Від мистецтва до промисловості
Протягом тисяч років гравірування по металу було мистецтвом, праця художника займав багато часу, а про тиражування виробів не було й мови. Навіть в кінці минулого століття пантограф був мало не єдиним типом устаткування, що дозволяє копіювати зображення. Поява комп'ютерів початок нової ери гравюри по металу. Тепер завданням художника стало створення віртуального зображення майбутнього результату в потрібній програмі, а процес обробки матеріалу цілком взяли на себе сучасні машини, яким стали підвладні практично всі матеріали.
Комп'ютеризовані системи майже замінили пантографи. Еволюція обробки металів обертовими інструментами і лазерами зробила гравіювання промисловим методом. Ручне нанесення зображень збереглося в більшій мірі як декоративне мистецтво, з тією лише різницею, що сучасні майстри поряд з традиційними різцями користуються більш технологічними ручними інструментами нанесення зображень. Що ж це за обладнання, яке дозволило зробити таку тонку роботу настільки доступною для промислового виробництва?
Фрезерні верстати
Це обладнання призначене для гравіювання по металу обертовим ріжучим інструментом, затиснутому у моторизований шпинделі. Процес ротаційного гравірування дуже схожий на фрезерування - фреза проникає на необхідну глибину і створює канавку, форма і розміри якої задаються вибором самої фрези. Ротаційна гравірування може виконуватися і за допомогою найпростіших пантографів. Але саме комп'ютерне управління зробило фрезерні верстати з ЧПУ такими популярними.
Принцип роботи комп'ютеризованих машин наступний: ріжучий шпиндель опускає фрезу на поверхню матеріалу, а програма управляє швидкістю її обертання і переміщеннями в поздовжньому і поперечному напрямках за допомогою крокових двигунів. Сучасні верстати обладнані пристроями виявлення поверхні, що дозволяє здійснювати обробку навіть нерівних виробів з дуже високою точністю. Крім того, подібний контроль дає можливість обробляти метали в два або більше проходів. Першим, як правило, роблять чорнову різання, а другим видаляють задирки і полірують поверхні.
Як правило, верстати обладнані рідинними системами охолодження ріжучого інструменту і можливістю регулювати швидкість обертання шпинделя в дуже широкому діапазоні. Завдяки цьому практично не залишається типів металу, які не можна було б обробити на гравіювання фрезерному обладнанні. Як правило, завдання полягає у виборі різака, швидкості обертання інструменту та обслуговуючої процес програмою.
До переваг ротаційних верстатів з ЧПУ можна віднести:
- універсальність щодо оброблюваних матеріалів;
- можливість глибокого нанесення гравіювання;
- порівняльну компактність верстатів для багатьох завдань;
- невимогливість до догляду та очищення.
лазерне обладнання
Комп'ютеризовані лазерні гравірувальні верстати по способу управління ріжучим інструментом і процесом обробки багато в чому схожі з ротаційними верстатами. У них також передбачено управління комп'ютером, який посилає сигнали в виконавчі механізми, що переміщують ріжучий інструмент. Основна відмінність в тому, що замість фрези для нанесення гравіювання на метал використовується лазерний промінь, за допомогою якого випаровується частина матеріалу. Результат впливу регулюється інтенсивністю світлового пучка, швидкістю його переміщення і кількістю проходів. Принципова різниця в тому, що гравірування лазером є безконтактним способом обробки металу.
Устаткування можна розділити на дві групи в залежності від джерела випромінювання. Перша група включає в себе так звані твердотільні лазери. Вони виробляють промінь з довжиною хвилі від 810 нм до 1064 нм невисокої потужності і в основному використовуються для маркування на металах, нанесення штрих-кодів, гравірування написів на рекламних металевих вивісках.
До другої групи належать більш потужні пристрої, в яких джерелом випромінювання є суміш газів. Найбільш популярні лазери на основі діоксиду вуглецю. Вони виробляють промінь з довжиною хвилі 10600 нм, що дозволяє гравірувати найширший спектр матеріалів, за винятком оголених металів без покриттів. Оскільки атоми металу не поглинають випромінювання CO2 лазерів, нагрів матеріалу в зоні впливу неможливий без застосування спеціальних складів або іншої попередньої обробки поверхні.
У порівнянні з механічними процесами гравірування лазером - порівняно молода технологія, але розвивається стрімкими темпами. Верстати сьогоднішнього дня помітно швидше, зручніше і дешевше, ніж вони були всього лише кілька років тому. Мабуть, найбільш значущі нововведення - це поширення волоконних і гібридних лазерів, більш потужних і універсальних у застосуванні.
Незважаючи на те, що сучасні лазерні верстати, здатні видаляти великої кількості металу, поки ще занадто громіздкі і дороги, у технології навіть в популярному її вигляді є кілька незаперечних переваг перед механічною гравіюванням:
- можливість обробляти чутливі до механічних впливів вироби;
- надзвичайно високий дозвіл зображення;
- можливість наносити гравіювання в важкодоступних місцях;
- відсутність проблем з зносом механічних різців.
І ротаційні, і лазерні гравірувальні верстати при правильному використанні будуть давати чудові результати. Однак продукти їх обробки настільки різні, що спосіб гравіювання неважко розпізнати за зовнішнім виглядом. Який же з методів краще? Звичайно ж, багато гравери мають особисті переваги, але істина в тому, що обидва способи обробки займають кожен своє місце в справі нанесення рельєфних зображень на метали. Існують завдання, у вирішенні яких фрезерні верстати незамінні. Чимало й тих, з якими лазер впорається краще. У деяких випадках обидва методи застосовуються доповнюючи один одного.