Фрезерные станки с ЧПУ обеспечивают не только качественную и быструю обработку заготовок из различных материалов, но ещё и способны наносить чёткий и качественный узор гравировки на поверхности изделий. Причём гравировка может представлять собой сложный узор — в том числе объёмный.
Естественно, как и для всякой обработки, получение качественного результата зависит от соблюдения ряда технологических требований. Современные фрезерные станки с ЧПУ обладают высокой точностью, но их «способности» бесполезны, если не применяются правильно. Залогом успеха выполнения качественной гравировки являются три основные составляющие:
- правильно выбранный режущий инструмент;
- грамотно составленная управляющая программа;
- характеристики конкретной обрабатываемой заготовки.
Рассмотрим особенности качественной гравировки на примере обработки акриловых заготовок.
Особенности механической обработки акрила
Как известно, акрил является синтетическим полимерным материалом (разновидностью пластмассы) с «короткой» молекулярной цепочкой. Достаточно прочный и эластичный, акрил находит очень широкое применение в различных сферах производства. Одним из главных свойство акрила является его оптическая прозрачность (недаром акрил ещё называют органическим стеклом). При этом акрил почти в два раза легче обычного стекла, и проще в механической обработке.
Поверхность акрила обладает достаточной степенью гладкости, что и делает его привлекательным в качестве материала для высококачественной гравировки. Однако акриловая заготовка крайне чувствительна к царапинам и сколам. Для заготовок большого размера эта особенность значительно затрудняет крепление на рабочем столе (риск повредить поверхность при зажиме струбцинами). Поэтому эффективная обработка акриловых плит на фрезерных станках с ЧПУ часто требует наличие системы крепления «вакуумный стол».
Другой особенностью акрила является его податливость и расплавление при повышении температуры свыше 100 °С. Это приводит к тому, что при сравнительно высокой скорости фрезерования (подача 500-700 мм/мин, частота вращения шпинделя 18000 об/мин) образующаяся стружка плавится, слипается и «намертво» забивает спиральные канавки фрезы. Особенно сильно это явление проявляется при «тупом» инструменте, когда температура в зоне резания значительно повышается. Эффект забивания инструмента стружкой крайне неприятен именно при гравировки акриловых поверхностей — особенно когда узор состоит из мелких деталей.
Способом устранения налипания стружки является снижение скорости обработки и/или применение системы охлаждения фрезы. Следует, однако, заметить, что при использовании системы «вакуумный стол» (как описано выше) применение СОЖ может быть затруднено. Особенностью гравировки акрила также является небольшая рекомендуемая глубина узора (хотя относительная глубина зависит от размеров изображения в целом).
Для получения качественного узора острота режущих кромок фрезы должна быть очень высокой — изношенный или переточенный (с испорченной геометрией) режущий инструмент приводит к гарантированной порче заготовки. При налипании и/или наплавлении стружки на режущие кромки фрезы и зашлаковывания инструмента можно попытаться изменить направление вращение (с отведения стружки «вверх» на отведение «вниз» — или наоборот). Этот же способ помогает обеспечить высокое качество обработки краёв заготовки (такая задачи встречается при гравировке изображений на всю площадь заготовки или предварительном раскрое заготовки на том же оборудовании).
Управляющая программа для гравировки
Фрезерный станок с ЧПУ осуществляет обработку в автоматическом режиме по заданной программе. Следовательно, правильное составление управляющей программы и её оптимизация будут в значительной степени определять качество готового изделия. Первое на что следует обратить внимание — это исходный эскиз на гравировку. Независимо от того, гравируется ли «плоский» рисунок или 3D-изображение, основой управляющей программы будет двухмерный эскиз. Такой эскиз может быть создан в различных программах (как чертёжных, так и графических), или оцифрован путём сканирования с реального изделия (или бумажного изображения).
При этом разные программы для работы с графикой неодинаково задают параметры кривых линий. Замечено, что ряд пакетов (в частности «3D Max») строит излишне детализированные кривые. В результате импортированные в САМ-среду изображения (без дополнительной обработки) при отправке на станок дают «ступенчатый» узор гравировки на акриле. К сожалению, этот недостаток оказывается заметен лишь при фактическом выполнении гравировке на заготовке — хотя «ступеньки» и общий вид узора плохого качества можно различить и при симуляции обработки.
Для устранения этой особенности необходима перерисовка узора векторами непосредственно в CAM-среде (той самой, где создаётся маршрут движения режущего инструмента). А также обязательное использование визуализации обработки — для исключения ошибок гравировки ещё до фактического запуска фрезерного станка.
Ещё одним важным моментом при создании управляющих программ является сохранение файлов (которые загружаются в память контроллера ЧПУ фрезерного станка) в специальном постпроцессоре. Для получения качественной гравировки (по акрилу в том числе) такой постпроцессор должен поддерживать круговую интерполяцию. Это особенно важно при гравировки сложных 3D-изображений.
Специальные акриловые заготовки под гравировку
Для высококачественной гравировки на фрезерном станке с ЧПУ выпускаются специальные двухслойные заготовки из акрила. Они представляют собой панели из двух разнородных пластиков, отличающихся также по цвету. При гравировке такой заготовки образуется чёткий контраст узора между частично срезанным верхним слоем и нетронутым нижним (другого цвета). В результате изображение даже очень малого размера получается отличного качества и высочайшей чёткости. Например текст получается хорошо различимым даже при площади символов всего в 1,5 мм2. А это гарантирует привлекательный внешний вид любого узора гравировки на акриловой заготовке.