Ленточно-шлифовальный станок: изучаем и делаем своими руками

Ленточный шлифовальный станок используют в тех случаях, когда необходимо выполнить чистовую обработку деталей, то есть в качестве оборудования для осуществления финишных технологических операций. Чаще всего такие станки применяются в мебельной промышленности, с их помощью выполняют обработку деталей, изготовленных из древесины различных пород. Но использовать ленточно-шлифовальный станок можно и для обработки металлических деталей, для чего применяется лента с соответствующим абразивным материалом.

Области применения станка

Основными задачами, которые выполняет ленточный станок шлифовальной группы, являются: финишное выравнивание обрабатываемой поверхности, доведение уровня шероховатости поверхности до требуемого, доведение обрабатываемых поверхностей до уровня гладкости перед их покрытием лаком и другими отделочными материалами. Также ленточный станок применяется для устранения незначительных дефектов обрабатываемой поверхности: углублений, возвышений и заусенцев, обработки финишного покрытия: удаления наплывов грунтовки и лака, грата, шлифовки внутренних поверхностей, обработки закруглений на поверхности детали.

Вариант заводского производства, чертежи которого вполне можно использовать для создания аналогичного самодельного устройства.

Ленточный станок может быть использован для обработки деталей, изготовленных из различных материалов: древесины, простой и легированной стали, цветных металлов. Что удобно, обрабатывать при помощи ленточного станка можно детали, которые имеют различную форму: четырехугольную, круглую и плоскую. При помощи такого оборудования можно обрабатывать круглые и трубные детали, отличающиеся большим диаметром своего поперечного сечения.

Конструктивные особенности станка

Рабочим инструментом любого ленточного плоскошлифовального станка является лента, на поверхность которой нанесен абразивный порошок. Она выполнена в виде кольца и размещена между двумя вращающимися барабанами, один из которых является ведущим, а второй ведомым.

Рекомендации по направлению вращения ленты станка

Вращение на ведущий вал ленточного станка передается от электродвигателя, который соединен с ним при помощи ременной передачи. Скорость движения ленточного механизма можно регулировать, тем самым изменяя режимы обработки деталей. Лента плоскошлифовального станка может располагаться горизонтально или вертикально, а также под определенным углом, что допускают некоторые модели оборудования данной категории.

Выбирая модель ленточного шлифовального станка для обработки той или иной детали, важно учитывать длину поверхности, которую необходимо подвергнуть шлифовке. Намного удобнее обрабатывать на таких станках детали, длина поверхности которых меньше, чем длина абразивной ленты и рабочего стола. При соблюдении таких условий и качество обработки будет намного выше.

Самодельную версию станка не так уж и сложно реализовать в условиях домашней мастерской

Ленточный шлифовальный станок может иметь различное конструктивное исполнение: с подвижным и неподвижным рабочим столом, со свободной лентой. К отдельной категории относится широколенточное оборудование, особенность которого заключается в том, что их рабочий стол, являющийся одновременно и элементом подачи, изготовлен в форме гусеницы. В тех моделях оборудования, в конструкции которых предусмотрен рабочий стол, абразивная лента расположена в горизонтальной плоскости, а в оборудовании со свободной лентой, в котором рабочего стола не предусмотрено, она может иметь различное пространственное положение.

Обязательным конструктивным элементом любого ленточного шлифовального станка, в том числе и настольного, является вытяжное устройство, которое необходимо для удаления пыли, в большом количестве образующейся в процессе обработки. Как профессиональный, так и любой самодельный шлифовальный станок, использующийся в домашней мастерской или гараже, приводится в действие от электрического двигателя.

Принцип работы

К основным параметрам работы ленточного шлифовального станка относятся скорость подачи и усилие, с которым лента прижимается к обрабатываемой детали. Такие параметры, как степень зернистости абразивной ленты, следует выбирать в зависимости от того, из какого материала изготовлена обрабатываемая деталь, а также от степени шероховатости, которой должна обладать поверхность обработанного изделия.

Характеристики обрабатываемого материала, в частности, его твердость, в первую очередь влияют на то, с какой зернистостью следует выбирать абразивную ленту. Режимами обработки, которые напрямую связаны между собой, являются скорость подачи и усилие прижима ленты. Так, если проводить шлифование на большой скорости, но с незначительным усилием прижима абразивной ленты, то некоторые участки поверхности детали могут оказаться необработанными. Если же, наоборот, увеличить усилие прижима и снизить скорость подачи, то можно столкнуться с тем, что на отдельных участках обрабатываемой поверхности могут появиться прожоги и почернение материала.

Еще одна вариация станка — вид со стороны рабочей поверхности ленты

На результаты шлифовки оказывает влияние и то, насколько качественно склеена абразивная лента. Чтобы получить высокое качество обработки и не столкнуться со сбоями в работе ленточного станка, не следует использовать абразивные ленты, которые склеены неправильно или имеют надорванные края. При надевании ленты на валы оборудования следует располагать ее так, чтобы конец шва, лежащий внахлест, не задирался об поверхность обрабатываемой детали, а проскальзывал по ней. Подробнее о склеивании ленты в видео ниже.

Любой, в том числе ручной шлифовальный станок должен предусматривать возможность регулировки натяжения ленты, что обеспечивается за счет перемещения подвижного вала, который не является приводным. Натяжение ленты — очень важный параметр, при выборе которого следует руководствоваться правилом «золотой середины». Если ленту шлифовального станка натянуть слишком сильно, то это может привести к ее разрыву в процессе работы, а слишком слабое ее натяжение является причиной проскальзывания и, как следствие, ее чрезмерного нагрева. Основной характеристикой для определения степени натяжения ленты является стрела ее прогиба, которую замеряют при легком нажатии на ее поверхность в натянутом состоянии.

Ручной ленточный станок шлифовальной группы может обслуживаться одним оператором, который перемещает рабочий стол с обрабатываемой деталью и проворачивает его так, чтобы подвести под абразивную ленту все участки ее поверхности.

Как сделать ленточно-шлифовальный станок

Многие домашние мастера и профессионалы задаются вопросом, как изготовить шлифовальный станок своими руками. Причина возникновения такого вопроса достаточно проста: высокая стоимость серийного шлифовального оборудования, окупить которое при нерегулярном использовании не всем под силу. Для того чтобы сделать такое оборудование, понадобится несколько основных составляющих: электродвигатель, катки и надежная станина. Естественно, не будут лишними чертежи такого устройства или его фото. Также в конце статьи можно посмотреть ролики по сборке ленточного станка своими силами.

Двигатель для ленточного шлифовального оборудования найти несложно, его можно снять с отслужившей свой срок стиральной машинки. Станину придется сделать самостоятельно, для этого можно использовать лист металла с размерами 500х180х20 мм. Одну сторону станины следует обрезать очень ровно, так как к ней необходимо будет крепить площадку, на которой будет смонтирован электродвигатель. Площадку для электродвигателя также следует сделать из листа металла с размерами 180х160х10 мм. Такую площадку нужно закрепить к станине очень надежно при помощи нескольких болтов.

Еще один вариант исполнения станины

Эффективность ленточного шлифовального станка напрямую зависит от характеристики электродвигателя, который на нем установлен. Если вы собрались сделать шлифовальный станок своими руками, то вам вполне подойдет электродвигатель с мощностью 2,5–3 кВт, развивающий порядка 1500 оборотов в минуту. Для того чтобы при использовании такого двигателя шлифовальная лента перемещалась со скоростью 20 м/с, барабаны должны иметь диаметр порядка 200 мм. Что удобно, если подобрать двигатель с такими характеристиками, то вам не потребуется делать редуктор для своего шлифовального станка.

Ведущий вал соединяется с валом электродвигателя напрямую, а второй — ведомый — должен свободно вращаться на оси, которую устанавливают в подшипниковые узлы. Чтобы абразивная лента более плавно касалась поверхности обрабатываемой детали, участок станины, на котором устанавливается ведомый вал, следует выполнить с небольшим скосом.

Сделать валы для ленточного шлифовального станка с минимальными финансовыми затратами можно из плиты ДСП. Просто нарезаете из такой плиты квадратные заготовки размером 200х200 мм, сверлите в них центральные отверстия и пакетом с суммарной толщиной 240 мм насаживаете их на ось. После этого вам останется только проточить полученный пакет и сделать из него круглый вал с диаметром порядка 200 мм.

Чертежи и подробный разбор некоторых деталей станка, выполненного из дерева.

Ленточно-шлифовальный станок из дерева (нажмите, чтобы увеличить)

Чтобы лента располагалась строго посередине вала, диаметр его центральной части должен быть на 2–3 мм больше, чем по краям. А чтобы исключить проскальзывание ленты на барабане, необходимо намотать на него слой тонкой резины, для чего можно использовать старую шину от велосипедного колеса, предварительно разрезав ее вдоль всей ее длины.

Шлифовальная лента для такого станка, оптимальная ширина которой должна соответствовать 200 мм, делается из обычного наждачного полотна. Стандартное полотно разрезается на полосы требуемой ширины, а из них уже клеится абразивная лента. Следует иметь в виду, что материал клеится встык, для этого с обратной стороны подкладывается плотная материя, которая и укрепит полученный шов. На свойства такого шва большое влияние оказывает клей, он должен быть очень качественным, тогда материал не порвется по шву после недолгого использования.

Еще несколько вариантов изготовления ленточно-шлифовальных станков можно увидеть на видео ниже.

На самодельном ленточном шлифовальном станке можно не только обрабатывать изделия из древесины, но и использовать его для заточки различного инструмента: стамесок, секаторов, ножей, топоров и др. Кроме этого, на таких станках можно обрабатывать детали, которые имеют криволинейную поверхность.

Бюджетный ленточный шлифовальный станок

Я уже несколько лет занимаюсь изготовлением ножей, и всегда использую в своем деле 2,5 x 60 см и 10 х 90 см ленточные шлифовальные станки. На протяжении долгого времени мне хотелось приобрести еще одни, с шириной ленты 5 см, так как это упростило бы мне работу. Так как такая покупка была бы накладной, я решил сделать его самостоятельно.

Проблемы при проектировании будущего станка:
Необходимо было преодолеть три ограничения. Во-первых, по месту не было ленты шириной 10 см, ее можно было заказать только по интернету. Для меня этот вариант казался не очень приемлемым, так как нет большего разочарования, чем обнаружить, что лента износилась и требует замены, а вам приходится ждать неделю или две пока придет новая. Во-вторых, существовала проблема с роликами. Я искал, но не мог найти подходящие для 10 см ленты. В-третьих, мотор. Для ленточного шлифовального станка нужен довольно мощный электродвигатель, а я не хотел излишне тратиться на этот проект. Лучшим вариантом для меня было использование бывшего в употреблении мотора.

Решения проблем проектирования:
Первая проблема с лентой нашла простое решение. Так как ремень 20 х 90 см находился в свободной продаже в строительных магазинах по сносной цене, я мог из него сделать два по 10 см. Это накладывало ограничения на размеры моего станка, но из-за ценовой эффективности, этот вариант был наилучшим. Вторая проблема решалась при помощи токарного станка. Для этого я посмотрел видео в интернете, и понял, что могу сам изготовить нужные мне ролики. С мотором задача была посложней. В гараже у меня лежало несколько электродвигателей, но по некоторым причинам пришлось от них отказаться. Наконец, я свой выбор остановил на старом станке для резки плитки, в котором был установлен 6-амперный электромотор. На тот момент я осознавал, что данной мощности может быть маловато. Но так как работа была на стадии эксперимента, я решил сначала добиться рабочего варианта станка, а мотор можно будет заменить позже. На самом деле, для небольшого объема работы мотор подходит. Но если вы собираетесь производить на нем более интенсивное шлифование, я бы рекомендовал 12-амперный минимум.

В конце концов было интересно поэкспериментировать. И я подумал, что будет полезно поделиться станком для изготовления ножей, при этом не тратя большого количества денег.

Инструменты и материалы

Инструменты:

• Угловая шлифовальная машина с отрезными дисками.
• Дрель и сверла.
• Гаечные ключи на 11, 12 и 19.
• Токарный станок.
• Тиски.

Материалы:

• Электродвигатель (минимум 6 А, или рекомендуемый на 12 А).
• Различные подшипники.
• Гайки, болты, шайбы, стопорные шайбы различных размеров.
• Металлический уголок.
• Шлифовальная лента 20 см.
• 10 см шкивы.
• Мощная пружина.
• Стальная планка 4 х 20 см.
• Брус 2,5 х 10 х 10 см из дерева или МДФ.

Электромотор для станка

У меня был выбор из нескольких моторов, но у электродвигателя, который стоял на станке для резки плитки был более подходящий кожух. В некоторой степени работа над станком походила на эксперимент, потому что я не был уверен в достаточной мощности мотора. Поэтому я остановился на модульном решении с рамой для ленточного механизма в качестве единого элемента, которую можно снять и переставить на более мощную основу. Скорость вращения мотора меня вполне устраивала, но беспокоило, что 6 А даст слабую мощность. После небольшого испытания, я увидел, что для простой работы данный электродвигатель подходил, но для более интенсивной работы, нужно выбрать что-то помощнее. При проектировании вашего станка, на этот момент обратить внимание.

Как я упоминал, кожух у электродвигателя был очень подходящим, так как позволял создать вертикальный станок, который будет легко перемещать.

Сначала нужно его высвободить, сняв рабочий стол, пилу, защиту, поддон для воды, оставив лишь электродвигатель. Еще одним преимуществом использования данного мотора был сердечник с резьбой и гайкой для фиксирования пилы, что позволяло установить шкив без использования шпонки (что такое шпонка, я объясню позже).

Так как у меня был в наличии слишком широкий шкив, я решил использовать крупные прижимные шайбы, которыми обычно закрепляют пилу, перевернув одну обратной стороной, чтобы между ними оказался клиновидный желоб. Я обнаружил, что пространство между ними слишком узкое, и, чтобы его расширить, поставил между ними стопорную шайбу. Преимущество в данном способе заключается в том, что у прижимных шайб есть плоский край, который фиксируется с плоским краем для одновременного вращения с сердечником.

Ремень

Приводной ремень я использовал 7 х 500 мм. Можно использовать стандартный 12 мм, но тонкий более гибкий, и он будет меньше нагружать мотор. Ему ведь не нужно вращать шлифовальный круг.

Устройство ленточного шлифовального станка

Устройство простое. Электродвигатель приводит в движение ремень, который вращает «главный» шкив 10 х 5 см, приводящий в движение абразивную ленту. Еще один шкив 8 х 5 см расположен на 40 см выше главного и на 15 см сзади него и крепится на подшипнике. Третий 8 х 5 см шкив вращается на рычаге, и выступает в качестве натяжного ролика, туго удерживая абразивную ленту. На другой стороне рычаг пружиной крепится к раме.

Определение типа привода

Главным вопросом было вращать главный шкив непосредственно электромотором или при помощи дополнительного шкива и приводного ремня. Прежде всего, я выбрал ременную передачу потому, что я хотел, чтобы у меня оставалась возможность замены двигателя на более мощный, однако, была еще одна причина. Когда вы производите интенсивную обработку металла, есть риск столкнуться с некоторыми проблемами. Ременная передача в таких случаях будет проскальзывать, в то время как прямой привод создаст большие проблемы. С ремнем устройство будет более безопасным.

Изготовление рамы и ее установка

Важно упомянуть, что использование металлического уголка в качестве рамы может иметь как преимущества, так и недостатки. Очевидным преимуществом является то, что его удобно собирать, как конструктор в детстве. Но главный недостаток – он крепкий только в двух направлениях, но слаб при скручивании. А значит, нужно учитывать эту слабость и просчитать, какой крутящий момент может передаваться от шкивов на раму, и компенсировать его при помощи дополнительных перемычек.

Резка:
Для резки уголка можно использовать ножовку, но угловая шлифовальная машина с отрезным диском сделают дело быстрее. После того, как отрезали все элементы, я бы рекомендовал зашлифовать все их острые края, чтобы не порезаться во время сборки. Отверстия можно просверлить при помощи обычной дрели и смазочно-охлаждающей жидкости.

Главный ролик

Главный ролик – это наиболее важная деталь проекта, так как он получает крутящий момент от мотора и передает его на ленту. Для его крепления я использовал старую втулку, но рекомендую вместо этого использовать подшипник. Втулки справляются со своей задачей, но они постоянно перегреваются и требуют регулярной смазки. Более того, они могут разбрасывать грязную смазку, что раздражает во время работы.

Вал:
По сторонам вала есть резьба с разным направлением, чтобы при вращении крепежные болты не откручивались. Если вы обрежете одну сторону с резьбой, как это сделал я, оставьте ту, которая идет против часовой стрелки, иначе вам придется сделать контровочный болт (я опишу, как его сделать позже) и шплинт. На обрезанный край будет надеваться главный шкив.

Шкив:
Продолжая тему повторного использования, я нашел у себя старый шкив с другого проекта. К сожалению, я его подготовил под резьбовой штифт, на котором он должен был держаться, но, на самом деле, это не проблема. В этом шкиве я сделал прямоугольный вырез. Затем при помощи угловой шлифмашины я прорезал паз на конце вала. Разместив шпонку в отверстии, образованном пазом вала и прямоугольным вырезом шкива, я надежно зафиксировал их относительно друг друга.

Изготовление роликов для шлифовального станка

Я сделал ролики из нескольких отрезков древесины твердой породы толщиной 2,5 см. Но можно использовать МДФ, фанеру или другой материал. При укладывании слоев нужно делать так, чтобы волокна располагались перпендикулярно, это придаст роликам дополнительную прочность и слои не расколются.

Необходимо изготовить три ролика: главный ролик, верхний ролик и натяжной ролик. Главный ролик сделан из двух 13 х 13 см кусков толщиной 2,5 см. Верхний и натяжной ролики из двух кусков древесины размером 10 х 10 см.

Процесс:
Начните со склеивания пар 13 см и 10 см кусков древесины, зажав их струбцинами. После высыхания клея, обрежьте углы при помощи торцовочной пилы, затем отыщите центр каждой детали. Закрепите их в токарном станке и обрабатывайте, пока их размеры не станут 5 х 10 см и 5 х 8 см.

Верхний и натяжной ролики:
Далее необходимо установить подшипники в роликах размером 5 х 8 см. Выберете корончатое или перовое сверло, и в центре высверлите углубление на ширину подшипника. Внутренне кольцо подшипника должно свободно вращаться, поэтому нужно высверлить отверстие, проходящее насквозь ролика через внутреннее кольцо подшипника. Это позволит болту пройти насквозь с минимальным отверстием.

Главный ролик:
Эта деталь делается немного по-другому. На нем нет подшипников, однако если вал выходит из ролика меньше чем на 5 см, нужно будет сточить ролик по ширине. Измерьте диаметр вала и в центре ролика нужно высверлить такое же отверстие. Попробуйте вставить вал, он должен крепко держаться, иначе ролик будет трясти.

Скрепление роликов болтами

Далее следует скрепить две половины роликов болтами, не стоит полагаться лишь на клей. Помните, что головки болтов нужно утопить в дереве, так как ролик вращается в непосредственной близости с рамой.

Рычаг натяжения

Рычаг изготовлен из металлической планки размером 10 х 30 х 200 мм с закругленными краями. В ней необходимо высверлить довольно крупные отверстия, поэтому я рекомендую для этого использовать сверлильный станок и много смазки. Всего понадобиться 4 отверстия. Первое в точке вращения. Он находится не в центре планки, а на 8 см от ее края. Второе отверстие будет находится на краю, ближнем к точке вращения. Оно будет служить для крепления пружины. Два дополнительных отверстия нужно высверлить на противоположном конце, приблизительно 5 см друг от друга. Они должны быть немного шире в диаметре, так как будут использоваться для настройки, о которой я расскажу далее.

Когда все отверстия сделаны, можно закреплять плечо на вертикальном уголке между верхним роликом и основой. Конец, на котором будет крепиться пружина, направлен в сторону главного ролика. Он должен свободно вращаться, поэтому я рекомендую использовать для крепления две гайки, основную закрутив не до конца, а вторую используя в качестве контргайки.

Установка роликов

Верхний ролик крепится статично, и должен четко находится в одной плоскости вместе с натяжным роликом и главным роликом. Можно сделать все на глаз, но я рекомендую хорошо все проверить уровнем. Для выравнивания ролика можно добавить шайбу, или, если ее мало, – болт. Они вставляются между рамой и роликом.

Не нужно полностью устанавливать натяжной ролик. Нужно еще сделать стабилизирующее приспособление.

Стабилизация ленты

Износы на роликов или неровная их поверхность могут привести к тому, что во время работы абразивная лента постепенно сойдет с них. Стабилизирующее приспособление – это устройство на натяжном ролике, которое позволяет ему быть под углом, обеспечивающим удержание абразивной ленты по центру. Его устройство намного проще, чем оно выглядит, и состоит из фиксирующего болта, немного свободного хода натяжного ролика и регулирующего болта.

Сверление отверстий в болтах:
Для этой цели я изготовил приспособление, в виде клиновидного выреза в доске, которое поможет в момент сверления удерживать болт на месте. Можно сделать это и вручную, но я не рекомендую.

Фиксирующий болт

Фиксирующий болт, это простой болт с высверленным в нем отверстием, и который устанавливается на планку через широкое отверстие, которое находится ближе к точке вращения рычага. Так как он расположен между рычагом и роликом, его головку нужно сточить, чтобы ролик его не цеплял. Болт должен быть закреплен, как показано на рисунке.

Болт, на котором крепится ролик

Его нужно немного ослабить, чтобы натяжной ролик имел небольшой люфт. Но чтобы он не раскрутился, нужно изготовить корончатую гайку. Для этого нужно лишь сделать надрезы на гранях обычной гайки, чтобы она выглядела, как корона. В самом болте будет два высверленных отверстия: одно для регулирующего болта, и оно будет выравнено в линию с отверстием фиксирующего болта, и другое для фиксирования корончатой гайки с помощью шплинта.

Болт для настройки:
После того, как натяжной ролик поставлен на свое место, можно установить регулирующий болт, который будет проходить сквозь отверстия фиксирующего болта и болта, на котором вращается натяжной ролик. Система работает, когда затягиваешь регулировочный болт, заставляя ось вращения натяжного ролика сместить угол вращения наружу, таким образом заставляя ленту стремится ближе к механизму. Пружина с другого конца рычага регулирует натяжение в противоположном направлении. Я рекомендую закрепить регулировочный болт контргайкой, так как вибрации могут ослабить его.

Примечание: Можно добавить пружину с обратной стороны натяжного ролика, но я не нашел причин, почему это стоит делать. Небольшим преимуществом будет то, что таким образом ролик, будет иметь меньший люфт. Но добавлю, что я этого не делал, и никаких проблем у меня не возникло.

Завершение работы по изготовлению станка своими руками

Когда все сделано, нужно еще раз проверить все болты, и убедиться, что механизм стабилизации собран правильно. Затем нужно включить приспособление в первый раз, что может быть страшновато. Как-будто управляешь автомобилем, где рулевое колесо и трансмиссия не работают. Я рекомендую на очень короткое время включать и выключать мотор, чтобы станок не вращался на полную мощь.

На самом деле, для меня самой сложной частью оказалась настройка пружины. Если будет натягивать слишком сильно, то лента не сможет вращаться. Слишком слабо – и ее невозможно удержать, она слетает, что само по себе опасно.

Вот и все. У вас должен получиться приличный ленточный шлифовальный станок средней мощности, который по желанию можно преобразовать в более мощный.

Надеюсь вам понравился этот мастер-класс. Спасибо за внимание.
Original article in English