкой) с люфтом менее 0,1 мм нереально. Прикинем соотношение плеч рычага – поперечное биение сверла получается больше 0,5 мм.

Конструкция консоли сверлильного станка, мало технологичного в массовом производстве, но приспособленная для изготовления кустарными способами, показана справа на рис. (механизм подачи и привод с кронштейном условно не показаны). Более, того, в ней биение сверла на неоднородностях материала вызывает перекос каретки на колонне и направляющей в противоположные стороны, и боковой уход инструмента не превышает величины люфта во вкладышах скольжения. Из толстой пластины вырезается всего одна деталь – ползун 4. Точная его обработка нужно только в области зажима колонны и установки направляющей, а 3 бронзовых втулки-вкладыша точно подгонит по месту любой токарь средней квалификации, если дать ему колонну и направляющую каретки (они могут быть выточены с обычной точностью).

Чтобы весь сборочный узел о сварки не повело, варить нужно как пред. случае: электрод ОМА-2 или тоньше, постоянный ток до 60 А. Швы проваривают также поочередно прихватами: «тычок» на одном, такой же на таком же дальнем, расположенном симметрично. Затем прихват ближнего к первому шва, такой же на диаметрально противоположном ему, и т.д., и т.п., пока не будут проварены все швы.

Примечание: точность станка с описанной консолью будет выше, если ее собирать не на сварке, а на винтах с проклеиванием высокопрочным клеем по металлу (холодной сваркой). Сначала все собирают без клея, выверяют обоймы на параллельность и затягивают крепеж. Затем винты поочередно выворачивают, капают в из гнезда клей и туго заворачивают обратно. Муторное дело, но получить таким образом самодельную сверлилку с биением сверла меньше 0,02 мм реально. Если, конечно, шпиндель и патрон отцентрованы не хуже.

Ошибки в конструкции

Все усилия по изготовлению сверлильного станка своими руками пойдут насмарку, если при его конструировании были допущены принципиальные ошибки. Самые распространенные из них показаны на рис.:

Типичные ошибки при изготовлении сверлильного станка 

Поз. 1 – это консоль или как? Штатной нагрузки от упора инструмента эта рамочка долго не выдержит. О точности и говорить не приходится. Поз. 2, в дополнение: делать колонну сверлильного станка трубчатой нельзя. изгибающие нагрузки труба держит, но против крутильных бессильна, а вибрации только усиливает.

Поз. 3 – сделать сверлилку из старого фотоувеличителя соблазн велик, тем более что выполнена она хоть с начальной, но оптической точностью. Но! Держатель штанги увеличителя не рассчитан на упор от инструмента. В результате при сверлении оргалита уход сверла на подаче в 20 мм достигает 1,5 мм (!). А кронштейн силуминовый: этот материал не поглощает вибрации, быстро устает, и кронштейн ломается менее чем на 200-м отверстии даже при сверлении печатных плат.

Поз. 4 – сдваивание колонны в поперечном направлении ничего не дает. Устойчивость станка к нагрузкам будет ничуть не выше, чем на одинарном штыре того же диаметра. Поз. 5, в дополнение: несимметричная относительно оси колонны отбойная пружина не гасит вибрации и крутильные нагрузки, а усиливает их. Раз уж так, нужно было ставить 2 одинаковых пружины на обе стойки. А лучше бы сделать колонну, как показано здесь:

Видео: сверлильный станок из дрели своими руками

Поз. 6 – установка привода и шпинделя по одну сторону колонны, да еще и несимметричная, не уменьшает, а усиливает вибрации, т.к. на колонну они передаются в фазе, см. выше. Поз. 7 – где отбойник? Да его тут и быть не может, раз привод подачи винтовой. Винтом можно точно выставлять ползун (которого здесь вообще нет), что на домашнем станке в общем-то и не нужно, но ни в коем случае не подавать каретку! Сие сооружение чуть что будет швыряться обломками сверл и стружкой, а глаза оператора в непосредственной близости к опасной зоне.

Разбор конструкций

Образцы удачных технических решений, а также не столь существенные конструктивные недочеты рассмотрим на примерах нескольких самодельных сверлильных станков.

Чертежи простого мини сверлильного станка

Для радиолюбителя, моделиста, умельца-миниатюриста и/или ювелира интерес может представлять простой мини – сверлильный станок с непосредственным приводом (чертежи даны на рис. справа). Особенность конструкции – мотор привода жестко крепится к ползуну, а подача только снизу столом. Демпфером вибраций и поглотителем крутильных нагрузок служит сам массивный электродвигатель, точь-в-точь как антисейсмический груз на высотных зданиях. Благодаря этому все детали, кроме конуса Морзе с переходником на вал мотора можно выполнять обычной точности: точность сверления определяется биениями вала мотора + биение конуса с переходником + биение самого сверла. Стол с зубчато-реечный механизмом подачи без проблем меняется на рычажный. Двигатель лучше использовать коллекторный постоянного тока: у асинхронных моторов с конденсаторным пуском из-за неравномерности вращающегося магнитного поля и скольжения ротора в нем вращение вала менее равномерно. Кроме того, скорость вращения коллекторного мотора хорошо регулируется хоть бы простым реостатом, а для регулировки скорости асинхронного движка нужно менять частоту питающего тока. То же – для синхронного с магнитным ротором. Максимальная частота вращения вала мотора – 800-1500 об/мин. Мощность на валу для сверления отверстий до 3 мм – 20-30 Вт; для отверстий до 6 мм – 60-80 Вт.

Примечание: для фрезерования данный станок непригоден, т.к. подшипники вала мотора не рассчитаны на боковые нагрузки и станок в таком режиме быстро потеряет точность.

Здесь на рис. даны чертежи уже полнофункционального сверлильного мини-станка того же назначения также с непосредственным приводом:

Чертежи полнофункционального сверлильного мини-станка

Он снабжен отдельным шпинделем, что позволяет, во-первых, заправлять в патрон №1а сверло максимального диаметра 6 мм; для 8-10 мм сверл движок слабоват. Во-вторых, производить фрезеровку зубоврачебными борами. Видимо, автор конструкции часто применяет именно эту операцию, исходя из чего и выбрана скорость вращения мотора. Без ее уменьшения сверлить на этом станке нужно твердосплавными сверлами, а для использования обычных дополнить конструкцию регулятором оборотов; в таком случае мотор нужен не менее чем на 60 Вт. Бросающийся в глаза недостаток данного станка – простой рычажный привод подачи – легко устраним: рычаг подачи заменяется на коленчатый без доработки остальных деталей. Для повышения точности обработки желательно также поставить вторую отбойную пружину (поз. 14 на рис. и 9 в спецификации; там и еще напутано) симметрично первой, на другом конце поводка шпинделя. Более серьезный недостаток конструкции – отбойные пружины не участвуют в гашении вибраций и крутильных колебаний. На скоростях вращения свыше 5000 об/мин их влияние на точность практически не сказывается, но уже при 1500 об/мин биение сверла на рабочем ходу возрастает прим. вдвое.

Чертежи сверлильного мини-станка, задуманного как полноценный конструктивно, но с досадными ошибками, даны на рис; конструкция каретки аналогична консоли в пред. конструкции.

Чертежи сверлильного мини-станка с передвижной по высоте консолью

Благодаря установке сильной отбойной пружины в надлежащее место здесь оказалось возможным жестко закрепить шпиндель в каретке, что на первый взгляд уменьшило количество деталей, требующих повышенной точности изготовления. Но только при подаче снизу столом, да и то, фиксация ползуна 5 и каретки 4 парами винтов 17 и 16 соотв. ненадежна и портит колонну; лучше было бы применить винтовые зажимы. А при подаче освобожденной каретки рычагом только его сочленения предотвращают проворот каретки. Люфт любого из шарниров рычага в 0,02 мм, с учетом его соотношения с длиной плеч колена, даст боковой уход сверла на 2 мм и более, парировать который возможно только рукой. В данном станке уместнее всего была бы консоль с дополнительной направляющей каретки, описанная выше; в таком случае вполне возможно было бы добиться биения инструмента вследствие люфтов в сопряжениях деталей самого станка не более чем 0,02-0,03 мм.

На этом рис. – чертежи станины для сверлильного станка из дрели с полурамочной кареткой, «почти как настоящего».

Чертежи станины сверлильного станка из дрели

В нем все хорошо, а кое-что даже лучше, чем «фирма»: пластины 5, предотвращающие боковое смещение каретки, отлично «ловят» и подавляют вибрации инструмента в самом их зародыше. Вопрос возникает всего один: а как все это сделать, если в гараже (сарае) не дремлет в ожидании хозяйской руки станочный парк, достойный небольшого машиностроительного завода? Проще сделать сверлильный станок из дрели как показано в видео:

Видео: самодельная стойка-станок для дрели

Поневоле вспоминается старый советский анекдот:

“Удостоил Дорогой Товарищ Леонид Ильич своим посещением некое промышленное предприятие. Идут по цеху, вдруг генсек мановением руки останавливает свиту, подходит один к рабочему у станка:

– Товарищ токарь…

– Да Петрович я…

– Хорошо. Товарищ токарь Петрович, скажи мне откровенно – ты водку пьешь?

– А то как же! Употребляем!

– А если бутылка будет стоить 10 рублей, пить все равно будешь?

– Буду.

– А 25?

– Буду.

– А 50?

– Буду.

– А 100?

– Все равно буду.

– Петрович, …, да где ж мне вам столько денег на зарплату взять?!

– Гы… при чем тут бабло… вот эта фитюлька (показывает) как поллитру стоила, так и стоить будет.”

Кому в радость, кому увы, но тех Петровичей, генсеков и производственных отношений больше нет. И не будет – совсем неэффективны оказались.

О рулевых сверлилках

Части сверлильного станка из дрели и рулевой рейки

Достаточно популярный запрос по данной теме также «сверлильный станок из рулевой рейки легкового автомобиля». Вроде бы уже готовый преобразователь вращательного движения в линейное, да еще и с геоидной передаточной характеристикой: чтобы чуть «клюнуть» сверлом, «ловить микроны» рукой не надо. Нужно только приспособить к рейке штурвал, сделать держатель дрели (см. рис. справа), и готово, см. видео:

Видео: сверлильный станок из рулевой рейки

Сверлилка получилась громоздкой и тяжелой несообразно возможностям инструмента? Ну, своя ноша карман не тянет. Хуже другое: на испытаниях оказывается, что боковой увод сверла на рабочем ходу достигает 1 мм и более. Такая точность и «для себя как получится» никуда не годится, хотя для поворота колес машины более чем устраивает. В общем, перефразируя И. А. Крылова (был еще академик А. Н. Крылов – кораблестроитель, механик и математик мирового уровня), тачать сапоги из пирогов и печь пироги из сапогов толку не будет.

Содержание

1. Когда она нужна?
2. Особенности конструкции
3. Мини
4. Лафет, захваты, зажимы
5. Итог
> Обсуждение

Распиловочный станок по дереву (пилорама) – достаточно сложное специальное производственное оборудование, требующее в процессе работы строгого соблюдения мер безопасности. В условиях РФ собственная пилорама может многократно сократить расходы на деревянное строительство и/или стать источником стабильного дохода. Цель настоящей публикации – помочь читателю разобраться, как делается пилорама своими руками, выбрать подходящую для себя конструкцию и избежать непреодолимых трудностей при ее изготовлении.

Когда она нужна?

Интерес к «пилораме своими руками» вообще-то пришел в рунет из ЕС. Там в определенный период времени (который еще не вполне закончился) самостоятельная распиловка леса-кругляка на мерные пиломатериалы оказалась выгодной несмотря ни на что. В РФ ситуация существенно иная. Первое, «ножницы» цен на дикое бревно и строевой лес в России «разведены» много уже. Второе, первичная обработка древесины – работа особо опасная, как и лесозаготовка. Мелкому ИП открыть лесопилку легально мало реально – российское законодательство об охране труда в этом отношении драконовское.

Третий момент – опилки. Их от первичной обработки древесины будет очень много. Хранить опилки (допустим, на топливо для печи длительного горения) нельзя – они начинают бродить, выделяя высокотоксичный метанол (метиловый спирт, древесный спирт). Лесопильные предприятия обязаны сдавать опилки на утилизацию. «За бугром» с ними проще – тамошние производители МДФ и ДВП охотно купят необходимое им сырье, могут даже с самовывозом. РФ древесиной никак не бедна и российские производители плитных/листовых древесных материалов «левые» партии опилок не берут. Исходя из этих условий, можно предварительно определить случаи, когда сделать пилораму самостоятельно в РФ может иметь смысл:

• Непременное условие – если в ваших краях легко доступен лес-кругляк, а ближайшая лесопилка далеко. Аренда лесовоза на российские расстояния (имеется в виду холостой пробег от гаража) по российским дорогам в глубинке за тонно-километр груза существенно дороже европейской.
• Если непременное условие выполнено, то первый случай – самостоятельное деревянное строительство при хронической нехватке денежных средств. Тогда самостоятельная распиловка кругляка на строевой лес сократит смету стройки в 2-3 раза и до 5 раз, с учетом расходов на изготовление пилорамы. Соотв. удлинится и срок строительства, но когда денег нет, то и выбирать нечего. С опилками – делайте что хотите, они получатся однократно.
• Следующий вариант – распиловка диких бревен на заказ в домашних условиях, т.е. мастером по вызову на хозяйское подворье. В условиях РФ это, пожалуй, оптимальный вариант: привезти мобильную мини-пилораму (см. далее) к месту работы можно и на легковушке, так что стоимость распиловки выходит приемлемой для обеих сторон. Опилки – проблема хозяина, и небольшая, т.к. ему на участок они выбрасываются тоже однократно. У мастера от них голова не болит, т.е. можно зарегистрироваться, напр. ИП-плотником и работать «по белому».

Особенности конструкции

Главная особенность пилорамы – запил в ней всегда продольный. Насколько труднее пилить дерево вдоль волокон, общеизвестно. В отличие от циркулярной пилы пилорама имеет дело не с мерными досками и брусьями, а с дикими бревнами в общем неправильной формы. Поэтому в пилорамах вдоль распиливаемого бревна перемещается пильная каретка с рабочим органом (собственно пилой); иначе обеспечить точность и чистоту запила очень сложно. На больших лесоперерабатывающих предприятиях есть и пилорамы для распиловки очень длинных бревен (до 30, а в тропиках до 60-70 м). В них каретка неподвижна, а бревно перемещается гидросистемой; центровку лесины обеспечивает компьютер с датчиками. Но домашних условиях такое решение нереально.

Примечание: распиловку бревен ведут всегда по направлению схождения волокон дерева, т.е. от комля к верхушке. Если пустить каретку наоборот, то любая пила (см. ниже) непременно завязнет в дереве и/или сломается.

Чем пилить?

Насколько доступной для изготовления, долговечной, удобной и безопасной в работе будет самодельная пилорама, в основном определяется конструкцией ее рабочего органа. Другое существенное условие – требования к производительности станка и режиму его работы (регулярно, от случая к случаю). Третье – ресурс рабочего органа и возможность его замены. И, наконец, немаловажно энергоснабжение на месте работы: что там доступнее – электричество или моторное топливо? Есть и менее существенные дополнительные условия, см. далее.

В пилорамах небольшой и средней производительности (до 3-5 куб. м древесины за 6 час. рабочую смену) применяются след. виды рабочих органов:

• Пильная шина возвратно-поступательного хода (старая).
• Пильный диск (поз. 1 на рис. ниже).
• Пильная лента (поз. 2).
• Пильная цепь (поз. 3).
• Цепная пильная шина непрерывного действия (новая, поз. 4).
• Бытовая бензопила (поз. 5).

Виды конструкций пилорам небольшой и средней производительности

Как вести запил?

Ориентация режущей поверхности может быть горизонтальной и вертикальной. Соотв. и запил будет горизонтальным или вертикальным, а пилорама горизонтальной или вертикальной. Вертикальный запил, во-первых, уменьшает отход материала, т.к. бревно под него достаточно выровнять только в горизонтальной плоскости. Под горизонтальный запил бревно для минимизации отхода требует выравнивания и по горизонтали, и по вертикали, иначе слишком много дерева уйдет в горбыль («горбушку»). Во-вторых, при вертикальном запиле отпил (отпиливаемая часть бревна) не давит на рабочий орган и много меньше за него цепляется. Поэтому для распиловки одной и той же лесины по вертикали требуется мощность привода в 2-3 раза меньше, чем по горизонтали, см. видео ниже:

Видео: самодельная цепная вертикальная пилорама

Но, во-первых, травмоопасность вертикальных пилорам много выше, чем горизонтальных. Во-вторых, поперечная подача бревна под пилу вертикальной пилорамы конструктивно и технически очень сложна, причем обеспечить максимально допустимую точность распиловки по ТУ до 6 мм на 6 м длины бревна на самодельной вертикальной пилораме крайне сложно или вовсе невозможно. Поэтому пилораму своими руками лучше строить под горизонтальный запил.

Конструктивный состав пилорамы

Об особенностях той или иной пилы для пилорамы поговорим немного далее. Предварительно нужно разобраться с конструкцией распиловочного станка в целом. Она состоит из:

1. рабочего органа – пилы (см. выше и далее);
2. привода к нему от мотора;
3. пильной каретки;
4. рельсового пути (направляющей) для нее;
5. лафета (ложемента) для бревна;
6. захватов-держателей для него же;
7. станины, объединяющей все это в цельное устройство и обеспечивающей его общую прочность и надежность.

Примечание: те или иные конструктивные узлы пилорамы могут быть выполнены заодно со станиной.

Чертежи пилорамы в полном конструктивном составе (компоновочная схема) даны на рис.:

Конструктивный состав (компоновочная схема) пилорамы

Ее особенности, во-первых, станина из деревянных брусьев. Во-вторых, минимум сварочных работ при сборке. Это важный момент: металлоконструкции при сварке ведет; из-за этого уложить точность распиловки сварной пилорамой в ТУ весьма проблематично. В-третьих, рельсовый путь каретки (поз. 13 справа) из стального уголка, более дешевого, чем швеллер; необходимая устойчивость пути обеспечивается жестким скреплением рельсов со станиной. Как следствие – опорные башмаки каретки это пары обычных подшипников качения, а плавность и точность ее хода высоки; дрожь каретки – основная причина брака распиловки. Еще следствие – механизм подачи каретки без передачи (цепной, винтовой или др.), что также увеличивает плавность ее хода. Наконец, в каретке данной конструкции возможно установить привод с любой пилой из указанных выше под горизонтальный запил; дисковый, с шиной непрерывного действия и бензопилой также и под вертикальный.

Недостаток данного станка – гребенчатые держатели бревна. Делать их из швеллера менее 60 мм нельзя, не удержат лесину. Т.е., последний негодный в дело горбыль получится не тоньше 60 мм. Дополнительно отход материала возрастет оттого, что выравнивание бревна по вертикали в данном станке невозможно. Однако избавиться от этих недостатков не так уж сложно, применив отдельный лафет для бревна простой конструкции, см. далее.

Некоторых пояснений требует работа узла установки толщины отпила (на врезке), который в данном станке достаточно прост, точен и удобен в работе. Гайки 5 на врезке привариваются к опорной пластине 4 и контрятся. После первого отпила регулировочные винты (поз. 1 на врезке и 11 справа) вращаются синхронно, т.к. они связаны цепной передачей (поз. 20 справа). Контргайки (поз. 2 на врезке) отпускать не надо: сами ослабнут. По установке пилы в новое положение ниже прежнего контргайки затягивают вручную.

Пила как пила – продольная

Чертеж, профиль зубьев и схема разводки продольной пилы по дереву

Пильная шина возвратно-поступательного действия это не что иное, как полотно плотницкой продольной пилы. Его чертеж, профилировка зубьев и схема разводки даны на рис. справа. Привод в пилораме – от маховика в кривошипно-шатунным механизмом через ползун – гладкий стальной стержень, скользящий в обойме с бронзовыми или баббитовыми вкладышами (именно такой показан на рис. выше с компоновочной схемой пилорамы). В прежние времена умельцы вместо пильной шины ставили полотна столярных лучковых пил; они и вдоль пилят, а купить их можно было почти в любом инструментальном магазине. Натяжение полотна на обратном ходу в таком случае обеспечивает достаточно сильная возвратная пружина.

Достоинство возвратно-поступательной пильной шины – гладкий чистый рез шириной не более 3 мм, т.е. малый отход материала. Ресурс весьма солидный, не меньше, чем у пильного диска, см. далее. Но и недостатков уйма:

• Низкая производительность: если подача каретки на обратном ходу пилы превысит 1/3 высоты зуба, т.е. 4 мм, пила застревает.
• Распилить бревно диаметром более 300-320 мм невозможно – полотно сразу вязнет и сминается.
• Сырое невыдержанное дерево не берет, тоже сразу вязнет и ломается.
• Очень часто застревает на сучках и свилях.
• При недостаточном натяжении на обратном ходу рез резко ухудшается – становится широким и рваным.
• То же – при избыточно сильной возвратной пружине.

В профессиональной лесопереработке возвратно-поступательные пильные шины вышли из употребления к концу XIX в., а у любителей – с появлением в быту бензопил.

Дисковая

Пильный диск от циркулярной пилы в пилораму не подойдет: он изготовлен из стали худшего качества, чем требуется в данном случае. На распиловке сырых бревен материал диска от циркулярки скоро самоотпустится вследствие нагрева, диск быстро выйдет из строя или его вовсе разнесет. Поэтому пильный диск для пилорамы удовольствие не из дешевых. В отдельных источниках можно встретить советы: мол, вырежьте из оцинковки (!) или дюраля (!!!) кругляш, закрепите на нем 2-4 зуба, и пилите. Судя по тому, что авторы публикаций такого рода, похоже, живы и не изувечены, сами они так не делали и понятия не имеют, что из этого может выйти.

Дисковая распиловка древесины широко распространена в профессиональной деревообработке, т.к. позволяет в один проход вырезать из лесины сразу несколько штук мерного пиломатериала; для этого используются угловые и многодисковые пильные каретки (врезка вверху слева на рис.). Однако промышленная дисковая пилорама – сложное сооружение, см. рис., по теме «своими руками» никак не проходящее.

Устройство промышленной дисковой пилорамы

Любителю, если он разживется диском для пилорамы (диаметр от 600 мм, профиль зубьев такой же, как у продольной пилы, см. выше) нужно иметь в виду такие его достоинства и недостатки:

• Большой ресурс – до 5000 час и более полный; до 1500-2000 час между переточками зубьев.
• Для заточки обязательно нужен заточной станок, вручную никак не получится.
• Рез – не очень ровный шириной 3-5 мм, т.е. отход материала до 10-12% по объему. Диск «чистый рез», дающий отход 2-5%, стоит в 3-10 раз дороже простого.
• Пилить можно без техперерывов всю 6 час. смену; производительность максимальная в данном классе устройств.
• Высокое энергопотребление, т.к. диск трется о дерево и в вертикальном, и в горизонтальном в запиле боковой поверхностью большой площади. Чтобы получить требуемую мощность привода в кВт, диаметр бревна в дм умножаем на 1,7.
• Качество и состояние обрабатываемой на производительность пилорамы практически не влияют.
• Диском диаметром 800 мм можно распилить бревно диаметром до 350 мм.
• Диски большего диаметра в любительских конструкциях очень опасны, т.к. требуют во избежание биений высокоточного привода.
• Привод – только электрический, т.к. диск на холостом ходу должен вращаться абсолютно плавно. В дереве ему и так дерготни хоть отбавляй.

В целом же дисковая пилорама своими руками точно не вариант. Рассмотрим чертежи на рис. ниже. Первое, что бросается в глаза слева – каретка на катках в рельсах из швеллера. Это не рельсовый путь из фрезерованных профилей: перекос катков на 1-2 мм при перемещении каретки неизбежен. Следствие – перекос диска на 6 мм и более. Тут же – его застревание в дереве. Учитывая массу диска, скорость его вращения и момент инерции, возникновение аварийной и чрезвычайно травмоопасной ситуации неизбежно.

Чертежи самодельных дисковых пилорам

Далее, нижний край диска должен входить в паз лафета бревна, иначе он не допилит его до конца. И вот, отпилили мы первую горбушку. Что дальше? По идее, пазов в лафете нужно несколько согласно толщины получаемых досок. После каждого запила либо каретка приподнимается, подается вперед и вновь опускается в рабочее положение, либо лафет с бревном нужно двигать под нее аналогично. Вы представляете себе такую конструкцию, выполненную в домашних условиях? Не надо, голова сильно заболит.

А если попросту? Просто передвинуть бревно на лафете? Нет, не просто. Его нужно снова уложить так, чтобы следующий запил прошел точно параллельно предыдущему. А на лафете не палочка, там здоровенный тяжеленный чурбак.

Ну, допустим семья/персонал у нас богатырские, бревна ворочать нам нипочем, а потери производительности из-за этого приемлемы. Тогда смотрим, что там отмечено красным на чертеже справа на рис. Да, это держатель бревна. Без него оно или скатится с лафета, или опрокинется, когда отпилены 2-3 плахи (необрезные доски во всю лесину под роспуск на мерные доски). Держатель приходится на самую середину бревна. Пилить по нему нельзя. Итого, самая ценная, широкая, крепкая и равномернее всего усыхающая сердцевинная плаха скорее всего пойдет в отход, т.к. вследствие перекладываний бревна получится недопустимо сходящейся на клин по толщине.

Примечание: любительская однодисковая пилорама на горизонтальный запил ничуть не удобнее и не производительнее вертикальной, но конструктивно много сложнее и опаснее.

Итак, дисковая пилорама для изготовления своими руками вариант в одном-единственном случае: если вы придумали ее усовершенствование в ранге коммерчески перспективного изобретения и вам нужно проверить идею в железе, чтобы подать заявку на патент. Во всех прочих – не надо.

Пила-лента

Ленточная пилорама относится к числу изобретений, дающих значимый результат тривиальными техническими решениями. Возратно-поступательная продольная пила обладает массой достоинств, а ее недостатки обусловлены более всего наличием обратного хода. Значит, нужно от него избавиться, чтобы получилось пильное полотно непрерывного действия. В результате эксплуатационные свойства ленточной пилорамы существенно отличаются от таковых прототипа и станков аналогичного назначения:

1. Производительность – до средней, 2-3 куб. м древесины в смену.
2. Пилит как выдержанный, так и сырой свежерубленый кругляк.
3. Чистота реза такая же высокая, как у продольного пильного полотна, а отход материала такой же низкий.
4. Точность реза такая же высокая, как у дисковой пилорамы, при условии равномерного оптимального натяжения пильной ленты.
5. Распиловка бревна сразу на штуки мерных материалов невозможна.
6. Энергопотребление на 1 куб. м дерева в 1,2-1,5 раза ниже, чем у дисковой пилорамы.
7. Во избежание самоотпуска материала ленты необходимы техперерывы в работе: после каждого запила на 5-10 мин; после распиловки 0,5 куб. м (2 бревна диаметром 0,3 м и 6 м длиной) – 10-15 мин; спустя 2 часа работы – полчаса-час; от 6-часовой смены до след. такой же – не менее 2 час.
8. Полный ресурс рабочего органа (ленты) – 100-500 час; перезаточка невозможна.
9. Стоимость ленты в пересчете на час работы много меньше, чем простого пильного диска.
10. Стоимость всего станка в несколько раз меньше, чем дискового с угловой кареткой на один отпил.
11. Привод – электрический, т.к. плавность холостого хода ленты нужна такая же высокая, как для диска.

Вследствие этих особенностей ленточная пилорама находит самое широкое применение в малых лесопилках. По большинству объявлений: «Принимаем кргуляк/бревно в распиловку» работают именно ленточные пилорамы. В России ленточные пилорамы выпускаются в достаточно широком ассортименте («Тайга» и др.).

Простейший способ сделать продольную пилу – свернуть ее полотно в кольцо и посадить его на шкивы, поз. 1 на след. рис.. Для исключения травматизма нерабочей ветвью полотна на рабочий орган надевается защитный кожух. Делать пилораму с лентой без него (поз. 2) крайне опасно!

Фабричная и самодельные ленточные пилорамы

Второй камень преткновения для самодельщиков здесь – шкивы ленты. У фирменных профиль боковой поверхности (рабочей) специальный чуть выпуклый. С цилиндрического шкива лента сползает; реборды (закраины) не помогают. Некоторые умельцы от этого наклоняют весь пилящий узел вверх на 1-3 градуса. Однако, чуть натяжение ленты ослабнет (что возможно на протяжении одного реза), лента слетит сверху; без защитного кожуха это еще более опасно, чем сползание внизу.

Умельцы посообразительнее нашли выход: ленту надевают на колеса от машин и мотоциклов с шинами, поз. 3 на рис. и рис. в начале. Их профиль почти точно соответствует необходимому, а упругость туго надутых камер обеспечивает оптимальное натяжение ленты по крайней мере на распил целого бревна. Кроме того, если пилятся тонкие достаточно качественные материалы, то можно обойтись простейшим фрикционным приводом, тоже поз. 3 рис. справа. Упрощается и изготовление станка, т.к. авто-мото колеса уже достаточно сбалансированы, см. видео:

Видео: ленточная пилорама своими руками

Передача на пилу

При распиловке сырых необработанных бревен и суковатой/свилеватой и вязкой мелкослойной древесины камнем преткновения оказывается и передача с привода на ленту (главная). Механическая характеристика ременной слишком мягкая: ремень упруг и может проскальзывать. Зубчатой, наоборот, слишком жесткая: на миг перед заклиниванием шестерни дают резкий сильный рывок. В том и другом случае весьма вероятно увязание ленты в дереве и ее смятие, что немедленно создает опасную ситуацию.

Наилучшая главная передача для ленточной пилорамы – цепная. Холостой ход ленты она обеспечивает почти такой же плавный, как ременная. А при распиловке «плохого» дерева собственная инерция цепи дергает ленту мелкими частыми рывками, и неоднородности древесины успешно преодолеваются. Это же свойство цепной передачи используется, напр. в винтовых дровоколах.

Цепь вместо ленты

Рабочий орган цепной пилорамы – цепь с пильными зубьями, растянутая на роликах. Ее эксплуатационная прочность, ресурс и надежность (не склонная к застреванию на дефектах дерева) в несколько раз больше, чем ленты, а стоимость в расчете на длину реза до износа ниже. Пильная цепь подлежит перезаточке (нужен заточной станок!) и техперерывов в работе в течение смены не требует. Привод возможен энергонезависимый от 1-2 цилиндрового 2-тактного ДВС: пильная цепь сама по себе гасит его вибрации. По безопасности цепная пилорама наилучшая в данном сегменте производственного оборудования.

Недостатки, во-первых, повышенное сравнительно с ленточной энергопотребление – кожух цепи трется о дерево, хотя и не так сильно, как диск. Второе – широкий (4-6 мм и более) довольно-таки рваный рез: пиломатериалы из цепной пилорамы нуждаются в ошкуривании (поэтому в не нередко встраивают плоскошлифовальный станок – гриндер) или пойдут в продажу вторым сортом. Следствие: повышенный отход материала, до 15% по объему. Третий – на пильную цепь в непрерывной работе необходимо подавать СОЖ (смазочно-охлаждающую жидкость, эмульсию), см. рис. Четвертый – большой техперерыв между сменами для самовосстановления свойств цепи: не менее 10 час. И, наконец, высокая трудоемкость обслуживания: перезаточка и/или замена зубьев цепи требуются каждые 10-50 час работы, а возни с ними – мама, не горюй!

Внешний вид и устройство цепной пилорамы с электроприводом

Вследствие указанных обстоятельств цепные пилорамы используются преим. для первичной распиловке леса на биржах и в местах заготовки. В последнем случае решающую роль играет энергонезависимость станка с ДВС: его привозят на грузовике или тракторе, распускают лесины на плахи и их увозят. В отдаленных регионах РФ и Канады потери древесины при этом часто с избытком компенсируются экономией на перевозках кругляка лесовозами. Но на пользу лесу как живому сообществу такой подход, конечно, никак не идет. И от излишней вырубки, и от засорения опилками.

Шина новая

Пильная шина непрерывного действия это консольная цепная пила, т.е. не требующая натяжения на дальнем от привода конце; в подаче СОЖ также не нуждается. Узнаете? Это «полотно» бензопилы. Применение современных материалов и непрерывное совершенствование конструкции позволило создать бензопилы, по всем параметрам пригодные для бытового применения. Станковая пилорама из бензопилы в домашних условиях также изготавливается много проще, чем любая другая; чертежи станины с рельсами и держателем бревна можно взять по ссылке, а каретки под бытовую бензопилу здесь. Ее эксплуатационные качества и особенности (кроме ресурса) будут прим. такими же, как у цепной пилорамы. Переналадка с горизонтального не вертикальный рез осуществляется просто перестановкой каретки. Но учтите:

• Ресурс мотора пилы сократится прим. вдвое.
• Полный ресурс «полотна» лучших моделей составит не более 20-30 час, а дешевых – 10-12 час.
• Каждые 2-3 часа понадобится перезаточка, а каждые 4-6 час замена зубьев (если она возможна у данного образца).
• Совокупное время работы в течение дня – 2-3 час.
• Техперерыв до след смены – от 12 час.
• Пила должна быть рассчитана и на поперечный, и на продольный рез.

Последнее обстоятельство, как сказал бы товарищ Сухов, дело тонкое. У моделей ведущих производителей (Stihl, напр.) оба реза предусмотрены по умолчанию, но ресурс на продольный дается для штатного режима пользования: 15 мин работы, полчаса отдыха. В пилораме выдержать его невозможно, т.к. останавливать каретку пока ведется запил нельзя. Ресурс пильной шины при этом сокращается вдвое-втрое. У «альтернативных» производителей чаще всего наоборот: пила по умолчанию только поперечная. Если же в руководстве пользователя сказано «поперечный и продольный», «также и продольный» и т.п., то ресурс на продольный рез не оговаривается. Имейте в виду.

Для пилорам выпускаются особые пильные шины непрерывного действия. За счет отказа от поперечного реза их вынос (длина) больше, до 1000-1200 мм, рез тоньше (3-4 мм) и чище; фактически такой же, как у ленточной пилы. Ресурс и режим использования – как у пильной цепи. Пилорама с шиной может быть обычной конструкции (слева на рис.), но в разрезе самодельных гораздо больший интерес представляет шинная пилорама типа Логосоль, центр-справа на рис. Пружинные кантовые опоры удерживают бревно от скатывания. Элеваторы регулируются раздельно, что позволяет выравнивать бревно по горизонтали.

Устройство шинных пилорам разных типов

История Логосоля интересна и неразрывно связана с нашей. В СССР с 30-х экспорт необработанной древесины строго регламентировался и производился крупными партиями по налаженным каналам. После его распада бывшие союзные республики, обладающие лесными запасами, буквально завалили Европу дешевым кругляком нормами хоть от бревнышка. В ЕС основные собственные лесозаготовки ведутся в Германии и Швейцарии в Альпах. Толковых мастеров по дереву там и там хватает, и они привычны работать на остром дефиците сырья. При тамошних ценах на строевой лес подсчет дохода от закупки диких лесин и распиловки на доску-брус у себя во дворе давал результаты, от которых глаза но лоб лезли. Плюс – от опилок нет головной боли с утилизацией, но есть весомая дополнительная выгода от их продажи. Вот тогда-то швейцарец Бенгт-Улоф Бюстрём и придумал пилораму, которую назвал Logosol. Его изюминка – замена технологически сложного рельсового пути гладкой направляющей, по которому каретку передвигают вручную с прижимом. Это требует большего труда и некоторого навыка, но конструкция пилорамы много упрощается, а ее стоимость падает в разы. Любители разработали много модификаций безусловно удачной разработки Бюстрёма. Их чертежи Логосолей и узлов к ним можно открыто взять отсюда: http://www.logosol.su/files.htm. А как сделать пилораму Логосоль своими руками см. видео:

Видео: мобильно-стационарная Логосоль “Теря” своими руками

Появление Логосоля – непосредственная причина разработки и пильных шин для пилорам. В продаже имеются их модели, сопрягаемые с бытовыми бензопилами: снимаем штатное полотно, ставим шину. Таким образом решилось и дело со стоимостью и трудоемкостью привода: бензопила на хозяйстве и так вещь нужная.

Мини

Дальнейшее развитие идеи Логосоля – мини пилорама без станины, направляющей и рельсов, см. рис. справа. Вместо направляющей используется существующий спил; при аккуратной ручной распиловке ее точность в пределах бревна выдерживается. На каретке в таком случае остается кроме шины и привода только опорная площадка и рукояти для удержания и перемещения.

Пионерный запил делается по шаблону (ровная доска, вверху справа на рис.), швеллер, рама из уголка и т.п., длиной больше бревна. Последующие горизонтальные – по предыдущему, в центре справа. Если необходим вертикальный запил, подкладывают швеллер (внизу справа), т.к. в данном случае нужна ровная боковая опорная поверхность. Однако все это не устраняет последних проблем: установки бревна на лафет, его выравнивания и удержания.

Мини-пилорама без станины и порядок пользования ею

Лафет, захваты, зажимы

Осталась такая проблема, как станина с дополнительным узлами. Та, что на поз. 1 рис. слева далеко не оптимум. Для одноразовой распиловки на самострой она слишком сложна и дорога. Для длительного регулярного использования тоже не годится: даже если несущая рама из 200-мм швеллера, на первом-втором десятке бревен на просядет, что означает полную непригодность станка. Стационарную пилораму нужно делать с раздельными бетонированным рельсовым путем и лафетом для бревна (поз. 2; на технике безопасности в данном случае не будем заостряться – тема этой статьи другая).

Нерациональная и рациональная конструкции станины, лафета и захватов бревна самодельной пилорамы

Следующие задачи – выравнивание и удержание бревна. В промышленной деревообработке для этого используются гидравлические домкраты в крючьями. Бревно вывешивается на тельфере, опускается на лафет без касания, домкраты включаются и крепко хватают его. В автоматизированных лафетах бревно кладут на него и гидравлика по сигналам датчиков сразу выравнивает лесину.

В любительских условиях первое осуществимо малореально; второе никак не осуществимо. Во многих самодельных пилорамах захваты бревна делают так, как показано на рис. ниже. Бревно вывешивают на автодомкратах (см. далее), подводят к нему крючья, скользящие по направляющей (труба, толстый прут). Крючья подбивают молотком по принципу «легонько постукивая кувалдой», они заклиниваются на направляющих и держат бревно.

Ненадежный и неудобный способ крепления бревна на лафете пилорамы

Во-первых, такое крепление просто опасно: от вибраций при распиловке захваты могут расклиниться, а это авария скорее всего с тяжелыми последствиями. Во-вторых, ухватить лесину за самое «донышко» таким способом невозможно. Значит, придется, не допилив до половины, бревно переворачивать. В результате качество распиловки и отход материала получатся как на вертикальной однодисковой пилораме, см. выше.

Лафет

Попробуем выработать техтребования к лафету бревна, пригодному в т.ч. для использования с портативной мини-пилорамой при работе на выезде:

1. материалы – обычный металлопрокат без предварительной отбраковки на ровность;
2. для прочности, надежности и долговечности – сварной;
3. влияние качества сварки и коробления металла от нее на качество распиловки – отсутствует;
4. подготовленная базовая (опорная) поверхность – не требуется;
5. массогабариты – пригоден для перевозки в мини-грузовичке, пикапе и на верхнем багажнике легковушки;
6. максимальная длина обрабатываемого бревна – 6 м;
7. максимальный диаметр его же – до 1 м;
8. выравнивание и вывешивание бревна – любым независимым от лафета способом, см. далее;
9. влияние ровности лафета по горизонту на качество распиловки – нет;
10. надежность удержания самой что ни на есть корявой неокоренной лесины – абсолютная;
11. возможность роспуска напиленных плах на обрезные мерные доски/брусья без переналадки пилорамы – обязательно;
12. безопасность – достаточная для непроизводственных условий, когда доступ на площадку неподготовленных посторонних легко контролируем.

Чертежи лафета бревна для пилорамы, в т.ч. мини, удовлетворяющие указанным условиям, даны на рис. (слева/в центре – вид сверху). Материал – швеллер 120х60, пруток 14 и 16 мм.

Точно под отверстиями М14 в верхней полке швеллера в нижней сверлятся отверстия D15 для прохода хвостовиков крючьев-держателей (справа на рис.). Отверстия М16 в нижней полке (отмечены зеленым) – для резьбовых ножек. Конфигурация в плане и расположение захватов-держателей позволяют надежно удерживать как полномерные бревна, так и короткие чураки. Пользуются данным лафетом так:

• бревно вывешивают и выравнивают на паре автодомкратов. Вариант – одним домкратов поочередно: под поднятый конец подкладывают что-то подходящее, домкрат переставляют и поднимают другой;
• лафет подсовывают под середину бревна уширенной частью к комлю и выравнивают по оси лесины. Если бревно вывешивалось на тельфере, то средняя пара ножек должна прийтись под его центр тяжести;
• крючья-держатели выворачивают до касания бревна так, чтобы их острия смотрели внутрь точно друг на друга. Промашка на один оборот (на шаг резьбы М14) на точность распиловки не влияет;
• бревно опускают на крючья. Если лесина вывешивалась на одном домкрате и подпорке, то сначала отпускают домкрат, а затем одним резким ударом выбивают подпорку;
• для надежности удержания тонкого легкого бревна можно сесть на него и попрыгать;
• пилят бревно любой пилорамой горизонтальными резами. Толщина последнего горбыля в подавляющем большинстве не превысит 40 мм.

Струбцины

Полную функциональность данного лафета обеспечат 2-5 струбцин (почти всегда хватит 3-х) для распиловки плах на мерные пиломатериалы. Конструкция струбцины к лафету бревна ясна из рис. ниже. Крепятся струбцины в болтами в штатные отверстия лафета М14, поэтому их основания и расстояния между осями крепежных отверстий разные: в отличие от крючьев-держателей струбцины не взаимозаменяемы! Под роспуск на доски/брусья сначала распиливают бревна на плахи. Затем плахи сортируют и собирают в пакеты плах подобной друг другу конфигурации. Очередной пакет зажимают струбцинами на лафете и распускают на доски/брусья горизонтальными резами.

Конструкция струбцины для распиловки необрезных плах на доски и брусья горизонтальными резами на пилораме

Итог

Подобьем, как говорится, бабки: какую делать пилораму своими руками и в каких случаях имеет смысл.

Если вы видите круг клиентуры на распиловку и/или усматриваете стабильный доход от сбыта пиломатериалов – ленточную на автомотоколесах. Она прослужит по крайней мере до тех пор, пока не наберется денег на покупку «новой, хорошей» фабричной. Тогда можно будет открыть лесопилку по всей форме и спокойно работать легально. Если же распиловка древесины для вас подсобное занятие, лучше себя покажет пилорама Логосоль – она менее производительна, но конструктивно проще и дешевле, а бензопила к ней и так на хозяйстве пригодится.

Второй случай – разовая распиловка для самостроя. Описанный выше лафет заметно не удорожит и не удлинит строительство, а вместо пилорамы можно сделать каретку к бензопиле для распиловки бревен, см. ролик:

Видео: каретка для продольного распила бревен

Третий вариант – у вас есть возможность заниматься распиловкой лесин на выезде. Тогда, кроме возимого лафета с принадлежностями, вам понадобится более надежная и долговечная портативная шинная мини-пилорама из бензопилы, см. видео напоследок:

Видео: портативная пилорама на базе бензопилы

Содержание

1. Бить или давить?
2. Проще не бывает
3. Когда дров нужно много
4. Когда дров нужно меньше
5. Когда дров нужно немного
6. Когда дрова подспорье
7. Когда дрова нужны иногда
8. Так все таки – делать или покупать?
> Обсуждение

Колоть дрова физически развитому человеку скорее приятно, чем в тягость. И, безусловно, полезно: это занятие гармонично нагружает все группы мышц. Но – что чересчур, то не здраво. Если колка дров изматывает и/или не оставляет сил на прочие домашние дела, то дровокол на хозяйстве, конечно, нужен. Однако выбирать прототип по техническим особенностям известных промышленных изделий в таком случае вряд ли целесообразно хотя бы потому, что разновидностей их конструкций десятки и применение каждой требует мер безопасности, далеко не всегда выполнимых в домашних условиях. Поэтому, чтобы сделать дровокол своими руками, нужно сначала определить, для какой именно цели он нужен:

1. Для регулярной подготовки большого количества дров на отопление большого дома в суровом климате;
2. То же, но дом небольшой и/или расположен в месте с мягкой зимой, т.е. дров требуется немного;
3. Для нерегулярной подготовки дров как дополнительного топлива (напр., к углю) или для обогрева подсобно-хозяйственных помещений;
4. Для эпизодической подготовки дров для декоративных теплотехнических приборов (напр. камина) или на обогрев зимней дачи выходного дня.

Бить или давить?

Расщепление чураков считается опасным производственным процессом: вывернувшаяся из станка болванка способна расплющить человека, а отлетевшая щепа пронзить его насквозь. Совершенно исключить нештатные ситуации при колке дикой древесины невозможно – она в этом отношении материал далеко не полностью предсказуемый. Как следствие, кое-какие виды технической классификации устройств для расщепления сырой древесины нужно иметь в виду, чтобы сделать дровокол, достаточно безопасный в быту. А именно – ударного он действия или нажимного:

• Механизированные расщепители ударного действия с промежуточным накопителем энергии – высокоэффективны, экономичны, почти полностью избавляют оператора от мускульных усилий, но конструктивно сложны и в работе наиболее опасны. Справляются с любыми чураками, в т.ч. с комлевыми кряжами вяза и лиственницы.
• То же, ручные без механического энергоаккумулятора – энергонезависимы, дешевы, конструктивно просты. Могут использоваться в нажимном режиме и таким образом раскалывать свилеватые и суковатые чураки до 25-30 см длиной. Мускульных усилий требуют меньше, а безопасность работы выше, чем при ручной колке колуном на плахе. Малопроизводительны; пригодны для нерегулярной и эпизодической подготовки дров.
• Нажимные расщепители с приводом от ДВС или электромотора – достаточно дороги (см. далее). Также почти полностью исключают мускульные усилия оператора. Производительность достаточна регулярного снабжения дровами дома до 200-300 кв. м зимой с морозами до –40 и ниже. Безопасность достижима максимально возможная для данного класса устройств. Недостатки – сложность конструкции и довольно большое энергопотребление в виде электричества или жидкого топлива.

Примечание: чурак (лесотехнический термин) – необработанная лесина без комля и кроны или часть ее. Употребление разговорных синонимов чурбак, чурбан и чурка безусловно правомерно, если нет разночтений по контексту.

Почему – не бить

В механических ударных дровоколах относительно слабый движок через гидромуфту раскручивает маховик. Таким образом, мотор работает практически все время на оптимальных оборотах и потребляет минимум топлива/электричества. Затем с маховиком вводится в зацепление (гидравлическое или фрикционное) кривошип с толкателем, подающий чурак на нож-колун. Сила удара колоссальна: в маховик диаметром 60-80 см может быть «накачано» энергии больше, чем ее в 100 кг авиабомбе. Чурак фактически не колется, а режется ножом несмотря ни на какие дефекты дерева.

За рубежом, где энергоносители и качественная прямослойная древесина дороги, бытовые механоударные дровоколы выпускаются и пользуются спросом, см. фото в начале. Импорта таких устройств в РФ нет, а промышленные дорабатывают свой ресурс и аналоги на замену им не разрабатываются. Причина – крайне опасны. Современные композитные супермаховики не разрываются, но остановить толчок от маховика и тем самым предотвратить развитие нештатной ситуации в угрожающую и опасную невозможно. Поэтому далее в статье механоударные дровоколы с накоплением энергии не рассматриваются.

Проще не бывает

Простейший энергонезависимый ручной дровокол это не что иное как топор-колун. Если пользоваться им понемногу, но регулярно, чтобы выработались навык и глазомер, то он даже безопаснее механических и механизированных и производительнее первых. При условии, что конфигурация колуна и топорища оптимальны и согласованы.

Топор-колун прошел длительную эволюцию и продолжает совершенствоваться. Справа на рис. дан чертеж колуна Стрела, приспособленного для ручной колки суковатых и свилеватых кряжей; слева – топорища для него (колун на нем крепится клином). С топорищем как хотите, нравится вам махать топором или нет, а вот самый колун нам еще очень пригодится, см. далее.

Чертежи колуна для дров Стрела и топорища к нему

Но и чего не надо

Опасный способ ручной колки дров

В интернете уже несколько лет гуляет находка некоего финского фермера: колоть чураки на дрова в автошине, см. рис. справа. Чем хорошо то, что расколотая чурка не развалится, а останется торчать в обечайке, непонятно. Зато понятно другое. Если при обычной колке дров промазать колуном вместо чурака по плахе, топорище больно отдаст в руки. Можно даже не удержаться на ногах и ушибиться. Но если промахнуться тем же колуном по резине, можно обухом получить по лбу. Так что не надо. Шина-дровокол курьез, но никак не полезный.

Когда дров нужно много

Для массовой подготовки дров применяются дровоколы нажимного типа с гидравлическим или механическим реечным толкателем и неподвижным рабочим органом – колуном. Толкатель пихает чурак на колун, который и раскалывает его на 2, 4 или 8 сегментов, пригодных для загрузки в топку печи. В том и другом случае скорость подачи чурака на колун определяется более всего свойствами древесины и составляет 4-5 см/с. Чтобы на обратном ходу толкателя движок не «рвал обороты» и не потреблял слишком много топлива/электричества, скорость обратного хода берут 7-7,5 см/с. В таком случае за утро можно заготовить до полутонны и более дров.

Примечание: не колите на сегменты сырые свежерубленые чураки. Год они должны сохнуть с торцов в отдельной секции поленницы или дровяника. Если наколоть на дрова еще сочащиеся соком чурки, то дерево в процессе дальнейшей сушки потеряет до 15-20% теплотворной способности. А вы – соотв. денег на топливо.

Еще о безопасности

Самодельный дровокол может быть выполнен аналогично фабричным с горизонтальной или вертикальной подачей чурака, см. рис.:

Дровоколы с горизонтальной и вертикальной подачей деревянного чурбака

Дровоколы вертикального типа компактнее и позволяют применить более прочную П-образную станину. Однако вероятность выброса из вертикального дровокола чурака косослойного, суковатого, свилеватого, кривого и/или с непараллельными спилами либо его фрагментов много больше, чем из горизонтального; боковые лапы тут, как говорится, для спокойствия души. Кроме того, оператор горизонтального дровокола нормально находится вне зоны разлета частей чурака в нештатной ситуации; поражен он может быть только рикошетом. У вертикального дровокола зона разлета обломков практически круговая и люди вокруг него поражаются ими напрямую с полной силой. Поэтому своими руками из случайных подручных материалов лучше делать дровокол горизонтальный, а вертикальный только тогда, когда подходящего места очень мало. Типичный случай – стационарный дровокол с электроприводом. Оставлять его под открытым небом нельзя по требованиям безопасности, а вертикальный можно поставить в дровяном сарае.

Гидравлический

Гидравлический дровокол в данном сегменте наиболее экономичен и производителен. Определяется это внешней характеристикой гидропривода, см. далее, и тем, что мотор привода гидронасоса работает в стабильном режиме. Схема устройства, внешний вид и схема гидропривода с одним насосом показаны на рис.: мотор привода вращает гидронасос, тот нагнетает масло из бака в систему, а распределитель подает его в полости гидроцилиндра прямого и обратного хода.

Схема устройства гидравлического дровокола

Существенный недостаток – владельцу-оператору нужно иметь навыки работы с гидросистемами и их обслуживания. Менее существенный – необходимость периодической замены масла, которое денег стоит. Еще недостаток (в данном случае небольшой) – мощность мотора отбирается и на прямом, и на обратном ходу, поэтому при наличии комплектующих (см. далее) умельцы иногда делают гидросистемы с 2-мя насосами для прямого и, маломощного, для обратного хода, см. ролик:

Видео: самодельный гидравлический дровокол

Примечание: своими руками вполне возможно сделать и гидравлический дровокол вертикального типа, см. видео ниже:

Видео: гидравлический дровокол вертикального типа

Безопасность гидродровокола средняя: возвратной пружины нет, и время переключения на обратный ход довольно велико – порядка 0,5 с у лучших фирменных конструкций. За этот промежуток «вредный» чурак может успеть лопнуть и разлететься, даже если оператор опытен и реакция его мгновенна.

Делать или покупать?

Гидравлический дровокол с дополнительными функциями

Первое, что нужно решить, если гидродровокол вам уже приглянулся – а не лучше ли купить готовый с гарантией? Хороший агрегат на дизтопливе для двойного расщепа прямослойных чураков до 20 см диаметром можно найти за сумму до 20 тыс. руб. Устройство для колки чурок до 30 см с отдельными сучками и свилями на 4 сегмента (что оптимально для печи) с регулировкой высоты колуна и автосвалом поленьев (см. рис. справа) обойдется до 25-27 тыс. руб. За высокопроизводительный дровокол для расщепа на 8 сегментов суковатых и свилеватых кряжей до 60 см диаметром придется выложить более 100-120 тыс. руб.

В то же время комплект узлов вразброс для самодельного гидродровокола стоить будет не менее 60 тыс. руб. Даже если у вас в сарае валяются части старой гидросистемы, это не выход. Во-первых, изношенные узлы гидросистем мало ремонтопригодны. Во-вторых, гидроцилиндры спецтехники рассчитаны на большую скорость подачи, чем оптимальная для колки дров. Соответственно, насос придется поставить избыточно производительный, а мотор для его привода заведомо более мощный. В итоге либо расход топлива окажется существенно больше, либо упор слабее, чем у заводского прототипа.

Если все же делать

Допустим, в вашем хламе есть или можно купить по дешевке узлы гидросистемы от мини-экскаватора или другой мини-спецтехники (эти как раз подойдут). В таком случае гидроцилиндр подбирают (или определяют производительность дровокола) по усилию расщепа:

• Чурак 20 см напополам – 2 тс прямослойный; 2,7 тс немного суковатый/свилеватый.
• Чурак 25 см – 2,3/2,7 тс соответственно.
• То же, на 4 сегмента – 3/4 тс.
• Чурак 30 см на 4 сегмента – 3,5/4,5 тс.
• То, же на 8 сегментов – 4/5,5 тс.
• Чурак 40 см на 8 сегментов – 5,5 тс /7 тс.

Далее по скорости подачи 4 см/с и объему гидроцилиндра определяют производительность гидронасоса и, по спецификации на гидроцилиндр, подбирают подходящий по давлению. После этого выбирают распределитель. Затем задаются КПД гидросистемы 75% и выбирают приводной мотор нужно мощности с запасом 5-10%. Дополнительно по внешней характеристике приводного мотора смотрят наиболее экономичные его обороты и проверяют, соответствуют ли они таковым насоса. Шланги, вентили и пр. арматура подбираются по рабочему давлению с запасом (для любительской конструкции) не менее 50%.

Колун

Самая ответственная часть самодельного дровокола – его колун. Любители делают его из старых рессор грузовых автомобилей. По качеству материала это лучше не бывает, но рессорные листы немного изогнуты, что уменьшает производительность и увеличивает травмоопасность изделия. Наилучший вариант – верхние 1,5-2,5 см головки старых рельс. Зеки для своих ножей очень ценят еще бандажи ж/д колес и вагонные буфера (они тоже прошли долгий холодный наклеп), но на колун дровокола они меньше подходят по конфигурации.

Неправильная и правильные конструкции колуна дровокола

Взаимное расположение ножей колуна также очень важно. Выступающий вперед горизонтальный нож (слева на рис.) сразу же делает дровокол травмоопасным и, скорее всего, в нем застрянет и тонкий прямослойный сосновый чурак. Встречать чурку должен вертикальный нож, заточенный на прямой (симметричный) клин, поз. 1 в центре. Горизонтальный нож отстоит на 15-20 мм кзади и затачивается на верхний косой клин, поз. 2. Очень полезно снабдить вертикальный нож накалывателем снизу (поз. 3 слева) высотой ок. 30 мм выступающим прим. на 20 мм вперед. Такой колун будет лучше расщеплять корявые чураки, если их класть на ложемент самой ровной стороной вниз. Углы заточки таковы:

• Вертикальный нож для мягкой и/или прямослойной древесины (кроме березы) – 18 градусов (3 толщины ножа).
• То же, для твердой мелкослойной древесины и березы – 15 градусов (3,7 толщины ножа).
• Горизонтальные ножи – 15 градусов.
• Накалыватель – 22-25 градусов (2,5-2,7 толщины ножа).

Реечный

Реечный дровокол дешевле гидравлического: фирменный можно купить за 8-17 тыс. руб. Его устройство показано на рис. – толкатель на зубчатой рейке подается мелкой шестеренкой-трибой (или трайбом). Передаточное отношение от мотора на вал трибы рассчитывается по скорости подачи 4 см/с.

Устройство дровокола с реечным приводом

Своими руками сделать дровокол с реечным приводом также легче – на основу вполне подойдут детали реечного домкрата (можно старые). В эксплуатации реечный дровокол также проще: полностью отпадает уход за гидросистемой. Безопасность его наибольшая: достаточно отпустить рычаг прижимного ролика (или с перепугу бросить его рефлекторно), как возвратная пружина поднимет рейку над трибой и отбросит ее назад.

Главный недостаток реечного дровокола – плохая в данном случае внешняя характеристика (поз. Р на рис. ниже): при приближении скорости подачи к нулевой упор резко растет, а затем также резко падает до нуля. Т.е., если в чураке окажется дефект, в котором колун завязнет, привод сильно рванет (что может вызвать его поломку), а потом усилие трибы будет тратиться на то, чтобы отталкивать от себя рейку, а не толкать ее вперед. Выглядит это так: рычаг подачи (если не отпущен) больно бьется в руке, механизм трещит, дрожит, может и поломаться. Начальный участок внешней характеристики гидропривода мягкий: наибольший упор создается при нулевой скорости подачи. Если гидродровоколу попадется уж очень упрямый чурак, он будет так же упрямо пихать и пихать его на колун; может быть, и расколет.

Внешние характеристики реечного и гидравлического привода дровокола

Первое следствие жесткости начальной ветви внешней характеристики реечного дровокола – нужна большая мощность мотора. Сдвиньте значения усилия расщепа для гидропривода в списке выше на одну позицию, а 40 см чурак и 2/2,7 тс для 20-сантиметрового выкиньте – получите исходные данные для расчета реечного привода; правда, его КПД можно принять 0,85. Второе – внутренним дефектом чурбана, способным затормозить колун, может оказаться и попавшая в расщеп кора. Как следствие, реечный привод пригоден более для малопроизводительных ручных механических дровоколов (см. далее) с адаптивной внешней характеристикой «мотора» – наших мышц.

Примечание: плохая внешняя характеристика реечного привода до некоторой степени может быть улучшена цепной передачей от мотора на ведущий вал, см. далее.

Когда дров нужно меньше

Для расщепа чураков на дрова в более мягком климате или для отопления небольшого строения более всего подходит винтовой дровокол. Его производительность невысока; пользование им требует определенного навыка и достаточно крепких рук. Но, вопреки распространенному мнению, винтовой дровокол мало чувствителен к дефектам чурака, т.к. его рабочий орган колет дерево, ввинчиваясь в него и надпиливая. Вследствие этого винтовой дровокол и экономичен: с мотором на 2,5-3 кВт может колоть чураки до 40 см диаметром и 60 см высотой; с мотором от стиральной машины – более-менее прямослойные диаметром до 20-25 см.

Примечание: винтовые дровоколы с моторами от стиралок делают многие, тем более что и частота вращения подходящая, см. ниже. Но насаживать в таком случае колун прямо на вал двигателя не надо – от боковых усилий не рассчитанный на них корпус мотора скоро поведет или, если он силуминовый, то треснет. Колун надо посадить на ведущий вал в опорах, а его связать с валом двигателя демпфирующей передачей или муфтой, напр. из отрезка дюритового шланга.

Устройство винтового дровокола показано слева на рис. Рабочий орган – конический винт с фасонной упорной левой резьбой; частота вращения 150-1500 об/мин (оптимально 250-400). Почему резьба левая? В основном потому, что большинство людей правши и правая рука у них сильнее; если вы левша, то вам много удобнее и безопаснее будет работать с винтовым колуном правого вращения.

Устройство и принцип действия винтового дровокола

Чурак на винтовой колун подается вертикально, иначе неизбежна ситуация, показанная справа внизу на рис. Чурак обязательно придерживается руками (справа вверху), поэтому винтовой дровокол приспособление потенциально опасное. Правая рука, более сильная и ловкая (у левшей – левая) удерживает остаток чурака от подтягивания колуном под себя (важен в этом отношении и клиновый упор, см. ниже), что неизбежно вызывает неустранимую поломку механизма и почти всегда травму оператора. Поэтому откалывать поленья нужно от той части чурбака, что под левой рукой (правой у левшей), и следить, чтобы под правой (левой) не оставалось слишком мало. Если колун наткнется в массе древесины на вязкое место (сучок, свиль), он может как бы намотать на себя чурак сверху и выгнуться вниз; предотвращает подобную ситуацию клиновый упор под колуном.

Особенности конструкции

Безопасность, производительность и удобство пользования винтовым дровоколом с одни и тем же мотором сильно зависят от рациональной конструкции и ее правильного исполнения таких узлов конструкции, как клиновый упор, приводной механизм, ведущего вала и его опоры. На экономичность винтового дровокола более влияет конфигурация колуна.

Упор

Клиновый упор критический элемент всей конструкции. Его отсутствие или неправильное выполнение не только делает дровокол опасным, но также снижает его производительность, надежность и возможности: чураки дровокол с неправильным упором берет меньшие, медленнее, а сам быстрее изнашивается и чаще ломается.

Оставлять колун высоко висячим без нижнего упора, да еще и с ведущим валом, держащимся только в подшипниках (слева на рис.) – грубейшая ошибка. Возможностей подтянуть под себя деревяшку и самому выдраться из слабых опор вместе с согнувшимся валом здесь у колуна хоть отбавляй, а расщепить чурак, вгрызаясь в него высоко над нижним спилом, трудно. Но простая стальная пластина вместо упора (в центре) ничуть не лучше: при тех боковых усилиях, что возникают при колке, тут все равно, 4 мм сталь или картон.

Неправильные и правильная конструкция клинового упора винтового дровокола

Правильный клиновый упор винтового дровокола – массивный цельнометаллический, надежно прикрепленный к прочной станине, справа. Длина упора такая, чтобы свободен был носик колуна на 1/3-1/2 длины резьбовой части. Ширина упора на всем его протяжении равна диаметру колуна в данном сечении минус 3-4 высоты резьбы, см. далее. Зазор между упором и хвостовиком колуна не более 1,2-2 мм; лучше, если сможете сделать зазор 0,5-0,7 мм; пусть в работе колун сначала чуть-чуть трется об упор, ничего страшного, зато прослужит долго и надежно. Высота упора прим. 2/3 диаметра хвостовика колуна; для 75-мм в пределах 50-60 мм.

Суть действия такого упора в том, что прихват и подтягивание чурака в начале рабочего хода легко парируются руками. Когда колун достаточно ввинтится в дерево, прихваченный чурак рукой уже не удержишь. Но в таком случае подтянутая часть низом ударится о боковину упора; возможно, отщепится и отлетит. Прихват за часть чурака под правой рукой ослабнет и не вывернет колун вверх, а прихват за левую часть прижмет его к упору. Если привод и обойма ведущего вала сделаны правильно, механизм остановится и ситуация не разовьется до угрожающей.

Привод

У внешней характеристики винтового дровокола есть неприятная особенность, аналогичная таковой реечного – нулевой ход по резьбе при нулевом вращении. Только здесь не рейка отталкивается трибой, а колун тянет чурак под себя. В то же время, если колун наткнется на вязкую препону в дереве, в большинстве случаев ему достаточно прорваться вначале, потом он пойдет пилить сучок или свиль, хотя и медленнее. Помочь в данном случае может инерция привода: на мгновение дровокол как бы превращается в механоударный.

Варианты выполнения привода винтового дровокола

Инерцию на вращение обеспечивает ременная передача с достаточно массивным ведомым шкивом, слева на рис., но без дополнительных предохранительных элементов (см. ниже) это решение сомнительное: если «затык» не сорван, а шкив-маховик тяжелый, то весь механизм может поломаться и возникнет опасная ситуация. Гораздо лучше в этом отношении цепная передача, справа на рис. Цепь сама тяжелая, а из-за люфта в сочленениях ее звеньев один сильный достаточно продолжительный рывок разбивается на ряд резких частых, и колун легче преодолевает «затык». Сравните: как лучше вбить гвоздь в стену, не согнув – лупануть раз наотмашь или частыми мелкими ударами?

Опора ведущего вала

Инертность цепи все же невелика и, если колоть приходится корявые чурки, желательно все же снабдить дровокол накопителем механической энергии в виде массивного ведомого шкива ременной передачи. Безопасность устройства тогда обеспечивается введением в опорную конструкцию вала заведомо слабого звена.

Сборочный чертеж опорной конструкции ведущего вала винтового дровокола

Пример такого решения дан на рис. справа. Слабое звено здесь пара шплинт – шплинт-гайка (поз. 1 и 2). Дополнительно – фрикционное сцепление шкива 5 через толстую шайбу 3. Ведущий вал 10 простой конфигурации, и обычные шарикоподшипники 4 (лучше все же самоустанавливающиеся) фиксируются стаканами-проставками 6 и 8 между цапфами подшипников и цапфой заднего и шкивом. Крышки 7 запрессовываются в корпус 8, и весь опорный узел крепится к станине любым удобным способом.

Шплинт-гайка шплинтуется не полностью; хватит 1-2 шплинтов (подбирается опытом). Гайка обычная правая. Если рывок маховика не помог колуну преодолеть затор, шплинт срезается, гайка развинчивается и колун останавливается. Оператор выражается, как умеет, но ничего страшного не случилось, а поломка легко устранима.

Винт-морковка

Так называют рабочий орган винтового дровокола за внешнее сходство с корнеплодом. Дровокольная морковка в работе также и пилит дерево, поэтому колка дров винтом дает довольно много опилок, см. рис.. Если сарай или птичник отапливаются печкой на опилках (бубафоней и т.п., это может быть и кстати. Но вообще-то пускать за сезон до 10-12% топлива в труху нежелательно. Помочь делу в данном случае может изменение профиля резьбы винтового колуна.

Образование опилок при колке дров винтовым дровоколом

Чертежи 2-х вариантов колуна-морковки для винтового дровокола даны на след. рис; посадочные размеры одинаковы, под хвостовик ведущего вала на чертеже выше.

Чертежи винтовых колунов для винтового дровокола

Слева обычная конструкция с резьбой пилообразного профиля: опилок и мелкой щепы дает довольно много, дефекты дерева преодолевает неважно, в плотной мелкослойной древесине нередко вязнет. Справа – винтовой колун со специально профилированной резьбой, мало пилящий дерево, но хорошо преодолевающий его дефекты. Кроме того, специальная профилировка резьбы позволила увеличить угол при вершине конуса с 19,85 до 26 градусов. Рабочий орган стал короче; следовательно, один и тот же чурак расщепит быстрее. Кроме того, спецрезьба слабее цепляется за дерево и работать с таким колуном безопаснее. Для нарезки специальной резьбы понадобится фасонный резец, но и тот, и другой винтовой колун можно выточить своими руками на настольном токарном станке, см. видео:

Видео: изготовление “морковки” для дровокола в гараже

Когда дров нужно немного

В южных регионах и/или для обогрева подсобных помещений дров требуется немного. Нормальному мужику наколоть их вручную можно бы играючи, и пусть потом благоверная только попробует не подать стопаря к обеду. Но – проблема: правильный замах. Без него махать колуном выматывает и опасно, а выработать замах для колки дров не проще, чем навыки владения холодным оружием; см. напр., как колет дрова боец в «Семи самураях» Куросавы.

Ручной механический дровокол опять-таки вопреки распространенному убеждению, мало или вовсе не экономит мышечных усилий при колке дров, но позволяет достаточно безопасно производить ее, не владея замахом дровосека. Дополнительное его достоинство – он может работать как в гравитационно-инерционном, так и в нажимном режиме. Последнее позволяет потихоньку-полегоньку, но управляться с самыми упрямыми чураками практически любого диаметра. Главное, чтобы их спилы были параллельны и приблизительно перпендикулярны продольной оси чурбака, иначе работать будет много опаснее.

Устройство дровокола со скользящим колуном

Устройство ручного механического дровокола показано на рис. Плечо рычага берется от 1,5 м; чем больше, тем лучше. Пригруз – смотря по своей силе, 10-50 кг. Если колун закреплен неподвижно, этот дровокол работает только как инерционный: рычаг поднимают за рукоять и с силой опускают на чурак. Если же колун можно перемещать по рычагу, то дровокол может быть и нажимным; плечо рычага при этом удлиняется трубой, надеваемой на рукоять.

В конструкции рычажного ручного дровокола есть ряд существенных нюансов (показано стрелками справа на рис.). Первое – колун. Простой клин из обрезка рельса малоэффективен и вязнет в дереве. Гораздо лучше такой дровокол действует с колуном Стрела (см. выше), тем более что его можно недорого купить готовый. Второе – пружина, она в этой конструкции наиболее травмоопасный элемент. Сила пружины нужна такая, чтобы свободный рычаг с колуном в крайнем дальнем положении удерживался примерно горизонтально. Закреплять пружину на пятках нужно так, чтобы она не сошла с них при полном размахе рычага; лучше все же пропустить в пружину качающуюся направляющуюся.

Устройство ручного механического дровокола

И последнее – если рычажный дровокол не крепится жестко к опорной площади, то его передние ноги нужно сделать длиной не меньше максимального плеча рычага + двойной диаметр наибольшего чурака. Как самому сделать рычажный дровокол с усовершенствованной кинематикой, см. след. видео:

Видео: колун для дров на пружине

Примечание: не стоит делать механический дровокол с колуном, скользящим по опоре, см. рис. справа выше. По обуху колуна нужно лупить кувалдой, и все равно он то и дело заклинивает.

Когда дрова подспорье

Комлевые части лесин и, особенно, пни от корчевки, как известно, дают, сгорая, много тепла. Приобрести их на дрова можно недорого, а в России кое-где и просто за самовывоз: на целлюлозу, волокно для МДФ и техщепу для ОСП, ДСП и ДВП они мало пригодны. Но расколоть такой весь внутри и снаружи корявый чурбак на дрова не так-то просто. Однако для заготовки в домашних условиях небольшого количества дополнительного к основному древесного топлива эта задача, над которой до сих пор бьются специалисты по деревообработке, вполне решаема.

Как? Нужно сделать конусный дровокол: он не расщепляет чурак насильно, а вынуждает его трескаться как ему самому удобнее. Если заготовка не более 60 см диаметром, то получившиеся поленья поместятся в топку печи. Их поперечные размеры не оптимальны для наиболее экономичного сгорания, но и топливо-то бросовое.

Устройство конусного дровокола

Устройство конусного дровокола показано на рис. справа. Диаметр основания конуса – 80-150 мм смотря по наибольшему размеру доступных чураков. Угол при вершине – 15 градусов для мелкослойного и 18 градусов для прямослойного дерева. Прим. на 1/3 высоты конуса от основания он сменяется углом раствора 22 и 25-30 градусов соответсвенно. Домкрат лучше применить реечный. Дело в том, что автодомкрат аварийное приспособление, не рассчитанное на частое регулярное использование. Реечный домкрат упрощать дальше некуда, а вот гидравлический в дровоколе довольно скоро потечет. Для сравнения: штамповочный гидропресс, развивающий такое же усилие это солидное сооружение больше тонны весом.

Еще один нюанс: регулировочный шток конусного колуна лучше сделать и рабочим. Для этого его выполняют из прутка стали Ст45 или более прочной диаметром от 24 мм. Резьбу нарезают трапециевидную (можно использовать детали от негодного магистрального газового или водяного вентиля). Штурвал заменяют рычажным воротом. Тогда вдвоем с помощником возможно будет расщепить самый толстый гнуснейший из гнусных чурак. Рама – швеллеры от 150 мм и трубы от 60х4.

Когда дрова нужны иногда

Т.е., для топки декоративного камина или временного обогрева подручным бросовым топливом; напр. на даче. За рубежом специально на топливо для каминов продаются чураки малоценного мягкого дерева: тополя, осины, ивы и др. А к ним – дровоколы наподобие того, что на поз. 1 рис. ниже. Ядро маркетингового продвижения – гребни на ноже дают сразу и лучину для растопки. Но вообще идея странная: чурак, который можно расколоть несильным ударом топора, ставят в обойму и несколько раз сильно бьют по нему кувалдой. Правда, колка дров наоборот безопаснее. Может быть, там это и актуально. В Америке есть поговорка (в переводе на русский): «Если средний американец, торопясь успеть на работу, не поскользнется и не свернет шею в душе, то он перережет себе горло во время бритья».

Простые дровоколы для подготовки небольшого количества дров

Гораздо удобнее и ничуть не опаснее сабельный дровокол (поз. 2). Он действует согласно известной присказке: лодыря спросили – почему он колет дрова сидя? «А я пробовал лежа – неудобно». Сабельный дровокол можно крепить и с стене, и к полу. Плечо режущего рычага от 0,8 м для мягкого прямослойного дерева; для березы и сосны от 1,2 м.

Расщепить сабельным дровоколом дуб и т.п. или древесину плодовых деревьев уже затруднительно и получается не всегда. Поэтому на даче, посещаемой в холодное время года, не помешает ножной рычажный дровокол (поз. 3): он справляется с чураками любого дерева диаметром до 25-30 см; правда, производительность низкая. В этом дровоколе скользящий упор тянет серьга (показано стрелкой) при нажиме на педаль. Качающийся ложемент поднимают, пока в нем не поместится чурак, затем отпускают и давят на педаль, пока деревяшка не расколется.

Так все таки – делать или покупать?

Тут опять все зависит от того, сколько нужно дров и какого качества чураки. Для большого дома с дровяным отоплением лучше все-таки «своими руками» оставить для прочих надобностей и приобрести гидравлический дровокол на 5 тс или более, способный колоть суковатые чурки – затраты вернутся экономией на топливе, т.к. технически ценная прямослойная древесина дорога. Во всех же прочих описанных выше случаях сделать дровокол своими руками имеет полный смысл.

Содержание

1. Видео: ленточный гриндер своими руками из хлама
2. Диск или лента? И привод
3. Лента все же лучше
4. Расходники и детали
5. И еще вариант
> Обсуждение

Grinder (англ.) буквально – дробилка. Meat grinder это мясорубка, rock (stone) grinder – камнедробилка; stick (wood) grinder – садовая дробилка сучьев и прутьев в щепу. Но есть и значение слова grinder совершенно однозначное: в машиностроении и металлообработке это шлифовальный станок. Вещь на хозяйстве полезная. Напр., направить затупившийся нож мясорубки на бруске-оселке вручную невозможно. На ручной точилке для ножей – кое-как возможно, имея солидный рабочий навык. А на гриндере – без проблем. То же самое – если нужно отшлифовать деталь сложной формы, не нарушая ее профиля. Либо просто заточить ножницы или профессиональный нож. Разного рода резцы по дереву и металлу лучше всего править тоже на гриндере. Сконструировать и сборать же гриндер своими руками вполне возможно, не имея сложного оборудования и навыков работы на нем. По деньгам это будет означать экономию от 50-90 тыс. руб. до 3-6 тыс. USD.

Чтобы сделать гриндер самостоятельно, нужно будет заказать максимум 4-5 точеных деталей, а нередко бывает возможно обойтись вообще без токарки со стороны. Напр., как сделать простейший гриндер буквально из хлама, см. видео ниже:

Видео: ленточный гриндер своими руками из хлама

Или еще вариант, как сделать гриндер попрочнее и повыносливее из металлолома:

Видео: гриндер из металлолома

Диск или лента? И привод

Разновидностей шлифовальных станков в промышленности применяется едва ли не больше, чем токарных. Известный всем умельцам наждак – мотор с парой шлифовальных кругов (или одним кругом) – это тоже гриндер. Для себя в домашних условиях имеет смысл делать или дисковый торцевой (тарелочный), или ленточный гриндер. В первом абразив нанесен на вращающийся жесткий диск; во втором – на эластичную ленту, обегающую систему шкивов и роликов. Дисковый более подойдет для шлифовки простых деревянных деталей и грубой или средней чистоты – металлических. На ленточном гриндере возможно производить также точную и чистую доводку профилированных деталей сложной формы, в т.ч. крупногабаритных, см. далее.

Дисковый гриндер очень просто получается из того самого наждака или подходящего по мощности мотора, см. ниже. Нужно заказать переходник с вала электродвигателя под хвостовик тарельчатого шлифовального круга на металлической основе. Или под зажимной патрон, тогда на том же моторе можно будет соорудить мини токарный станок, см. рис.:

Самодельный дисковый гриндер

«Тарелка» подойдет изношенная: на обрез ее борта наклеивают диск из тонкого (4-6 мм) волокнистого пластика, а на него – абразив. Как сделать торцевой гриндер, см. след. ролик.

Видео: самодельный торцевой гриндер

Разница между дисковым и ленточным гриндером не только в возможностях использования. Если взять обычные домашние поделки, то для дискового гриндера хватит мощности привода в 250-300 Вт на валу. Для мелких деревянных деталей – и 150-170 Вт. Это мотор от старой стиральной машины, прямая (обычная) дрель или шуруповерт. А вот для ленточного гриндера понадобится движок от 450-500 Вт: трехфазный с батареями пусковых и рабочих конденсаторов. Если предполагается обрабатывать крупногабарит, то мощность мотора – от 1-1,2 кВт. Причем батареи конденсаторов для того и другого обойдутся ненамного дешевле самого движка.

Примечание: привод мощностью 100-200 Вт задействует ленточный мини-гриндер (см. далее) для точной правки ножей, шлифовки/полировки ювелирных изделий и т.п.

Дрель или шуруповерт как привод гриндера удобны и тем, что позволяют оперативно менять скорость движения абразива (см. далее) штатным регулятором частоты вращения. Нужно только, во-первых, сделать для дрели держатель, жестко фиксирующий инструмент. Во-вторых, упругую переходную муфту с дрели на хвостовик диска, т.к. добиться их точной центровки без специального оборудования сложно, а биение сведет на нет точность обработки и может повредить инструмент-привод.

Чертежи держателя дрели для использования ее как привода домашнего металлорежущего станка даны слева на рис.:

Чертежи держателя дрели для привода гриндера (шлифовального станка)

Поскольку ударные и нерегулярные знакопеременные нагрузки на привод в гриндере на порядок ниже, чем, скажем, в токарном станке, держатель дрели для него возможно сделать из твердого дерева, фанеры, ДСП, МДФ, справа на рис. Диаметр крепежного (большого) отверстия – по шейке дрели. Дрель весьма желательно использовать без ударного механизма и со стальной обечайкой на шейке (под установку передней рукоятки).

Муфта

Для переходной муфты понадобится отрезок стального прута (не обязательно точеный) того же диаметра, что и хвостовик приводного вала гриндера, и отрезок армированного ПВХ шланга (садового поливного) с просветом таким, чтобы туго натягивался на прут и хвостовик. Длина «свободного» шланга (между торцами прута и хвостовика в нем) – 3-5 см. Длина выступающей части прута должна быть достаточна для надежного зажима в патроне дрели. После сборки муфты на месте шланг на хвостовике и пруте туго затягивается хомутами; можно проволочными. Такая муфта полностью парирует расцентровку привода и ведомого вала до 1-1,5 мм.

Лента все же лучше

Ленточный гриндер позволяет делать все то же, что и дисковый, и многое другое. Поэтому далее мы сосредоточимся на том, как своими руками сделать именно ленточный шлифовальный станок. Любители, ориентируясь на промышленные образцы, делают гриндеры порой весьма замысловатые, см. рис.:

Самодельные ленточные шлифовальные станки

И это оправдано: конструкция и кинематика ленточного гриндера весьма пластичны, что позволяет с успехом использовать подручные материалы и старый металлохлам. Нужно только соблюдать 3 принципа:

1. Не делайте так, как на втором слева фото рис.: лента абразивной стороной должна касаться только обрабатываемой детали. Иначе абразив съест и обводные ролики, и себя. Точность и чистота обработки на протяжении одной рабочей операции окажутся непредсказуемыми;
2. Конструкция станка должна обеспечивать равномерное натяжение ленты независимо от характера производимой операции;
3. Скорость движения ленты должна соответствовать характеру производимой операции.

Кинематика и конструкция

Как сказано выше, конструкций гриндеров существует множество. Соображая, из чего бы и как соорудить гриндер себе, лучше ориентироваться на промышленные образцы, предназначенные полностью механизированной для точной и чистой шлифовки крупногабаритных профилированных деталей: раз «шкурит» как надо лопасть пропеллера самолета или ветродвигателя, то и с любой другой работой справится.

Кинематические схемы гриндеров указанного назначения даны на рис.:

Основные кинематические схемы ленточных шлифоавльных станков (гриндеров)

Поз. А – самая сложная и совершенная, с тремя коромыслами. Если длина коромысла натяжного ролика прим. в 2 раза меньше, чем рабочего, то, регулируя натяжение пружин, можно добиться равномерного натяжения ленты при ходе рабочего коромысла на 20-30 градусов вверх и вниз. Наклоном обводного коромысла, во-первых, станок перенастраивается под ленты разной длины. Во-вторых, таким же образом можно оперативно менять натяжение ленты для разных операций. Рабочей ветвью ленты может быть любая, кроме сбегающей с ведущего шкива до натяжного ролика, т.е. гриндер с 3-мя коромыслами одновременно и горизонтальный, и вертикальный.

Схема с соосно качающимся коромыслом (поз. 2) проще, дешевле и по точности обработки не уступает предыдущей, если длина коромысла между осями – не менее 3-х поперечников обрабатываемой детали. Чтобы на сбить профиль шлифовкой, ход коромысла ограничивают упорами в пределах 10 градусов вверх-вниз. Прижим ленты к детали чаще всего гравитационный, под весом коромысла с обводным шкивом. Натяжение ленты возможно в некоторых пределах оперативно менять, подтянув коромысло вверх слабой регулируемой пружиной, отчасти компенсирующей его тяжесть. Гриндер данной схемы может работать как шлифовальный для мелких деталей с придвижного столика. В таком случае коромысло жестко фиксируется горизонтально, а рабочей поверхностью ленты будет обегающая обводной шкив. По схеме с соосным коромыслом сделан, напр., достаточно популярный гриндер BTS50. Недостатки схемы, во-первых, технологически сложный соосный с ведущим валом шарнир коромысла. Во-вторых, необходимость в эластичной ленте: если сделать обводной шкив скользящим подпружиненным, точность обработки падает. Этот недостаток при обработке мелких деталей полностью устраняется дополнительным натяжным роликом, см. далее.

Схема с одним несоосным коромыслом в промышленности используется довольно редко, т.к. в принципе не позволяет добиться равномерного натяжения ленты. Однако дает точность, вполне достаточную в домашних условиях и позволяет построить очень неплохой простой гриндер.

Что на что годится

Теперь посмотрим, что возможно «выжать» из той или иной схемы с точки зрения мастера-любителя. А потом попробуем разобраться, как бы самому сделать ленту для гриндера и обойтись без заказных точеных деталей.

3 коромысла

Грамотные любители свои гриндеры строят как раз по схеме с 3-мя коромыслами, слева на рис. ниже. Лопасти пропеллеров шлифуют далеко не все, но в этом случае действует другое достоинство данной схемы: если гриндер используется как вертикальный, то рабочая ветвь ленты – упругая. Это позволяет умелому мастеру, допустим, наводить режущие кромки и лезвия буквально с микронной точностью.

Самодельные и промышленного изготовления ленточные гриндеры

В промышленных гриндерах для домашнего пользования схема с 3-мя коромыслами применяется также широко (в центре) по тем же причинам. Повторение их самостоятельно в большинстве случаев вполне возможно. Напр., чертежи популярного за рубежом гриндера KMG можно скачать по ссылке.

Размеры, правда, дюймовые – машинка американская. Для привода в любом случае возможно использовать угловую дрель-болгарку (справа на рис., вполне подходит по мощности) с самодельным шкивом и роликами, см. далее.

Примечание: если будете делать стационарный привод, постарайтесь раздобыть асинхронный мотор на 2-3 скорости от негодной стиралки с горизонтальным баком. Его преимущество – небольшие обороты. Это дает возможность сделать ведущий шкив большого диаметра и тем самым исключить проскальзывание ленты. Проскок ленты в работе – почти наверняка испорченная деталь. Большинство стиралок с 2-3 скоростными асинхронными моторами на 220 В – испанские. Мощности на валу – 600-1000 Вт. Если набредете на такую, не забудьте и о штатной фазосдвигающей конденсаторной батарее.

Соосное коромысло

В чистом виде гриндеры с соосным коромыслом любители не делают. Соосный шарнир штука сложная, эластичную ленту самому не сделать, а покупная стоит дорого. Гриндеры с соосным коромыслом дома используют чаще всего в варианте для мелких точных работ со столика, т.е. с жестко закрепленным горизонтальным коромыслом. Но тогда и надобность в коромысле как таковом отпадает.

Примером может служить мини гриндер, чертежи которого даны на рис.:

Чертежи мини-гриндера для мелких точных работ

Его особенности, во-первых, накладная постель для ленты (поз. 7), что значительно расширяет возможности использования. Напр., железка рубанка правится на этом гриндере с угловым упором буквально сама по себе. В данном случае гриндер работает, если можно так выразиться, как самодвижущийся оселок (наждачный брусок). Убрав постель, получим гриндер с упругой лентой для точной шлифовки/полировки округлых мелких деталей. Во-вторых, натяжной вал (поз. 12). Зажав его с пазу гайками, получим относительно фиксированное натяжение ленты для работы с постелью. А отпустив гайки, переводим гриндер в режим гравитационного натяжения ленты для тонких работ. Привод – не обязательно через шкив (поз. 11). Можно закрутить прямо за хвостовик ведущего вала (поз. 16) от дрели через переходную муфту, см. выше.

Специализированный инструментальный гриндер (напр., для наведения и правки токарных резцов) вообще теряет всякое подобие исходной схеме. Мотор для него берут высокооборотный (мощности 200-300 Вт хватит). Ведущий шкив, соответственно, малого диаметра. Обводной шкив, наоборот, делают побольше и потяжелее, для инерции. Все это вместе позволяет уменьшить биения ленты. Натяжной ролик с той же целью, плюс для большей равномерности натяжения ленты, отводят подальше и подпружинивают длинной не очень сильной пружиной. Как сделать гриндер для обработки резцов, см. в ролике ниже.

Видео: гриндер для изготовления резцов

Одно коромысло

В любительской практике гриндеры с несоосным коромыслом хороши тем, что для них вообще не нужны точные детали. Напр., шарниры можно делать из карточных петель. В то же время точность обработки остается достаточной для обычных любительских запросов.

Исходную схему в данном случае тоже модифицируют: коромысло поворачивают на 90 градусов, относят вверх и подпружинивают, слева на рис. Получается простой вертикальный гриндер. И, что немаловажно – без проблем работающий с самодельной нерастяжимой лентой. Обеспечивать натяжение ленты может пружина как растяжения (в центре), так и сжатия. Сила ее не суть как важна, лишь бы лента в процессе работы не прогибалась чрезмерно. Никаких регулировок на время пользования не требуется.

Как устроен простой вертикальный гриндер

Расходники и детали

Единственный расходный материал для ленточного гриндера – лента (не считая смазки для подшипников и шарниров. Ленту можно заказать нужной длины (см. в конце), но можно сделать и самостоятельно из наждачной шкурки на текстильной основе. Весьма желательно – гибкой, непропитанной. В целом процедура изготовления ленты для гриндера своими руками такова:

• Отрезаем заготовку – полосу нужной длины и ширины.
• Готовим оправку (не обязательно круглую) длины по образующей немного меньше длины ленты.
• Обводим оправку заготовкой изнанкой наружу.
• Подводим концы заготовки точно встык и надежно закрепляем.
• Кладем на стык обломок клеящего стерженька для термоклеевого пистолета.
• Греем строительным феном, пока клей не расплавится.
• Накладываем на стык латку из тонкой ткани.
• Прижимаем чем-то жестким через тефлоновую пленку, пока клей не застынет.

Тут есть три существенных момента. Первый – вместо ткани на латку использовать шероховатую пленку из ПЭТ толщиной 25-50 мкм (продается). Она очень прочна, а попробуйте-ка провести пальцем по бутылке из ПЭТ. Не очень-то скользко? Шероховатую ПЭТ-пленку под натяжением не протянешь и по полированному металлу. И вместо латки лучше заклеить изнанку ленты сплошной полосой пленки ПЭТ с нахлестом на 2-3 см. Биение ленты будет не больше 0,05-0,1 мм. Это меньше, чем от тончайшего миткаля и даже меньше, чем погрешность толщины шкурки-заготовки.

Второй – готовую ленту заправьте в станок и шлифаните ею без сильного нажима что-то непотребное. Рубчик на шве слижется, и лента станет не хуже фирменной.

Но самое главное – по эластичности лучший клей для склеивания ленты гриндера не дорогой и сложный в использовании термо- или монтажный, а обычный ПВА. Если же лента оклеена подкладкой по всей длине изнанки, то и ее прочности на ПВА хватит с избытком. Как слеить ленту для гриндера ПВА, см. ролик

Видео: склеивание ленты для гриндера клеем ПВА

Шкив

Образующая (боковая поверхность в разрезе) ведущего шкива гриндера должна быть прямолинейной. Если использовать шкив-бочку, то лента изогнется корытом по всей длине. Не допускают ее сползания ролики, см. далее, а вот образующая шкива должна быть прямой.

Шкив для гриндера, не предназначенного для особо точных работ, во-первых, не обязательно должен быть точеным. В схеме с 3-мя коромыслами биение ленты от его расцентровки погаснет на роликах, прежде чем дойдет до рабочей ветви. В простом вертикальном гриндере биение ленты в достаточной степени погасит натяжная пружина. Поэтому шкив для гриндера вполне возможно сделать без станка, см. видео:

Видео: ведущее колесо на гриндер без токарного станка

Второе – шкив, ролики и вообще все детали домашнего гриндера вполне допустимо делать из фанеры. На производстве это, безусловно, не вариант, даже если фанерный гриндер предложат даром с доплатой: шлифовщику зарплата нужна, а деревянный гриндер в цеху полностью износится, прежде чем окупит ее и себя. Но вы-то дома не будете гонять гриндер день изо дня в 3 смены. А по фанерному шкиву никакая лента не проскальзывает. В т.ч. самодельная. Так что  можете смело делать шкив гриндера из фанеры:

Видео: шкив для гриндера из фанеры

Гораздо важнее правильно рассчитать диаметр шкива по оборотам мотора и требуемой скорости движения ленты. Слишком медленно бегущая лента будет рвать обрабатываемый материал; слишком быстрая – сама сотрется, толком ничего не обработав. В каком случае какая скорость ленты нужна это особый разговор, и очень непростой. В общем, чем мельче абразив и тверже обрабатываемый материал, тем быстрее должна двигаться лента. Как зависит скорость ленты от диаметра шкива и оборотов мотора, см. рис.:

Таблица расчета скорости движения ленты гриндера по диаметру шкива и оборотам мотора

К счастью, для большинства пар абразив-материал допустимые пределы скорости движения ленты довольно широки, поэтому шкив для гриндера можно подобрать проще:

Видео: какое колесо нужно для ленточного гриндера

Ролики

Ролики гриндера, как ни странно на первый взгляд, самые ответственные его детали. Именно ролики удерживают ленту от сползания и обеспечивают ее равномерное натяжение по ширине. Причем ролик в кинематике может быть всего один, см. напр., видео выше о гриндере для резцов. Справятся с такой задачей только ролики-бочонки, см. ниже. Но «корыто» ленты после любого ролика должно распрямиться, прежде чем дойдет до рабочей зоны.

Ролики с ребордами (бортиками, закраинами) ленту не удержат. Дело тут не только и не столько с перекосе осей роликов: лента гриндера, в отличие от приводного ремня, должна выдерживать, не сползая, нагрузки от обрабатываемых деталей. Если сделать ролики с ребордами, то, чуть прикоснулся чем-то к ленте, она наползет на реборду. В гриндере нужно применять ролики-бочонки Тип 3 (выделено красным слева на рис.).

Какими должны быть ролики для гриндера

Там же даны размеры роликов Тип 3. Диаметр роликов желательно брать не более 0,5 ширины ленты (чтобы «корыто» не ушло далеко), но не менее 20 мм стальных точеных и не менее 35-40 мм фанерных. Натяжной ролик (вероятность сползания ленты с него наибольшая), если с него не сходит рабочая ветвь ленты, может быть диаметром 0,7-1,2 ее ширины. Фанерные ролики делаются в виде толстой обечайки, в которую запрессовывается подшипник; затем ролик насаживается на ось (в центре на рис.) и обрабатывается вчистую, см. напр. след. видео:

Видео: ролик-бочка для гриндера

Выточить ролик-бочку профиля точно по ГОСТ может и на станке не всякий токарь. Между тем есть способ сделать ролики для гриндера без существенных затруднений. Выручит все тот же садовый армированный ПВХ шланг, справа на рис. ранее. На заготовку ролика с прямой образующей туго натягивают его отрезок и обрезают с запасом по краям в толщину стенки шланга. Получается ролик со сложным профилем образующей, еще лучше удерживающий ленту и дающий меншее ее «корыто». Не верите? Постарайтесь попасть на кладбище самолетов или ракет и покопаться в них. Вы найдете ролики с точно таким же профилем образующей. Просто в массовое производство роликов сложного профиля гораздо дороже, чем бочек Тип 3.

И еще вариант

Все ответственные детали гриндера – цельную ленту, шкивы с покрытием, исключающим ее проскальзывание, ролики – можно приобрести по отдельности. Обойдутся они не так уж дешево, но все-таки не в тысячи заграничных и не в десятки родных «косух». Остальные детали гриндера, либо плоские, либо из профтруб, изготавливаются с помощью обычной настольной сверлилки или дрели. Вот где можно заказать детали для гриндера:

• http://www.cora.ru/products.asp?id=4091 – лента. Делают длины и ширины по желанию заказчика. Консультируют по абразивам и режимам обработки. Цены приемлемые. Срок доставки – вопросы к Руспочте.
• http://www.equipment.rilkom.ru/01kmpt.htm – запчасти (комплектующие) к шлифовальным станкам. Есть все, цены божеские. Доставка – см. пред.
• http://www.ridgid.spb.ru/goodscat/good/listAll/104434/ – то же, но иностранного производства. Цены дороже, доставка так же.
• http://www.pk-m.ru/kolesa_i_roliki/privodnye_kolesa/ – приводные колеса. Можно найти подходящие для гриндера.
• http://dyplex.by.ru/bader.html, http://www.syndic.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=36&Itemid=36 – запчасти для гриндеров. Ленты на заказ не делают – выбирайте по каталогу. Ролики без осей; оси продаются отдельно. Качество безупречное, но все очень дорого. Отправка – в течение 2-х недель до границы. Потом – таможня их, таможня наша, Руспочта. Итого ок. 2 мес. Может не дойти, если какой-то тамошний чинуша сочтет товар санкционным. В таком случае с возвратом проплаты проблем нет за полным отсутствием для рядового гражданина реальных возможностей получить таковую.

В целом же, если вы мастер-любитель и гриндер нужен вам эпизодически, лучше сделать его самому целиком. Если же вы ИП и пользуетесь гриндером постоянно, а цена «настоящего» кусается, то оптимальным будет собрать свой с использованием готовых ответственных деталей.

Содержание

1. Штамповка, ковка и гибка
2. Станки и оснастка для холодной ковки
3. Твистеры
4. Улитки
5. Видео: станок для художественной ковки своими руками просто
6. Как построить завиток?
7. Торсионы
8. Видео: самодельный электрический станок для холодной ковки
9. Волна и зигзаг
> Обсуждение

Глядя на заборы, ворота и калитки, как на рис., при домах явно не элитного класса, человек, имеющий некоторое представление об оборудовании кузницы и характере работы там, может подумать: откуда у них денег столько? У более сведущего в кузнечном ремесле такого вопроса не возникнет: эти красоты, равно как и металлический декор мебели, легких садовых строений, качелей, скамеек и т.д., созданы способом холодной ковки.

Образцы художественной холодной ковки

Кованая подставка для цветов

Цены на холодную художественную ковку доступны, потому что производственные расходы и начальные затраты на оборудование невелики, а производительность труда неплоха для кустарных условий. Следовательно, ИП-кузнец, специализирующийся на художественной холодной ковке, может рассчитывать на достаточно быстрый старт и хорошую рентабельность. Возможно, кто-то из владельцев образцов на рис. сделал свой себе самостоятельно: холодная ковка своими руками выполнима в гараже или сарае без опыта, а кованые детали для мелких предметов мебели, балясин, мангалов и всякой разной прочей металлической утвари, (см. напр. рис. справа), можно делать даже в домашних условиях.

Основа «холодной кузни» – станок для холодной ковки. Для полного производственного цикла, способного удовлетворить любые мыслимые фантазии свои или заказчика, станков потребуется 5-7 видов, 3-5 основных из которых можно сделать своими руками. Однако вначале, прежде чем тратиться на станок или материалы для него, весьма желательно освоить начала кузнечного дела. Поэтому далее будут рассмотрены также некоторые приемы изготовления деталей художественной ковки без станка и оснастка для них, которую можно быстро изготовить из подручных материалов.

Штамповка, ковка и гибка

Так что это такое – холодная ковка? От штамповки она отличается тем, что металл под воздействием рабочего органа почти не течет или течет слабо. Взгляните на пивную банку либо, допустим, алюминиевый или жестяной чайник. Они выдавливаются одним ударом пуансона штамповочного пресса; чайник и т.п. изделия сложной формы – составным раздвижным пуансоном. Получить необходимое для создания столь высокого давления рабочее усилие в домашних условиях невозможно, кроме одного случая, см. далее.

От горячей ковки холодная отличается, понятное дело, тем, что заготовку предварительно не нагревают. Собственно холодная ковка, которая ковка, это наклёпывание (наклёп) детали продолжительной серией регулярных ударов определенной силы. Структура металла при этом существенно изменяется: твердость поверхностного слоя увеличивается, а сердцевина обеспечивает общую вязкость и прочность на излом. Мастера-кустари – инструментальщики и оружейники – буквально охотятся за буферами и колесными бандажами жд вагонов, кусками рельсов.

Наклёпывание стали осуществляется механическим молотом. Сделать его своими руками можно, и даже проще, чем некоторые виды станков для холодной художественной ковки. Но данная публикация посвящена именно последнему предмету, а холодная художественная ковка это по сути гибка (гнутьё) металла: его структура в детали существенных изменений не претерпевает, а изменение физико-механических свойств металла для качества конечной продукции не существенно. Поэтому холодную ковку, которая ковка, оставим до подходящего случая, а займемся ковкой, которая гнутье. Для краткости назовем ее просто художественной ковкой, а где потребуется упомянуть о ковке горячей, там это будет оговорено особо.

Станки и оснастка для холодной ковки

Основное оборудование для художественной ковки своими руками представляет собой станки и приспособления нескольких типов с ручными приводом. Электропривод применяется нечасто, т.к. обусловленный им прирост производительности не всегда равноценен сложности изготовления и затратам на электричество. Впрочем, об электроприводе для домашних ковочных станков мы еще вспомним, пока займемся «ручниками». Практически все элементы изделий на рис. в начале можно сделать на станках следующих типов:

Виды станков для холодной ковки с ручным приводом

• Твистеры (закручиватели), поз. 1 на рис. – формируют плоские спирали и др. завитки с узкой сердцевиной (ядром).
• Торсионные станки, поз. 2 – позволяют получать винтовую крутку прутка и элементы из объемных спиралей, т. наз. филаменты: корзинки, фонари, луковицы.
• Инерционно-штамповочные станки, поз. 3 – на них концы прутьев расплескивают в фасонные наконечники (поз. 1 на рис. ниже), штампуют декоративные хомуты для соединения деталей узора (поз. 2 на том же рис.), выдавливают мелкую волну и рельеф на длинномерных деталях.

Концы прутьев и хомуты художественной ковки

• Гибочные станки бывают нажимными, протяжными и комбинированными, поз. 4. Первые позволяют получать только волны и зигзаги; протяжные – кольца, завитки и спирали с широкими ядрами, а последние все эти виды изделий.

Примечание: в технической литературе, особенно англоязычной, все станки, формирующие детали методом кручения или навивки, часто называют твистерами. Изначально твистер это станок для навивки пружин. Но применительно к художественной ковке правильнее будет твистерами считать станки для навивки, а крутильные – торсионными.

Что такое гнутики?

Приспособление гнутик для холодной ковки

В техническом просторечии гибочные станки называют гнутиками. Однако в любительской и частной металлообработке наименование «гнутик» утвердилось за настольным приспособлением для получения волн и зигзагов, см. рис. справа. Меняя в гнутике ролик или клин, можно в некоторых пределах варьировать шаг и высоту волны или угол зигзага.

Гнутик для прутьев/труб до 12-16 мм стоит сравнительно недорого, но сделать его самому дома сложно: нужна точная обработка спецсталей. Попробуйте-ка обычной электродрелью обычным сверлом по металлу просверлить обычный рожковый гаечный ключ. А в гнутике рабочие нагрузки много выше, чем на его губках. Поэтому гнутик лучше купить, он и помимо ковки на хозяйстве пригодится для изготовления элементов сварных металлоконструкций, как трубогиб для мелких толстостенных прочных труб и в др. случаях.

Твистеры

Издавна кузнецы вили завитки вхолодную по шаблону-оправке рожковым рычажным захватом, поз. 1 на рис. Способ это малопроизводительный и не для хлюпиков, но позволяет достаточно быстро и просто делать разнообразные гибочные оправки из обычной стальной полосы: концевой (упорный) рог рычага не дает шаблону податься под давлением заготовки. Серединный (обводной) рог желательно делать скользящим с фиксацией: работа пойдет медленнее, но, особенно в неопытных руках, точнее.

Простейшие приспособления для холодной художественной ковки

Другое простое приспособление для ручной фасонной гибки – прочная доска с опорным штырями – проставками, поз. 2; в качестве них подойдут обычные болты М8-М24. В зависимости от того, насколько вы дружны с домашним тренажером, работать можно с полосой до 4-6 мм. Выгибают полосу на-глаз, работа идет медленно, зато можно выводить узоры вплоть до Ильи Муромца на коне в полном вооружении или Будды в цветке лотоса. Последний, возможно, и совершенно ручной работы: люди, вполне освоившие хатха- и раджа-йогу, способны руками завивать в узор стальные арматурины.

Улитки

Станок-твистер – улитка наиболее популярен среди занимающихся художественной ковкой: его возможности сравнительно с простотой конструкции, доступностью для изготовления своими руками и удобством работы поразительны. Собственно, станок-улитка это немного механизированный и усовершенствованный гибочный рычаг, но такое «немного» сделало возможной работу на нем начинающим. Станки-улитки делятся, в свою очередь, на станки с воротом и поворотным лемехом и рычажные с неподвижно закрепленным шаблоном и обводным роликом.

Улитка с лемехом

Устройство гибочной улитки с лемехом показано на схеме ниже; там же описана и технология работы с таким станком.

Схема устройства станка-улитки для холодной ковки

Преимущества гибочного станка-твистера данного типа следующие:

• Работать на улитке с поворотным лемехом и воротом можно в необорудованном помещении: вертикальная компонента рабочей нагрузки пренебрежимо мала, а ее горизонтальные составляющие передаются на опору частично.
• Вследствие пред. пункта опорная конструкция может быть достаточно простой и легкой, сварной из обычных стальных профилей.
• Рабочий процесс осуществим в одиночку: поворачивая ворот одной рукой, другой поджимаем пруток или полосу к лемеху-шаблону. По мере гибки его звенья сами встанут на места.
• Холодным способом на улитке с поворотным лемехом можно вить спирали до 5 витков.

Чертежи станка-улитки для художественной ковки со спецификацией деталей даны на рис. О размерах звеньев (сегментов) раскладного лемеха поговорим далее, а пока обратите внимание на марки сталей: на лемех приходятся большие нагрузки. Если сделать его из обычной конструкционной стали, шаблон поведет на середине калитки или секции забора.

Чертежи станка-улитки для холодной ковки

Примечание: более подробные чертежи станка-улитки сходной конструкции с описанием и деталировкой см. по ссылке: http://dwg.ucoz.net/publ/osnastka/instrument_dlja_kholodnoj_kovki/5. Там же вы найдете чертежи самодельного гнутика и приспособления для гибки колец.

Материал для складного поворотного лемеха, как и сложность его изготовления– не единственные слабые места станка-улитки с воротом. Еще серьезнее проблема сочленения звеньев лемеха (показаны красными стрелками на рис. справа). Сочленения сегментов лемеха должны:

1. 

   Конструкция складного лемеха станка-улитки для холодной ковки

   Быть достаточно точны, чтобы выдерживалась форма изготовляемых деталей;

2. При нажиме снаружи соединения сегментов должны становиться в положение мертвой точки, создавая устойчивую конфигурацию;
3. По снятии рабочей нагрузки сочленения должны саморасклиниваться;
4. Конструкция и материал сочленений поворотного лемеха должна обеспечивать многократное повторение цикла по пп. 1-3 под значительными знакопеременными рабочими нагрузками без появления существенного люфта.

Выполнить все эти условия вместе сложно и в хорошо налаженном и оборудованном промышленном производстве, поэтому ресурсы складных шаблонов для холодной ковки в общем много меньше, чем позволил бы их материал сам по себе. Плохое использование свойств материала – серьезный недостаток. Кроме того, по тем же причинам другое слабое место станка-улитки с воротом – эксцентриковый зажим детали. Поэтому у начинающих кузнецов-самодельщиков успешнее работают самодельные станки-улитки для художественной ковки, выполненные по рычажной схеме.

Улитка с рычагом

Рычажная улитка для холодной ковки устроена аналогично всем известному трубогибу. Самодельный станок-улитка рычажного типа с неподвижным шаблоном по производительности существенно уступает улитке с воротом. Рабочая нагрузка в нем полнее передается на основание, поэтому необходима прочная станина из спецстали или толстой плиты из стали обычной, надежно закрепленная на опорной поверхности. Как следствие, требуется помещение под мастерскую или производственная площадь на открытом воздухе. Работа на рычажной улитке продвигается медленно: провернув рычаг до заклинивания, нужно передвигать прижимной ролик. Завить на рычажной улитке возможно до 3-4 витков. Тем не менее, преимущества рычажного станка-улитки для домашних мастеров существенны, особенно при работе для себя:

• Все детали, кроме прижимного ролика, могут быть выполнены из обычной стали.
• В качестве прижимного ролика возможно использовать типовой роликовый подшипник.
• Использование свойств материала деталей практически полное: шаблон и станина из обычной стали выдерживают более 1000 рабочих циклов.
• Гнуть можно как по шаблону (поз. 1 на рис. ниже), так и по проставкам, поз. 2 там же.

Станки-улитки для холодной ковки

• При гнутье по проставкам можно оперативно менять форму получаемой детали и выводить обратные изгибы, что при гнутье по лемеху в принципе невозможно.
• 

  Закрепление конца заготовки в станке-улитке для холодной ковки

  Для получения изделий того же качества точность изготовления деталей рычажной улитки может быть на порядок ниже, чем улитки с поворотным лемехом.

• Конец обрабатываемой детали можно крепить, просто вкладывая его в выемку шаблона, см. рис. справа. Уширяют закрепляемый конец наваркой или сгибанием пополам.

Кроме того, рычажный станок-улитка позволяет использовать технологический прием, считающийся прерогативой промышленных станков-твистеров: шаблон смещают вбок, а в центре ставят проставку, поз. 3 на рис. Таким образом получается мелкий обратный изгиб в ядре завитка. Деталь выглядит эффектнее и, при работе на продажу, изделие ценится дороже.

Гибка стальной полосы плашмя

Есть у рычажной улитки еще один довольно жирненький плюсик: на таком станке можно гнуть плоские завитки с маленьким ядром из полосы, уложенной плашмя. Улитка с воротом и поворотным лемехом тут пасует полностью: заготовка пойдет вертикальной волной. Широкие завитки и кольца из полосы плашмя можно гнуть на протяжном гибочном станке с валками, в которых проточены канавки, см. рис. справа. Но скорость протяжки, чтобы заготовку не повело, для этого нужна значительная, так что узкой сердцевинки завитка не получится.

На рычажном станке-улитке эта проблема решается установкой прижимного ролика высотой в толщину полосы и с ребордой (закраиной), как у железнодорожного колеса, только шире. Гибка таким методом отнимает много времени: рычаг нужно подавать по чуть-чуть, иначе внутренний край заготовки сморщится; от этого реборда не спасает. Но получить иным способом завиток из полосы плашмя с узким ядром в кустарном производстве невозможно.

В общем, на старте кузнечно-художественной деятельности или делая кованые забор, ворота, калитку, скамейку, качели, беседку и пр. обустройство сада для себя, лучше все же воспользоваться рычажным станком-улиткой для холодной ковки. Тем более, что сделать его можно из подручных материалов без точных и подробных чертежей, см. напр. следующее видео.

Видео: станок для художественной ковки своими руками просто

Как построить завиток?

Эскизов завитков для художественной ковки в интернете достаточно, но при попытках подогнать их размеры к требуемым для себя нередко оказывается, что изделие зрелищно проигрывает из-за вроде бы незначительного нарушения пропорций. Поэтому желательно также уметь строить ковочные шаблоны завитков, заведомо обладающие эстетическими достоинствами.

Шаблоны для холодной ковки художественных завитков – волют – строятся на основе математических спиралей. Чаще всего используется логарифмическая спираль; это одна из широко распространенных естественных форм, выражающая фундаментальные законы природы. Логарифмическая спираль обнаруживается и в раковине улитки-моллюска, и в нашем слуховом аппарате, и в форме скрипичного ключа в нотной записи; в грифе самой скрипки тоже.

Построение образующих шаблонов для холодной ковки на основе спиралей

Принцип построения логарифмической спирали по точкам заключается в том, что при повороте образующего ее радиуса, начиная с некоего начального R0, на фиксированный угол ?, его длина умножается на показатель расхождения спирали p. Для волют p берут, как правило, не более 1,2, т.к. логарифмическая спираль расходится (раскручивается) очень быстро; на поз. В рис. для примера показана логарифмическая спираль с p = 1,25. Чтобы попроще построить спираль по точкам с достаточной для кузнечных работ точностью, принимают ? = 45 градусов.

В случае, когда требуется более плотная арифметическая спираль, при повороте образующего ее радиуса на те же 45 градусов к предыдущему радиусу прибавляется 1/8 шага спирали S, поз. Б. В том и другом случае R0 берут равным или большим поперечника d заготовки равномерного сечения, поз А. Если начальный конец заготовки заострен, R0 может быть и меньше d, вплоть до предела пластичности металла.

Осталось определиться, как уложить зрительно гармоничную спираль с заданный для нее размер проема a. Чтобы решить эту задачу аналитически, т.е. по формулам с любой заданной наперед точностью, придется решать уравнения кубические и высших степеней. Компьютерных программ для численного технического расчета волют в интернете что-то не обнаруживается, поэтому воспользуемся приближенным методом, позволяющим обойтись одним рабочим и, возможно, одним проверочным графическим построением. В его основе лежит предположение, что при небольших р суммы R2+R6 и R4+R8 сильно не различаются. Пошаговый алгоритм построения волюты для ковочного шаблона отсюда следует такой:

1. исходя из наличного материала определяем R0;
2. количество витков волюты w берем по принципу: как бог положит на душу левой задней лапы любимого кота;
3. пользуясь данными таблицы на рис., рассчитываем поперечник волюты b такой, чтобы он был немного меньше ширины проема под нее a, см. поз. Г;
4. рассчитываем рабочий начальный радиус R по формуле на поз. Г;
5. строим по точкам профиль волюты в масштабе;
6. при необходимости точно подгоняем R по той же формуле и строим профиль рабочего шаблона окончательно.

Примечание: если по таблице будете рассчитывать промежуточные значения, не забудьте – их нужно брать в геометрической пропорции!

Торсионы

Торсионное скручивание прутка без станка

Скручивать для художественной ковки прутья винтом можно вообще без станка, см. рис. справа. Чтобы заготовка не согнулась у коренного (зажатого в тисках) конца, под дальний от них конец направляющей трубы нужно подставить деревянный чурбак или что-то вроде него с V-образным вырезом вверху; трубу лучше прихватить к этой опоре хомутом, а подставку закрепить на верстаке. Труба должна быть короче заготовки и по внутри примерно в 1,5 раза шире ее наибольшего поперечника, т.к. заготовка при скручивании стягивается и раздается вширь.

Торсионный станок для холодной ковки позволяет увеличить производительность и улучшить качество получаемых деталей. Рабочее усилие в нем передается на опору в значительной степени, поэтому станина нужна прочная, в виде хребтовой рамы из двутавра от 100 мм или пары сваренных швеллеров того же размера; профтруба будет видимо деформироваться. На опорной поверхности станину нужно надежно закрепить с помощью приваренных к ее концам лап из того же профиля, поз. 1 на рис.

Самодельные торсионные станки для холодной ковки

Заготовка – квадратный пруток – удерживается оправками-патронами с гнездами также квадратного сечения; они видны там же на поз. 1. Т.к. пруток при скручивании сокращается по длине, патроны в шпинделе и задней бабке нужно надежно фиксировать винтовыми зажимами. По той же причине задняя бабка выполняется скользящей. Для возможности скручивания отдельных участков заготовки применяется также скользящий ограничитель со вставкой с квадратным отверстием.

Если требуется сделать только забор для себя или что-то меньшее, можно на скорую руку соорудить торсионный станок из лома и подручных материалов, поз. 2. На том и другом станке в принципе можно получать и филаменты, вложив в патроны пучок из 4-х прутков вдвое меньшего размера. Но не думайте, что хороший фонарь или корзинку вам удастся сделать, просто подпихивая рычагом заднюю бабку. Получится нечто вроде того, что на врезке в поз. 1 и 2. Кузнецы называют такие казусы словом общеизвестным, но в литературной речи не употребляемым. Ветви филамента при скрутке его в простом торсионном станке нужно разводить вширь ручным инструментом, что сложно и не обеспечивает должного качества работы.

Красивые филаменты (поз. 3) скручиваются на торсионных станках с закрепляемой задней бабкой и винтовой подачей шпинделя, поз. 4. А теперь вернемся ненадолго к рис. с видами станков в начале, к поз. 2 на нем. Видите штуковину, обозначенную зеленым восклицательным знаком? Это сменный шпиндель. В комплекте их 2: гладкий для спиральной крутки по длинной оси заготовки и винтовой для скручивания филаментов. В таком исполнении станину сваривают из пары швеллеров с продольным зазором, а к задней бабке приваривают башмак с резьбовым отверстием под стопорный винт. Башмак нужен с подошвой от 100х100, т.к. фиксация задней бабки в режиме филамента фрикционная и лишь отчасти заклиниванием: стопорный винт дает только начальное прижимное усилие.

Об электроприводе торсиона

Электропривод самодельного торсионного станка

Работа на торсионном станке с ручным приводом шпинделя утомительна. Но главное – стабильного качества изделий такого, как на поз. 3 рис. с торсионными станками, добиться еще труднее. Причина – руками сложно создать равномерный по кругу вращательный момент, как и любым другим рычажным приводом. Поэтому торсионный станок для холодной ковки как раз тот случай, когда применение электропривода оправдано несмотря ни на что. Лучший вариант из подручных материалов – полуось ведущего моста заднеприводного автомобиля с зубчатой парой от дифференциала оттуда же, см. рис. справа; не забудьте только о защитном кожухе! Мотор – на 1,5-3 кВт и не более чем на 900 об/мин. Возможны и другие варианты конструкции, см. напр. ролик:

Видео: самодельный электрический станок для холодной ковки

Спираль как спираль

Приспособление для навивки спиралей вручную

В некоторых случаях как элемент художественной ковки используются обычные ровные прямые восходящие спирали. Сделать для этого пружинный станок-твистер своими силами абсолютно нереально. Но вспомним: спирали в кованом узоре пружинить ни к чему и ее можно навить из обычной пластичной стали с помощью простого приспособления (см. рис. справа). Шаг (восхождение) спирали определяется рогом ворота (залит красным); отгибая рог вверх-вниз, можно получать спирали пореже и погуще. Квадратный пруток берется на заготовку или круглый, безразлично. Можно также вить спирали из закрученного на торсионе прутка.

Волна и зигзаг

Теперь у нас на очереди инструмент и оснастка для волновой и загзагообразной гибки длинномерных заготовок. Упомянутые вначале гнутик и протяжно-нажимной гибочный станок своими руками не воспроизводимы. Кроме того, первый позволяет настраивать шаг и профиль в относительно небольших пределах, а второй дорог. Однако универсальный волногибочный станок все-таки можно сделать своими руками по образцу того, что слева на рис. Заказать придется только вальцы, они должны быть из хромоникелевой или инструментальной стали; остальное – из простой конструкционной, на скобы и дугу нужен лист (полоса) от 8 мм. В дуге устанавливаются ограничители, позволяющие точно выдерживать профиль волны, но рабочие нагрузки на нее передаются в значительной степени; собственно, дуга обеспечивает поперечную жесткость конструкции.

Оснастка для гибки волн при холодной ковке

Гнуть только плавные, но весьма разнообразные, волны можно, добавив к станку-улитке с поворотным лемехом ворот для волн, справа на рис. Рукояти используются прежние, т.к. они вворачиваются в резьбовые гнезда на головке ворота. Коренной (центральный) ролик желательно делать отдельным и крепить к станине болтами с головками впотай. В таком случае, ставя ролики разного диаметра (диаметров), возможно формировать волны переменного и несимметричного профиля. А если обводной ролик выполнить переставным (для чего в его водиле проверливается ряд отверстий), то можно в довольно широких пределах менять и шаг волны.

О соединении элементов и покраске

Кованые детали нужно собрать в единую композицию. Простейший способ – сварка и последующее заглаживание швов болгаркой с зачистным кругом: он толще отрезного (6,5 мм) и выдерживает изгибающие усилия. Но гораздо эффектнее смотрятся соединения фасонными хомутами, их штампуют из полосы от 1,5 мм на инерционном штампе; можно также достаточно быстро и без опыта отковать по-горячему, см. ниже. Заготовку хомута делают в виде П-образной скобы на оправке в размер соединяемых деталей и загибают ее крылья с тыла на месте большим слесарным молотком или кувалдой 1,5-2 кг по-холодному. Красят готовое изделие, как правило, кузнечными эмалями или акриловыми красками по металлу. Эмали с пигментом из кузнечной патины дороже, но лучше: высохшие, они цвета благородного несколько под старину, не отслаиваются, не выгорают, износо- и термостойки

Как обойти камень

Т.е. камень преткновения во всем вышеописанном: фасонные наконечники прутьев; без них забор не забор, ворота не ворота и калитка не калитка. Инерционный штамповочный пресс (поз. 3 на рис. с видами станков) дорог, но эффективен. Он работает по принципу маховика: вначале, плавно вращая коромысло (штангу с грузами), отводят винтовой боек назад до упора. Затем вкладываютт в гнездо сменный штамп, ставят заготовку. Далее быстро раскручивают коромысло в обратную сторону (это момент травмоопасный!) и оставляют его свободно вращаться – пошел рабочий ход. В конце него боек очень сильно бьет по хвостовику штампа; за счет инерции грузов развивается усилие, достаточное для штамповки.

Станок для холодной ковки концов прутьев

Нагрузки, особенно ударные, в инерционном штамповочном станке велики, приходятся на малые площади, а точность изготовления его деталей нужна высокая, поэтому делать его своими силами лучше и не пытаться. Самостоятельно возможно сделать ручной прокатный стан, см. рис. справа, но лишь частично: валки из спецстали, валы и подшипниковые втулки придется заказывать, а шестерни покупать или искать б/у. Получать же на таком стане можно только наконечники гусиная лапка и лист (копье), причем по их шейкам сразу будет видно, что это машинная работа.

Между тем такие же, и некоторые другие, наконечники прутьев можно отковать горячим способом, не будучи опытным кузнецом. Хороший, явно ручной работы наконечник-лист куется просто кувалдой и молотком, а ковочный штамп (штемпель) для лапок делается из негодного напильника, в котором болгаркой выбираются канавки. Кузня для этого нужна? Для эпизодической мелкой работы совсем не обязательно; главное – разогреть металл. Пропановая горелка не годится, нагрев должен быть равномерным со всех сторон и без пережога. Итак, приходим к выводу, что холодная и горячая ковка не исключают друг друга: чтобы с помощью простых станков для холодной ковки или вовсе подручными средствами получать качественные изделия, очень даже не помешает вдобавок к ним небольшой кузнечный горн из подручных материалов.

Содержание

1. Qui prodest?
2. Мастерам на заметку
3. Конструкции листогибов
4. Привод
5. Схемы и назначение
6. Беремся за листогиб
7. Доводим до ума
8. Видео: пример готового самодельного листогиба
9. Зиг-машина
10. Что кому?
11. Видео: простой листогиб – изготовление и применение
> Обсуждение

Сделать листогибочный станок своими руками не столь уж сложно, но мастера, как самодельщики-любители, так и живущие своим трудом ИП, используют его пока мало. Между тем цена только готовых доборных элементов кровли – ендов, коньков, карнизных планок – и водосточных труб с желобами в разы превышает стоимость материала. То же касается картин (листов кровли, вполне готовых к настилке) с отбортовкой кромок под двойной фальц. И это только кровельные работы.

Между тем многие мастера до сих пор предпочитают либо покупать готовые детали, теряя в заработке, либо по старинке обходиться выколоткой, теряя потенциальных клиентов – современная продукция кондового вида иметь не должна. Что тут не так: экономика, техника, предрассудки? А, может, просто неосведомленность? Может быть, нужен просто ясный чертеж листогиба, который можно было бы соорудить самому в сараюшке, и пользоваться им долго и успешно? Попробуем разобраться.

Из основных показателей (экономичность, производительность, простота конструкции) нужно определить еще долговечность при условии стабильного результата работы. В разгар сезона, когда день год кормит, возиться с починкой или наладкой некогда, а при эпизодическом пользовании раз в месяц не каждый месяц можно вообще обойтись без специального оборудования, см. далее.

Минимум требований – у мастера на все руки, который кровельно-жестяницкими работами занимается от случая к случаю при наличии заказов; такому покупать станок промышленного изготовления накладно, не окупится. Но тогда самодельный листогиб должен выдерживать не менее 1200-1500 рабочих циклов за сезон без ухудшения качества гибки. Есть еще важный момент – профнастил. Точнее, самостоятельное его производство. Его стоит коснуться особо.

Qui prodest?

В переводе с латыни – кому выгодно? Производить профнастил самостоятельно, хотя бы для себя, материал-то весьма востребованный. Попробуем прикинуть.

Ручной листогиб проходного типа (см. далее) стоит около $2000. На нем вроде бы можно за день-два тонну оцинковки 0,55 стоимостью $1000 превратить в 250 кв. м профнастила, которые покупные обошлись бы в $1400. Казалось бы, прямая выгода; особенно, если не ждать распродажи (предложениями рынок переполнен), а пускать в дело самому. Так, да не так.

Профнастил не прокатывают в один проход – углы местами получаются перетянутыми. Межкристаллитные связи в металле нарушаются; на вид и на ощупь шероховатый участок изгиба определяется не всегда, но скоро от него поползет трещина. А кто сейчас даст заказ без гарантии? Извольте исправлять. За свои, разумеется.

Можно уменьшить прижим, но тогда волна пойдет нестандартная. Заказчик стандартов, может быть, и не знает, но сразу увидит – материал не тот. Поставьте, будьте любезны, как у всех, или – до свиданья, обращусь к другому. И друзьям-знакомым расскажу. Гнать в несколько проходов каждый лист, меняя прижим или вальцы? Какая уж тут производительность с рентабельностью.

Линия для производства профнастила

Линия (собственно, прокатный стан) для профнастила – это сложный агрегат, см. рис. Обратите внимание на количество и конфигурацию валков. Назначение такой системы – разогнать остаточные напряжения по листу, чтобы те не вышли за допустимые пределы. Поэтому волна формируется постепенно.

Стоит такое оборудование, как минимум, $20 000, китайского производства. Стабильное качество готовой продукции гарантируется только для конкретных марок стали конкретного производителя. Потребляемая мощность – от 12 кВт. Т.е. нужна специализированная производственная площадь с соответствующим лимитом потребления электроэнергии и контуром заземления, хотя для обслуживания достаточно одного оператора. Есть ли в вашей операционной зоне (попросту – в доступных вам окрестностях) неудовлетворенный спрос на профнастил, позволяющий все это окупить в приемлемые сроки? И готовы ли вы начать вполне серьезный бизнес с жесткой конкуренцией?

Мастерам на заметку

$2000 мастеру-индивидуалу «отбить», конечно, непросто. Поэтому попробуем разобраться, как все-таки сделать листогиб самому. Не для профнастила, а для разнообразных кровельно-жестяницких работ, на которых тоже можно неплохо жить, и подсобрать деньжат на старт чего-то посерьезнее. Нестандартная мелочь принципиально не поддается унификации, а нужна всегда. И самодельный листогиб тут может стать очень хорошим подспорьем.

О покупных ручниках

Чтобы покончить с «фирмой» (статья не рекламная) и перейти к самоделкам, посмотрим коротко, что можно купить, если все-таки нужно. На рынке безусловно доминируют TAPCO и VanMark. И почти неизвестен отечественный СКС-2, производимый в Орске. По цене все примерно одинаковы; ширина рабочей зоны у нашего 2,5 м против 3 у иноземцев, но это не порок. 3 м рассчитаны на дюймовую систему мер (10 футов = 3,05 м), а в метрической 2,5 м как раз удобнее.

Зато уралец – проходного типа; можно, к примеру, тянуть водостоки до 90х90 мм. Подъем/опускание траверсы – эксцентриками, не нужно крутить маховики. Комплектуется отрезным ножом. Отзывы пользователей – не то что благоприятные, восторженные. Общий тон – «незаменимый работяга».

История повторяется. О подобных ситуациях в прямом эфире по ЦТ высказался после своей поездки в Америку (это когда он там по трибуне ООН туфлей колотил и грозился устроить всем кузькину мать) Никита Хрущев. Мол, в Штатах любую непотребную дрянь продавать умеют, а у нас нужные добротные вещи подать как следует не могут.

Конструкции листогибов

Привод

Гибочное и прессовое оборудование с механическим приводом (маховик с фрикционом и кривошипом или падающий груз с системой блоков, тросов и рычагов) имеет высокий КПД, но все равно уходит в прошлое. Механика дает резкий импульс (удар) в начале рабочего хода, а к концу он слабеет. Для гибки/прессовки нужно как раз обратное.

КПД электропривода с уменьшением размеров обрабатываемой детали стремительно падает. Чтобы отформовать профнастил на описанном выше стане, хватает 12 кВт. Чтобы сделать отбортовку на картине кровли, меньше чем 1,5-2 кВт не обойдешься. Дело в том, что внешняя характеристика электромоторов переменного тока (кроме трехфазных с фазным ротором – сложных, дорогих, требующих регулярного ухода) довольно-таки жесткая. От сопротивления гнущегося металла движок не наращивает момент на валу, а наоборот, скольжение ротора растет и момент падает. А энергопотребление при этом увеличивается.

Гидравлический привод, по идее, идеален – гидроцилиндр сам автоматически подстраивает свое усилие под сопротивление детали. Но точные гидросистемы сложны и дороги. Распределить же усилие, скажем, автомобильного домкрата равномерно по всей длине метрового сгиба не возьмется и опытный конструктор, как и синхронизировать подручными средствами работу двух и более.

Остается «ручник», и это не так уж плохо. Если сконструировать листогиб так, чтобы, как при распашной гребле или пауэрлифтинге, работали самые сильные и выносливые мышцы (бицепсы, широчайшие спины, бедренные, икроножные), а реакция (отдача) станка прижимала стопы к полу, то работа, вследствие ее цикличности, не будет изнурительной. Зато будет вырабатываться навык, который даст точность и производительность.

Для примера: средний человек, взбегающий по пролету лестницы, в течение 1-2 с может развить мощность около 1 л.с. Но уже на третьем пролете мускулатура перейдет с кислорода на гликоген, начнет выделяться молочная кислота, и усталость ударит по телу. Нужно передохнуть, чтобы рвануть дальше.

К сведению о спорте: гребцы поджарые, потому что «кендюх» мешает давать полную отмашку корпусом. А вот тяжелоатлетам «мозоль», наоборот, помогает держать равновесие при рывке. Но работа мускулатуры у тех и других во многом сходна.

Схемы и назначение

Листогиб – понятие довольно-таки общее. Устройство листогиба зависит то его назначения. Соответственно характеру работы и нужно выбрать схему самоделки, см. рис.

Схемы работы листогибочных станков различных типов

На поз. А – способ, знакомый каждому, кто хоть немного слесарничал. Так можно просто руками сгибать листы до 0,5 м шириной. Если длина гиба не более 200-250 мм, то основание можно не крепить к верстаку, а вместе с прижимной балкой и деталью зажать в тиски. Сгиб получается хорошим, если на траверсу налегать более внизу, как показано на эпюре усилий, и подавать чуть вперед, как бы выглаживая сгиб. На таком принципе основано большинство конструкций самодельных листогибов; мы туда еще доберемся.

Вследствие упругости металла согнуть лист точно под 90 градусов не получится, поэтому используют проставки из полоски металла, как показано на врезке. Почему на разрезе швеллеры, а не уголки? Далее рассмотрим и этот вопрос; элементарно простая на вид конструкция имеет существенные нюансы.

Поз. Б показывает, как работает листогибочный пресс. Пресс как пресс: станина-матрица-пуансон-гидравлика-удар-готово. Применяются такие только в промышленном производстве с развитой системой охраны труда: сложны, дороги, требуют квалифицированного ухода и чрезвычайно травмоопасны. Выскользнувший от неправильной заправки или неисправности оборудования лист способен отсечь человеку руку или голову.

На поз. В – протяжной (проходной) листогиб. Меняя взаимное расположение валков, можно задавать радиус изгиба листа. Проходной листогиб может быть как ручным, так и с электроприводом. Поступающие в широкую продажу, как правило, многофункциональны:

1. Гладкие валки предназначены для жестяницких работ – выгибания заготовок обечаек кожухов, секций широких труб и т.п.
2. Валки могут быть заменены на комплектные профилированные листогибочные вальцы, предназначенные для протяжки доборов кровли – коньков, ендов, водостоков и отбортовок.
3. Также многие модели комплектуются опорой, прижимом и траверсой для ручной гибки листов.

Именно такие листогибы и продаются по $2000 или около того. Многие комплектуются, или потом можно докупить, фасонными вальцами для профнастила, но, как уже разобрано, «гнать вал» на продажу на них нельзя. Можно прокатать кусок, если вот сейчас нужно, а покупать целый лист смысла нет.

Примечание: есть еще одна интересная разновидность листогибочного устройства, но ему, вследствие его высокой полезности и относительно невысокой стоимости, будет посвящен отдельный раздел.

Беремся за листогиб

Изготовление своего листогиба начнем с выработки простейших ТУ. А последние рассчитаем, кроме описанных выше критериев долговечности, исходя из расхода мускульной энергии, который среднего сложения взрослый мужчина способен давать изо дня в день без ухудшения самочувствия. Разумеется, простота и дешевизна конструкции тоже не на последнем месте. Также станок по массогабаритам должен допускать перевозку в легковой машине и применение непосредственно на месте работы. Получается:

• Ширина сгибаемого листа – до 1 м.
• Толщина сгибаемого листа – до 0,6 мм оцинковка; до 0,7 мм алюминий и до 1 мм медь.
• Количество рабочих циклов без переналадки и/или ремонта – не менее 1200.
• Угол сгибания – не менее 120 градусов без ручной доводки; так нужно для фальцев.
• Применение спецсталей или нестандартных заготовок – крайне нежелательно.
• Сварка – как можно меньше; от нее детали/сборные узлы ведет, а сварные швы хрупки и быстро устают от знакопеременных нагрузок.
• Металлообработка на стороне (токарка, фрезеровка) – тоже как можно меньше, денег стоит.

Скажем прямо: чертежей готовых конструкций, удовлетворяющих всем этим требованиям, в общедоступных источниках не обнаруживается. Мы попробуем усовершенствовать одну, широко известную, и, в принципе, весьма удачную.

Доводим до ума

Разрез

Принцип устройства этого листогиба ясно виден на разрезе (см. рис. справа и перечень позиций). Его главное достоинство – удачная эргономика. При таком рабочем ходе и мускулы работают как надо, и стопы к полу прижимаются, что даже у неопытного оператора даст стабильность результата. А максимальный угол сгибания – 135 градусов, что с большим запасом на любую мыслимую и немыслимую упругость сгибаемого листа.

Самодельный листогиб в разрезе

1. деревянная подушка;
2. опорная балка – швеллер 100-120 мм;
3. щечка – из листа 6-8 мм;
4. обрабатываемая деталь;
5. прижимная балка (прижим) – сварная из уголков 80 и 60 мм;
6. ось траверсы – штырь 10 мм;
7. поворотная траверса – уголок (?) 80-100 мм;
8. рукоять – пруток 10 мм.

Материал всех деталей – обычная конструкционная сталь. Но уже здесь условно показано, что траверсу из уголка лучше заменить на швеллер такого же типоразмера. Почему? Разберемся подробнее, это важно для дальнейшего.

Реакция (отдача) от сгибаемого листа на траверсу (и прижим, но о нем – далее) неравномерна по ширине. В середине, где каждый элементарный (малюсенький; это намек на дифференцирование и интегрированием) участок металла окружен со всех сторон таким же металлом, она максимальна. На краях, где подпоры сбоку нет – минимальна.

Второй момент – лист хоть и тонкий, но конечной толщины. Напряжения в обрабатываемой детали будут растекаться, отражаться о краев. В результате эпюр нагрузки на траверсу и прижим приобретет форму лука с тетивой. На свободных (дальних) кромках полок уголка такая нагрузка даст растягивающее усилие, а металл на растяжение работает неважно – быстро устает от него. Самодельщик, соорудивший такой станок, скоро обнаруживает, что уголок в середине прогнулся и сгиб посередине вздутый.

Боковые полки швеллера – клиновидной формы, и в нем есть более развитые, чем во внутреннем углу уголка, галтели. Это, во первых, сглаживает эпюр – тетива лука еле натянута. Во-вторых, лишняя, казалось бы, боковая полка швеллера оттягивает на себя растягивающие напряжения, которые на ее свободном краю преобразуются в сжатие. А сжатие металл держит – ого-го!

Результат расчета впечатляет: если траверса из уголка выдержит от силы пару сотен гибок, то такой же ширины швеллер – более 1200! А что такое 200 гибок? Одна или чуть более кровля в лучшем случае. В разгар сезона, когда заказчики в очереди стоят, станок портится, и – работа стала. А 1200 операций – значит, сезон выдержит. Зимой же будет время подрихтовать, или траверсу заменить, или, подсчитав выручку, купить «фирму» с гарантией ресурса.

Деталировка

Деталировка самодельного листогиба

На следующем рисунке уже деталировка со списком позиций. Здесь не только нужно устранить кое-какие недостатки, но можно и кое-что дополнительно усовершенствовать.

1. струбцина – уголок 40-60 мм; винт М8-М10 с воротком и пяткой;
2. щечка;
3. опорная балка;
4. кронштейн – уголок 110 мм;
5. прижимная балка;
6. ось траверсы;
7. траверса.

Прижимная балка

Прежде всего – о фрезеровке нижней поверхности прижима на плоскость. Она нужна при любой его конструкции, и допустимая неровность – не более половины толщины сгибаемого листа (минимальной! Будем считать ее равной 0,2 мм). Иначе лист под нажимом поползет (потечет) – и опять пузатый сгиб.

Так что у любого, кто сам хоть что-то когда-то делал по металлу, советы выглаживать прижим напильником или болгаркой вызовут только ухмылку. Нужно отдавать на фрезеровку. Причем ПОСЛЕ сварки всего узла, когда все, что могло повестись, уже повелось. Иначе труды и оплата фрезера пропадут даром.

Далее, все, что выше сказано о нагрузке на траверсу, справедливо и для прижима. А самая нагруженная его часть – передняя кромка – ничем не подкреплена. Подкрепить же или заменить всю сборку из уголка швеллером нельзя: угол сгиба получится не более 90 градусов.

В результате через те же 100-200 операций станок «разинет рот» (или «улыбнется», если вам более по душе белый, а не черный юмор) и – тот же вздутый изгиб. Вверх прижим не выгнется; в этом отношении он укреплен хорошо. Но металл на передней кромке от усталости просто-напросто потечет.

Разрез конструкции прижима, по долговечности равного траверсе, показан на врезке справа вверху. Основа – стальная полоса 16х80 мм. Передняя кромка фрезеруется под 45 градусов, и снимается на том же фрезере фаска не менее 2,5-3 МАКСИМАЛЬНЫХ толщин сгибаемого стального листа, т.е. 1,5-2 мм. От прогиба вверх прижим подкрепляется уголком-шестидесяткой на сварке. Фрезеровка, опять же, после всех сварочных работ.

Идея такова: если в предыдущей конструкции передняя кромка работает наполовину на изгиб (что для металла еще хуже растяжения), то в новой – только на сжатие. При этом общий подпор на кромку не даст ей и потечь скоро.

Примечание: если рядом где-то на свалке обнаружится древний раскуроченный токарный станок – проблема траверсы с прижимом решена раз и навсегда. Из станины можно вырезать куски нужной конфигурации, выполненные из спецстали и отменной точности.

По количеству рабочих операций для изготовления оба прижима равноценны: резка, сверловка, сварка, фрезеровка. Материалоемкость нового прижима выше, чем старого; типоразмеров заготовок для обоих требуется по три. Но соотношение долговечности – как для описанных выше двух типов траверс.

Крепление к столу

Следующий момент – струбцины. Автор конструкции, безусловно, отчетливо представляет себе роль ребер жесткости, но вот хрупкость и быструю утомляемость сварных швов, похоже, упустил из виду. А рабочий ход траверсы дает переменное растягивающее усилие на струбцины при плечах рычага 10:1 и более. Если же струбцина порвется – работе конец, хоть бы все остальное идеально ровным осталось. Станок будет сам приподниматься, а не гнуть.

Почему бы вовсе не отказаться от струбцин? И щеки тогда не понадобятся, и сварка для того и другого. Как это сделать?

• Удлинить опорную балку в стороны за пределы стола.
• Выбрать по ее концам U-образные проушины.
• Крепить к столу болтами где-то М10 с фасонными гайками – лапами.

Второй вариант – отверстия в лапах без резьбы. Болты переворачиваются и натягиваются гайками-барашками. Немного дороже, но в работе удобнее.

Крепление траверсы

Тут возникает вопрос: а как же крепить траверсу, раз щек уже нет? Да и не нужны они. Во-первых, конструкция получается неразборной, а траверсу раз в год придется менять. Во-вторых, вспомним, нам нужна точность порядка 0,1 мм, иначе сгиб вздуется. Как скоро штырь разобьет простую «дырку» в щеке на большую величину? Вопрос риторический. И заодно прошу прощения у коллег-инженеров: я, конечно, знаю, что дырка – где-то у кого-то, а в металлообработке – отверстие.

Но как тогда крепить траверсу? Дверными петлями-бабочками; правая нижняя врезка на рис. Врезки они не требуют (придуманы специально для металлических дверей), и две таких петли держат дверь, бронированную от очереди из «калаша» или гранаты Ф-1. Чтобы поставить такую, нужны шестеро здоровых мужиков.

Что касается точности, то большинство петель-бабочек без труда выдерживают проверку «на чпок». Если быстро разнять петлю, то слышен чмокающий звук от замещающего образовавшийся при вытаскивании штыря вакуум воздуха. Т.е., подгонка деталей очень плотная, но вращаются легко.

Крепятся бабочки винтами с потайной головкой. Если посадить на железный сурик, траверса будет стоять нерушимо. Угол открывания – 160 градусов. Наверное, изобретатель петель-бабочек когда-то и самодельный листогиб делал. Шутка такая.

Сборка

Наконец, перед вами – листогиб в сборе:

Самодельный листогиб в сборе

1. опорная балка;
2. резьбовый (М10) маховик;
3. прижимная балка;
4. обрабатываемый лист;
5. струбцина (см. пред.);
6. траверса.

Здесь можно сделать всего одно замечание. Возможно, у автора конструкции валялись где-то в загашнике гайки-маховики, потому и поставил. На самом деле прижим, чтобы положить очередной лист, придется поднимать всего на 2-3 мм. Ну, на 30 мм, если нужно вынуть картину с уже отформованным на другой стороне фальцем. Шаг резьбы М10 помните? Т.е., не нужно долго крутить маховики, как у пушки при наводке. Достаточно гаек-барашков или даже обычных в приваренными воротками.

Примечание: после наварки воротков нужно обязательно прогнать резьбу «по полной» – зажав гайку в тисках, и первым, а потом вторым метчиком, или машинным однопроходным. От сварки резьбу так ведет, что ой…

Видео: пример готового самодельного листогиба

Зиг-машина

Ручная настольная зигмашина

Зиг-машина – это, разумеется, не робот в виде орущего Гитлера с протянутой рукой. Зиговочная машина (см. рис.) или зигмашина – устройство для зиговки, или зигования. А зиговка – вытягивание на листовых металлозаготовках отбортовок или специальных выбоин – зигов. Бортики жесткости на ведрах и тазиках видали? Это и есть зиги. Собственно машинки для краткости также часто называют зиговками

Зиговочные машины, как следует из определения, тоже относятся к разряду листогибочного оборудования, только специального. Бывают они электрическими или ручными. Последние настольными стационарными (на рис.) или переносными (мобильными), со струбциной. Такие можно носить с собой в сумке с инструментом.

Зигмашина – незаменимый помощник в жестяницко-кровельных работах. Зиговать можно не только круглые заготовки обечаек, но и листы. Попробуйте на самом лучшем ручном листогибе сделать отгиб под уже упоминавшийся двойной фальц. Зиговкой такой получается в один проход; при некоторой сноровке – прямо на крыше. Что еще можно получить зиговкой с помощью стандартных пар роликов, видно на следующем рисунке. Буквенные обозначения стандартные; они соответствуют виду производимой операции. Стоит же зиговка втрое-впятеро, а то и вдесятеро дешевле заводского ручного листогиба.

Зиговочные ролики

Видео: работа на зиг-машине

Что кому?

Подведем итог – какой кому листогиб лучше подойдет:

• Самодельщику-любителю – гибка подручными средствами, как описано, или самодельный ручной, если есть запас металлохлама и желание повозиться.
• Мастеру-универсалу на приработке, которому время от времени перепадают заказы по жести или кровле – самодельный ручной наподобие описанного плюс, если есть некоторый избыток средств – зигмашинка.
• Кровельщику или жестянщику – профессионалу, имеющему стабильный поток заказов – фирменный ручной с зигмашиной.
• Для массового производства профнастила, стандартных элементов кровли или листовых металлоконструкций – специализированное промышленное оборудование соответствующего назначения.

Примечание напоследок: для стабильных результатов работы при плотном потоке заказов полагаться на самодельный листогибочный станок все же не следует – металл в конструкции не тот, от усталости скоро поплывет.

Видео: простой листогиб – изготовление и применение

Содержание

1. Требования к изгибам
2. Классификация гибочных станков
3. Рекомендации самодельщикам
4. Как гнут трубы и профили?
5. Видео: ручной трубогиб
6. Об электроприводе
7. Итог
> Обсуждение

Если без воды и ни туды, и ни сюды, то без трубы вообще и ни туды, и ни сюды. По трубам не только текут вода, стоки, хладоагент. По трубам поступает газ, проходят коммуникации, тяги управления механизмами. В строительстве и ремонте нельзя обойтись без разного рода профилей, стандартных и фасонных. Все это нужно гнуть, и не как попало, а по форме и в размер. Можно ли сделать хороший профилегибочный станок своими руками? Можно, а как – посмотрим. Принципы изгибания труб и профилей одни и те же, т.к. труба – разновидность профиля.

Требования к изгибам

Прежде чем браться за принципы и конструкции, нужно знать, до какой степени трубы и профили можно изгибать. Изгиб на угол – это уже не изгиб, а надлом: нести нагрузку и пропускать поток он не способен. Требования к изгибам труб таковы:

• При толщине стенки трубы до 2 мм и диаметре d=5-20 мм минимально допустимый радиус изгиба R=4d; при d=20-35 мм R=5d; при d более 35 мм трубу гнуть нельзя, изгиб нужно делать сборным из секций.
• Если толщина стенки более 2 мм, то при d до 35 мм R=3d; d=35-60 мм R=4d и d=60-140 мм R=5d. Трубы еще шире гнуть опять же нельзя.
• Трубы особо тонкостенные, толстостенные и особо толстостенные гнуть нельзя.

Указанные значения касаются труб из конструкционной стали, латуни и титана. Для меди и металлопластика их можно принять такими же: малая прочность металла компенсируется его высокой пластичностью. Для алюминия значения минимального радиуса изгиба, выраженного в диаметрах трубы, нужно увеличить на единицу (если для стали R=4d, то для такого же алюминия будет R=5d), а для дюраля – не менее чем на 2 единицы. То же касается труб стальных хромированных и никелированных (хром и никель очень хрупки). Бронзовые трубы гнуть, как правило, нельзя, за исключением труб из бериллиевой бронзы. Кадмированные стальные трубы гнутся как обычные.

Примечание: у особо тонкостенных труб нормируется толщина стенки трубы в зависимости от диаметра просвета; скажем, при диаметре просвета в 5 мм стенка может быть 0,3; 0,4; 0,5 мм, а при диаметре просвета в 80 мм – 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0 мм. Для толстостенных и особо толстостенных труб нормируется отношение диаметра просвета к толщине стенки трубы 6-12,5 для толстостенных и менее 6 – для особо толстостенных.

Допустимые радиусы изгиба и его способы для профилей указываются в спецификациях на них. В первом приближении можно считать d равным НАИБОЛЬШЕМУ размеру сечения профиля. Важно знать, что нажим на профиль при изгибании должен быть на его сплошную или выпуклую сторону, иначе противоположная пойдет складками. Любой гибочный станок должен конструироваться и изготовляться с учетом этих обстоятельств.

Классификация гибочных станков

Не промышленные гибочные станки классифицируются по следующим признакам:

1. По способу изгибания – см. соотв. раздел.
2. По мобильности – стационарные, переносные и носимые.
3. По типу привода – ручной, электрический, гидравлический.
4. По кинематике передаточного механизма – толкатель, винт, шестерни, зубчатая рейка с храповиком.

Пояснения к п. 2: стационарный станок требует установки на прочной устойчивой опорной поверхности, слева на рис. Переносной (в центре) не дает реакции на опору и может быть установлен где угодно. Носимый кроме того и не дает момента отдачи, им можно пользоваться на весу, справа на рис.

Стационарный, переносной и носимый трубогибы

Примечание: торговое обозначение «мобильный гибочный станок» может обозначать любой, кроме стационарного на отдельном фундаменте. Поэтому при покупке руководствуйтесь приводимыми ниже сведениями, особенно что касается опорной поверхности. К примеру, ручным гидравлическим трубогибом на обычном столе пользоваться нельзя – качать рукоятку домкрата приходится со значительным усилием, и оно передается на стол.

Настольный гидравлический трубогиб с автомобильныи домкратом

Любой профилегиб может быть большим и маленьким, легким и тяжелым, предназначенным для тонкой и грубой работы, развивающим усилие в пару килограмм или несколько тонн. Взгляните на рис. слева: простейшая сварная рама, автомобильный домкрат, который не потерял пригодности для использования по прямому назначению. Такой самодельный профилегибочный станок поместится на верстаке, а гнуть им можно все, что в принципе гнется.

Рекомендации самодельщикам

Чтобы сделать профилегиб своими руками, который будет гнуть трубы с уголками, а не сам себя, нужно правильно подобрать по усилию изгибания размеры деталей станины. Предполагается, что изготовлена она будет из обычной конструкционной стали.

Толщину металла деталей станины следует брать не менее 1/6 диаметра изгибаемой трубы. К примеру, если нужно гнуть трубы до 35 мм, то металл станины нигде не должен быть тоньше 6 мм, иначе туда пойдет концентрация напряжений. Вспомним первейший из законов сопромата: где тонко, там рвется.

Толщина опорной плиты должна быть вдвое больше, так же как наименьшая толщина пуансона с матрицей. Диаметры роликов выбираются не менее трех диаметров трубы для изгибания прокатом, и по допустимому радиусу изгиба во всех остальных случаях.

Размеры полок уголка, из которого сваривается станина, должны быть не меньше трех диаметров трубы, а размер полки швеллера – не менее 2 его диаметров. Например, при тех же 35 мм максимум изгибаемых для станины нужен либо уголок 100х6, и это на пределе, либо швеллер 70х6.

Как гнут трубы и профили?

Пластичной изгибной деформации без надрыва вытянутых деталей, сплошных и полых, можно добиться такими способами:

1. выгибанием по шаблону;
2. выдавливанием;
3. прессованием;
4. прокаткой;
5. комбинированным способом – обкаткой по ложементу.

Лучковый трубогиб

По первому способу действует простейший и древнейший лучковый трубогиб, см. рис. Все, что для него нужно – круглая деревяшка, веревка, два прочных прутка или палки-воротка и хорошо прокаленный, а затем промытый песок. Песком набивают трубу, обстукивая молотком для усадки, а воротками закручивают веревку. Из изогнутой трубы песок выковыривают проволочным крючком.

Лучковый способ имеет существенный недостаток: практически на протяжении всего процесса изгибания векторы усилий на концах трубы имеют касательную к ее оси составляющую. Поэтому хорошей точности таким способом добиться невозможно, и в сегодняшних серийных трубогибах он не применяется.

При разовой работе без особых требований к точности лучковый трубогиб может выручить и в наши дни. Если требуется большой радиус изгиба, например, для дуг теплицы, шаблон делают из вбитых в деревянный щит штырей. Но для работ более точных и ответственных лучше поискать чертежи профилегибочного станка, а какая конструкция для какой цели лучше подходит, мы разберемся далее. Заодно посмотрим, какой из готовых покупных для чего годится.

Выдавливание

Выдавливание только внешне похоже на лучковое изгибание, вывернутое наизнанку. На самом деле выдавливание – прессовка без матрицы, одним пуансоном. Роль матрицы играют две жесткие опоры по концам изгиба: вращающиеся ролики или поворотные башмаки. Поэтому вектор усилия всегда перпендикулярен трубе и можно получить точный изгиб.

Выдавливание как способ гнутья хорошо тем, что никогда не дает складок, скорее труба порвется. Но для выдавливания нужно постепенно и плавно нарастающее усилие, чтобы металл изгибаемого профиля успевал течь, из-за чего в промышленности выдавливание применяется нечасто: мала производительность. Но в бытовых трубогибах превращается в достоинство неповоротливость ручной гидравлики и ее небольшая отдача на руку, позволяющая чувствовать материал, а компактный гидродомкрат дает усилие в тонны.

Ручной гидравлический трубогиб

Гидравлический профилегиб с ручным приводом – наиболее частое исполнение переносных мощных трубогибов (см. рис): вес – несколько кг, электропитание не требуется, а гнуть можно стальные трубы до 76-100 мм. Домкрат может быть как встроенным собственным, так и автомобильным; под него делают седло с оголовком. Радиус изгиба меняют заменой пуансона-башмака из комплектного набора.

Однако мобильный гидротрубогиб со сменными башмаками требует установки на прочную опору из-за существенного усилия отдачи, и нельзя получать фигурные изгибы. Поэтому выгибающие профилегибы применяются в основном для монтажа водопроводной и газовой разводки от магистрали до квартиры, а также в мастерских, производящих гнутые детали штучно или мелкой серией.

Часто используется мелкий давящий трубогиб для монтажа тонкостенных медных или металлопластиковых труб: такой ручной инструмент с реечно-храповой подачей пуансона размером чуть больше пассатижей, но тонкие трубы гнет очень точно. Особенно пригоден такой для монтажа сплит-систем, там из-за свойств хладоагента складки на трубках недопустимы.

Изгиб прессованием

При изгибании прессованием обрабатываемая деталь зажимается между не вращающимися пуансоном и матрицей. Сделать профилегиб – пресс также можно самому из обычных слесарных тисков, куска негодного тормозного барабана и половинки шкива: в губках тисков сверлят отверстия, нарезают в них резьбу и крепят на болтах пуансон с матрицей. Изгибание сводится к сдавливанию тисками; его точности много способствует консистентная смазка рабочих поверхностей. Важное условие – подобрать друг к другу по сечению матрицу с пуансоном, как показано на рисунке; особенно это важно для гнутья уголков.

Пуансоны и матрицы для изгибания прессованием

Точный изгиб прессом требует тщательной разработки профиля матрицы и пуансона с учетом остаточных деформаций металла детали. Но зато одним ударом штампа можно получить изгиб очень сложной конфигурации, поэтому гнутье прессованием применяется в основном в промышленности.

Изгиб прокаткой

При гнутье прокаткой деталь протаскивают между двумя опорными роликами и вращающимся роликом-пуансоном, подачу которого можно менять зубчатой рейкой с храповиком, гидравликой или винтом. Ручной профилегибочный станок такого типа – конструкция довольно сложная, см. рис. справа, и требует прочной опоры из-за больших усилий отдачи. Но прокатной профилегиб имеет следующие важные преимущества:

Ручной станок для изгибания прокаткой

• Высокая производительность – скорость ручного гнутья может быть до 3 м/мин и более.
• Капролактамовыми или фторопластовыми роликами с прямоугольными канавками можно гнуть тонкостенные профили сложного сечения, как показано на рис. слева.
• Скосом роликов, как показано стрелками там же, можно получать цилиндрические спирали.
• Меняя в процессе работы подачу пуансона, можно получать детали с переменным радиусом изгиба, в т.ч. плоские спирали.
• Комбинируя два последних способа, можно получать спирали конические и другие детали с пространственным изгибом.

Сложное гнутье в домашних условиях на прокатном (или еще – протяжном) профилегибе лучше всего получается при работе вдвоем: подручный крутит ворот протяжки, а мастер регулирует скос и подачу. Таким способом удается получать сложные большие пружины или декоративные детали, которые потом вполне сходят за высококачественную художественную ковку, и по соответствующей цене. В промышленности прокатные гибочные станки с микропроцессорным управлением также используются очень широко.

Профилегибочный станок с перекашиваемыми фторопластовыми роликами

Роликовая гибка

Роликовое изгибание – комбинация изгиба с прокаткой: ролик-пуансон обкатывается по закрепленной с одного конца трубе, прижимая ее к ролику-ложементу или башмаку. Поскольку коренной конец трубы закреплен неподвижно, касательная составляющая вектора усилия на нем не возникает, длинный рычаг дает возможность создать изгибающее усилие, сравнимое с гидравликой, а под катящимся пуансоном металл хорошо и быстро течет.

Роликовый трубогиб дает приемлемую точность и неплохую для ручной работы производительность: изгиб производится одним движением рычага. Но гнуть им можно только трубы – профили мнутся из-за неравномерного давления пуансона на поверхность детали, и металл начинает течь волнами.

Роликовый трубогиб для тонкостенных труб

Однако гнутье роликом стальных труб требует прочной опоры и значительных усилий, а гнутье мелких тонкостенных достаточно серьезного навыка: слишком быстро или резко дернув рычаг, можно трубку или сплющить, или погнать по ней складки. Опытные мастера с набитой рукой для монтажа сплитов, квартирного газа или металлопластика предпочитают пользоваться именно роликовыми мелкими трубогибами (см. рис. справа): по размерам и весу они лишь немногим больше реечно-храповых с выдавливанием, а производительность труда за счет скорости изгибания получается в 2-3 раза выше.

Видео: ручной трубогиб

Об электроприводе

Электрический трубогиб

Бытовой электрический профилегиб (см. рис) вовсе не машина для лентяев, как его иногда называют. Он имеет важное достоинство: не дает отдачи ни на опору, ни на руки, а усилие дает как гидравлический. Поэтому электрический гибочный станок можно поставить на мягкую землю, на ветхий пол веранды на даче и т.п.

Но его нужно подключить к электросети, а потребленную электроэнергию оплатить по тарифу. Кроме того, для пользования простым электрическим профилегибом необходим навык: отдачи на руку нет, не успел выключить – профиль пошел складками, или надломился, или потянулся.

Видео: самодельный профелегибочный станок с электроприводом

Итог

Теперь вы знаете о бытовых профилегибочных станках и инструменте все основное и существенное. Надеемся, что данный материал поможет вам выбрать сообразно цели использования конструкцию для самостоятельного изготовления или модель для покупки.