Современные фрезерно-гравировальные станки прекрасно справляются с обработкой заготовок из различных материалов. И если гравировка деревянных или стеклянных (а равно и пластиковых изделий) как правило, нацелена на создание сложных объёмных рельефов больших размеров с глубокой резьбой, то гравировка мягких цветных металлов в основном требуется для изготовления небольших изделий — монет, значков, сувенирных фигурок, брелоков и т. п. Следовательно, при гравировке цветных металлов основной проблемой является обеспечение чёткой обработки мелких деталей изображения.
В простейшем случае латунь представляет собой двухкомпонентный сплав меди и цинка. Более распространённым вариантом латуни является многокомпонентный сплав с добавлением различных легирующих материалов (чаще всего это олово, никель, свинец, марганец, железо и др.). Ещё в 19-м веке латунь широко использовалась в России и Европе как «заменитель» золота. В самом деле, желтоватый оттенок делает латунь похожей на благородный металл. Именно это свойство — привлекательный внешний вид — определило широкое распространение латуни как материала для сувенирной индустрии. На самом деле латунь используется гораздо шире — в деталях машин, в химической промышленности, в приборостроении и т. п.
Инструмент и приспособления для гравировки латуни
Для уверенной гравировки заготовок из латуни необходимо соблюсти ряд требований. Во-первых, нужен «правильный» режущий инструмент. При этом гравер должен не просто иметь нужный диаметр и угол заточки режущего клина, но и обеспечивать достаточный ресурс, поскольку латунь является твёрдым материалом (к примеру, в сравнении с деревом или пластиком). По этой же причине фрезерно-гравировальный станок с ЧПУ должен иметь мощный шпиндель — иначе в процессе обработки латуни придётся выбирать «щадящие» режимы, что скажется не только на качестве, но и на увеличении времени гравировки (а значит, затратах на процесс обработки в целом).
Для гравировки латуни используются фрезы или граверы с различным углом заточки (30 гр., 45 гр., 90 гр.). Черновая обработка осуществляется гравером Ø3-6 мм, чистовая — Ø1 мм. Однако следует учесть, что гравировка — это лишь часть технологической цепочки. Если в процессе обработки требуется, к примеру, обрезать заготовку по контуру — гравера в качестве инструмента будет недостаточно. Более того, не каждая модель фрезерно-гравировального станка будет способна на такую силовую операцию (к примеру, настольный гравер со шпинделем мощностью до 1 кВт наверняка не справиться).
С целью ускорения процесса обработки при сохранении высокого качества готовых изделий, гравировку латуни рекомендуется проводит с применением СОЖ. В этом случае режимы обработки можно применить следующие:
- черновое фрезерование — концевая фреза диаметром 3-6 мм, подача 12 мм/с (или более при наличии твёрдосплавного инструмента), частота вращения шпинделя 12000 об/мин;
- чистовой этап — фреза радиусная Ø3 мм, подача 10 мм/с.
Другой неотъемлемой составляющей обеспечения качества гравировки являются крепёжные приспособления. Как известно из теории, обработка материалов резанием осуществляется путём воздействия острого клина инструмента (фрезы или резца) на заготовку. Под действием силы резания притяжение между молекулами нарушается — в результате пласты материала скалываются и отводятся как стружка. Однако для «локализации» сил резания непосредственно в зоне обработки, возникающий реактивный момент (стремящийся вывернуть всю заготовку) следует уравновесить. Чтобы достичь этого, требуется надёжное закрепление. При гравировке заготовок небольшого размера бывает довольно трудно обеспечить их плотный прижим к рабочему столу фрезерного станка с ЧПУ. Для этого могут использоваться специальные приспособления-кондукторы, точность базирования которых будет играть решающую роль на пути к обеспечению желаемого качества готового изделия.
Особенности материала заготовки
Без лакокрасочного покрытия латунь довольно быстро темнеет при контакте с атмосферным воздухом. Этот эффект, однако, выражен не столь ярко как, например, у меди. Однако для придания сувенирным изделиям из латуни «свежего блеска» всё же рекомендуется финишное покрытие лаком.
Практика показывает, что при гравировке, латунь очень чувствительна к качеству отливки. В зависимости от конкретной марки латуни, заготовка может иметь неравномерную твёрдость. Такая особенность приводит к дефектам узора — особенно при гравировке изображения с большим количеством мелких деталей.
Некоторые марки латуни содержат довольно значительный процент свинца. Это снижает прочность материала. Однако стружка такой латуни отличается хрупкостью и гораздо лучше отводится, что существенно облегчает процесс обработки резанием.
Распространённые дефекты обработки
Часто по окончании гравировки на поверхности готового изделия из латуни отчётливо различимы «полоски». Такие следы могут появляться по ряду причин:
- несоосность фрезерного станка и/или значительные собственные биения фрезы/гравера (характерным признаком этого являются «концентрические» следы на поверхности латуни);
- «отжим» фрезы (проявляется при низкой собственной жёсткости фрезерного станка и/или ненадёжном креплении заготовки на рабочем столе);
- нарушение геометрии фрезы (к примеру, неравномерный износ режущей части);
- неправильный выбор режимов обработки;
- ошибка установки шага инструмента. Например, при радиусе фрезы R0,25 мм полоски на латуни образуются при шаге 0,1 мм и пропадают при шаге 0,05 мм. Однако при этом вдвое увеличивается время обработки!
При незначительном дефекте рельефа готовое изделие можно отполировать ручной бормашиной, а затем (в случае необходимости) — на полировальном станке. Сразу использовать полировальный станок не рекомендуется — из-за риска «зализать» узор гравировки с потерей чёткости. Также не рекомендуется обрабатывать латунные гравировки наждачной бумагой (даже «нулёвкой») — такой способ крайне малоэффективен.