Гравировка является очень распространённым способом нанесения изображений на поверхность изделий из различного материала. Искусство гравировки зародилось очень давно и долгое время практиковалось как ремесло — любое изображение наносилось вручную, что требовало больших трудозатрат, а качество целиком зависело от искусности конкретного резчика. С появлением автоматического станочного оборудования с ЧПУ стало возможным осуществлять гравировку в промышленных масштабах. Причём качество готовых изделий не уступало, а даже превосходило «ручную» гравировку.
Фрезерный станок с ЧПУ способен гравировать изделия из древесины, металла, пластика, органического стекла, камня и пр. Поскольку в качестве основы управляющей программы для фрезерного оборудования с ЧПУ используется графический эскиз, появляется возможность воплощать в материале практически любые наработки дизайнеров. При этом режущий инструмент, имеющий как минимум три степени свободы (что характерно даже для моделей фрезерных станков с ЧПУ «начального уровня») может наносить сложнейший узор — вплоть до гравировки объёмной художественной резьбы!
Способы нанесения гравировки
Вне зависимости от материала обрабатываемой заготовки, гравировка выполняется путём врезания инструмента вглубь поверхности изделия. При использовании фрезерного станка с ЧПУ, режущим инструментом обычно является конусная фреза (со сферическим наконечником) или специальные граверы с разным углом заточки (в том числе V-образные — для гравировки текста). Гравировка может осуществляться двумя способами: либо снятием тонкого слоя материала только вдоль траектории движения инструмента (в таком случае узор получается заглублённым), либо путём обработки значительной площади заготовки — в этом случае за счёт углубления «фона» рельеф рисунка получается выпуклым.
В зависимости от материала заготовки, гравировка может не подвергаться финишной обработке (к примеру, для металла или композитных панелей), а может требовать покрытия поверхности лаком (в основном для деревянных заготовок). При этом окраска поверхности гравируемых изделий может использоваться не только в качестве защитного покрытия, но и быть неотъемлемым элементом дизайна.
Способы гравировки «заподлицо»
Есть много случаев, когда гравируемое изделие должно иметь гладкую поверхность. К примеру, гардеробные номерки или таблички от ячеек в камерах хранения супермаркетов. Для них не желателен выступающий или заглубленный рельеф, так как со временем, от частого использования, он будет покрываться грязью и быстро потеряет эстетичный вид. То же относится и к эксклюзивным дорогим изделиям — гравировка должна быть выполнена «раз и навсегда», без изменения узора со временем.
Самым простым способом гравировки «заподлицо» является нанесение узора на заготовку (вручную или на фрезерном станке с ЧПУ), а затем сплошная «заливка» поверхности лаком, эпоксидной смолой или специальной мастикой — с последующей финишной шлифовкой. Недостатки подобного метода очевидны. Во-первых, финишная шлифовка может повредить рельеф — особенно сложную резьбу с множеством деталей. А во-вторых, в случае очень тонких канавок рельефа, наполнитель (та же мастика или эпоксидная смола) может лечь очень неровно — и полностью испортить готовое изделие, в которое уже вложено масса труда!
Более продуктивным является способ нанесения гравировки «заподлицо». В этом случае поверхность изделия получается абсолютно гладкой, однако рельеф гравировки очень хорошо различим визуально.
Алгоритм нанесения сплошной окраски на гравируемый рельеф
Способов нанесения качественной окраски на готовый рельеф (т. н. «затирка гравировки») существует довольно много. Предлагаемый ниже вариант предпочтителен тем, что не просто обеспечивает качественный и долговечный результат гравировки, но и является технологичным и удобным в обработке.
В качестве примера рассмотрено изготовление номерных табличек из оргстекла. Для сплошной заливки рельефа красителем необходимо:
- выполнить гравировку рельефа, но не вырезать номерки из общей матрицы заготовки;
- без раскрепления заготовки, прямо на столе фрезерного станка, втирать ракелем акриловую шпатлёвку (поверх рельефа гравировки), шпатлевку можно предварительно оттонировать, придав необходимый оттенок;
- после просушки (по-прежнему без раскрепления заготовки!) удалить остатки шпатлёвки и разводы от ракеля;
- запустить программу обработки для вырезания каждого номерка по контуру.
В результате следования такой несложной технологии, получаются изделия с очень аккуратной, сплошной окраской «заподлицо» без малейших погрешностей и разводов! При этом окраска номерков до их вырезки из единой матрицы заготовки значительно облегчает процесс изготовления (наносить краску легче на большую поверхность листа, а не на отдельные изделия).
Особенности гравировки заготовок из различного материала
Как правило, при гравировке изображений не приходится особенно рассчитывать на финишное исправление различных «огрехов» (путём шлифовки, полировки и т. п.), т. к. любая обработка готового рельефа может повредить тонкую структуру резьбы. Поэтому, выполнение гравировки следует изначально планировать так, чтобы итоговый результат получался хорошего, «окончательного» качества. Процесс обработки также ограничивает то, что гравировка некоторых материалов (особенно цветных металлов) осуществляется на очень небольшую глубину (порядка 0,5 мм). И в один этап — без «чистового фрезерования». Именно поэтому так важно сразу же получить нужное качество гравировки.
Состояние поверхности после обработки резанием зависит от применяемого инструмента, режимов обработки и качества сомой заготовки. Как отмечалось выше, при гравировке номенклатура режущего инструмента (фреза или гравер) весьма ограничена, как и параметры режимов обработки. Однако получить готовую поверхность нужного качества можно. Для этого следует изначально брать специализированные заготовки.
Так для гравировки латуни поставляются специальные шлифованные листы (в том числе большого формата). При нанесении рельефа на такую поверхность впадины и «нетронутые» участки будут обладать малой шероховатостью — ведь их поверхность отшлифована изначально. А рельеф резьбы тоже получается «чистым» — после обработки гравером.
Также следует обратить внимание на изменение свойств некоторых материалов в процессе обработки. К примеру, органическое стекло из-за остаточных напряжений от нагрева может дать микротрещины. Это испортит качество изображения — особенно при гравировке с последующей (или предварительной) окраской. Чтобы избежать подобных проблем, оргстекло рекомендуется подвергать отпуску — следуя рекомендациям производителя по длительности выдержки заготовки при определённой температуре процесса.