Трехмерная фрезеровка подразумевает под собой обработку материалов не в двух, а в трех плоскостях, в результате чего готовые изделия приобретают форму и объем.
Такой тип обработки поверхности далеко не новинка. Издревле умельцы могли создавать красоту из простого куска дерева, правда, процесс этот был очень длительным и не лишенным ошибок, из-за которых всю работу приходилось начинать заново. С появлением механического фрезерного оборудования дело пошло быстрее, улучшилось качество изделий и снизился процент брака. Однако настоящий переворот в искусстве фрезеровки произошел после симбиоза станков с компьютером.
Изделия, которые создает фрезерный станок, управляемый компьютером, отличаются высочайшим качеством, абсолютной детализацией и идеальной точностью, невозможной для человека.
Фрезерные станки с программным управлением действуют практически полностью самостоятельно. Работа мастера заключается только в запуске специальной программы и контроле за ходом ее исполнения. Даже замену инструмента многие устройства выполняют сами. Благодаря тому, что оборудованием управляет электроника, а не человек, отсутствует ошибки в ходе работы, многократно повышается точность и скорость выполнения всех операций. Фрезер с ЧПУ способен создавать изделия настолько сложные по исполнению, что вручную изготовить их просто невозможно. Необходимо отметить также возможность выпуска абсолютно идентичных друг другу товаров, что особенно актуально для массовых производств.
Трехмерная обработка металлической заготовки на фрезере с ЧПУ
3D фрезеровка: что это и где применяется
Как уже говорилось выше, трехмерная фрезеровка - это придание материалу объема, который может быть полный (скульптуры) или половинный (панно, барельефы). Процесс создания изделий происходит при помощи различных фрез, закрепленных в шпиндельной головке станка. Инструменты срезают с поверхности заготовки слой нужной глубины и ширины, постепенно формируя конечный результат. В большинстве случаев сначала работа ведется с использованием фрезы большего, чем требуется, диаметра (так называемая, черновая обработка), которая создает приблизительный контур будущего изделия. Затем инструмент меняют на более тонкий, а процесс фрезеровки запускают повторно. Чистовая обработка позволяет довести все линии до совершенства, а поверхность материала до идеальной гладкости. Несмотря на то, что точность позиционирования резца очень высока, как и скорость его вращения, двухфазная фрезеровка показала себя более эффективной, качественной и экономичной, чем обработка с нуля до финиша с использованием тонких, деликатных фрез.
Настенное 3D-панно из дерева для интерьерного дизайна
Благодаря огромному разнообразию фрезерного инструмента, который различается по материалам, формам, размерам и назначению, на станке с ЧПУ можно обрабатывать совершенно любые материалы. Объемные изделия создают из металла и дерева, пластика и пенопласта, резины и камня и т. д. Вот лишь небольшой список 3D-объектов, которые можно выпускать на фрезере с программным управлением:
- шахматные наборы
- матрицы для литья, штамповки и формовки
- мундштуки и трости
- прессформы
- пилястры, балясины,
- статуи и бюсты
- малые ландшафтные и архитектурные формы
- барельефы и горельефы
- элементы рекламных конструкций
- посуду, игрушки, сувениры.
Основные этапы трехмерной фрезеровки на станке с ЧПУ
Окончательная (чистовая) фрезерная обработка черновой заготовки объемного изделия
При всей своей самостоятельности современное оборудование не в состоянии просто взять и вырезать какое-либо изделие. Получению конечного результат предшествуют определенная последовательность операций:
Моделирование
Любая вещь по сути является идеей, воплощенной в материале, и все 3D-объекты, созданные на фрезерном станке, не являются исключением. Компьютерное моделирование является первым этапом всего процесса. Эскиз с указанием всех размеров и характеристик разрабатывается и создается дизайнером в CAM-программе. Еще одним вариантом получения математической модели является сканирование и оцифровка готового изделия с последующей передачей данных на компьютер.
Создание управляющей программы
Для того, чтобы станок мог приступить к выполнению фрезеровки, необходимо прописать ему всю последовательность действий, что и делается при подготовке УП. В ней задается точка начала работы и весь последующий маршрут перемещения фрезы. Кроме того, указываются параметры самого инструмента (глубина погружения в поверхность, скорость вращения, тип фрезы), задаются характеристики материала, изменения оси обработки и т. д.
Подготовка станка к работе
Включает в себя фиксацию необходимой фрезы в цанговом зажиме, размещение и закрепление материала на рабочем столе, проверку работы системы охлаждения инструмента, загрузку УП в стойку управления станком (если контроль за процессом ведется не через компьютер) и прочие подготовительные операции.
Черновая фрезеровка
Выше уже упоминалось, что в большинстве случаев процесс создания объемных изделий состоит из двух этапов. На первом проходе используют фрезу, более крупную, чем необходимо, в результате чего будущий объект приобретает узнаваемые, но грубые очертания.
Чистовая обработка
Производится с использованием небольших по диаметру фрез, которыми можно тщательно обработать все углы, закругления и прочие сложные элементы контура. По окончании производственного цикла изделие приобретает окончательные формы.
Постобработка
Заключительный этап, проводимый вручную для придания полной законченности готовой объемной фигуре. Это может быть мелкая шлифовка отдельных участков, нанесение на поверхность различных составов, улучшающих внешний вид изделия и защищающих его от воздействия внешних факторов.
