Что можно делать на фрезерном станке с ЧПУ по дереву

Фрезеровка – это механическая обработка древесины, в процессе которой фрезерный станок с ЧПУ по дереву, а если точнее, фреза (рабочий инструмент), двигаясь по 3 и более осям, срезает определенный слой материала с поверхности обрабатываемой заготовки, которая в свою очередь также может двигаться. В наше время инструмент фрезерных станков может передвигаться в 3 направлениях: вдоль обрабатываемой заготовки, поперек неё и вверх-вниз относительно рабочего стола, а на более продвинутых машинах имеется 4 и более осей, которые позволяют обрабатывать материал со всех сторон, не прибегая к его перестановке на столе.

В наше время инструмент фрезерных станков может передвигаться в 3 направлениях: вдоль обрабатываемой заготовки, поперек неё и вверх-вниз относительно рабочего стола, а на более продвинутых машинах имеется 4 и более осей, которые позволяют обрабатывать материал со всех сторон, не прибегая к его перестановке на столе.

Благодаря таким передвижениям, появляется возможность проводить обработку сложных форм и деталей с высокой точностью. В основном из дерева в настоящее время производятся различные предметы декора, фасады, филенки для мебели, лестницы, колонны, балясины, элементы интерьера, моделирования, а также сувенирная продукция.

Практически в любой сфере, в которой производится большое количество однотипных изделий применяются именно фрезерные станки по дереву с ЧПУ в силу значительного удешевления процесса, повышения качества и уменьшения времени, затрачиваемого на единицу продукции.

Достоинства

Главными преимуществами станка, контролируемого компьютерной программой, являются точность и скорость деревообработки, которые дают возможность производить обработку как плоских деталей (2d) так и объемных (3d), имеющих самые разнообразные по размеру и сложности элементы. Сам процесс полностью автоматизирован, что полностью исключает человеческий фактор из процесса фрезерования.

Также неоспоримым плюсом можно назвать визуализацию, которая позволяет увидеть готовое изделие на мониторе компьютера еще до начала фрезеровки. Благодаря этому можно быть полностью уверенным в том, что на выходе получится именно то изделие, которое вы видели на экране.

Стружкообразование и как с ним бороться

Фрезеровка дерева на ЧПУ проводится в несколько заходов. Первые несколько проходов являются черновыми, при которых инструмент срезает много материала, оставляя лишь очертания будущего изделия. Далее следует чистовой проход, в процессе которого изделие обретает готовый вид и необходимую чистоту поверхности. Чистовая обработка обычно проводится конусной или цилиндрической фрезой с мелкими зубами, вращающейся с высокой скоростью и с большим количеством проходов, расположенных один за одним.

В процессе работы фрезе нередко необходимо врезаться в материал на большую глубину. Чтобы фреза не забивалась стружкой и не перегревалась, нужно обеспечить ей нормальные режимы резания, для этого нужно учитывать твердость дерева, скорость погружения, и не врезаться на большую глубину за один раз. Лучше это делать за несколько подходов.

Так как в процессе обработки деревянной заготовки образуется очень много стружки, пыли и других отходов, необходимо установить на фрезер с ЧПУ по дереву устройство, которое будет убирать стружку прямо от места реза. Работает оно по принципу пылесоса и устанавливается на оси Z, как можно ближе к рабочему инструменту.

Благодаря системе улавливания пыли можно надолго продлить срок службы направляющих, ходовых винтов, подшипников, а также двигателей, которые тоже очень чувствительны к различного рода загрязнениям, как все станки с ЧПУ по дереву, так и не имеющие числового программного управления.

Фрезеровка древесины твердых пород

Твёрдыми породами дерева являются дуб, бук, ясень, тополь, акации и несколько других, которые в нашей стране практически не встречаются. Продукция, изготовленная из них, имеет ряд преимуществ, таких как: долговечность, высокая прочность, износостойкость (если речь идет о половых покрытиях), так же они имеют довольно красивый внешний вид даже без финишной отделки лакокрасочным слоем.

Обычно черновую обработку по дереву с ЧПУ проводят на высоких скоростях подачи для экономии времени. Но если превысить допустимую скорость для конкретного материала, на поверхности заготовки начинают появляться задиры и ворсистость, что не есть хорошо и может не убраться впоследствии чистовой обработки.

Обрабатывая древесину твердой породы, необходимо правильно располагать заготовку, учитывая направление волокон на ней, поскольку продольная и поперечная обработка значительно отличаются между собой. Особенно это отличие заметно при фрезеровании углублений и пазов.

Затраты на электроэнергию, амортизацию оборудования и оплату труда при фрезеровании твердых пород дерева значительно выше, чем при обработке мягкой древесины, что может повлечь за собой увеличение себестоимости конечного изделия.

Обработка мягких пород древесины

При обработке дерева мягких пород, необходимо помнить о некоторых тонкостях

1. Сама программа, которая отвечает за обработку, усложняется в разы. В первую очередь это необходимо для точного отслеживания позиции режущего инструмента на протяжении всего процесса обработки. Скорость фрезеровки необходимо установить как можно меньшую для достижения наивысшего качества готовой поверхности. Это сопровождается большим недостатком по отношению к количеству выпускаемой продукции.
2. Так как инструмент не может быть идеальным с точки зрения геометрии, он неизбежно имеет хоть и минимальный, но люфт, который исключает возможность получения ровных граней (как при ручной резьбе). Также фрезеровка мягкого дерева сопровождается появлением на поверхности мелкого ворса, который впоследствии очень сложно сошлифовать (такой функцией обычно не оборудованы фрезерные станки с ЧПУ), особенно в труднодоступных местах (таких, как резкие углубления). А если случайно задеть ворсинку и начать тянуть за нее, есть вероятность оторвать несколько волокон с древесины, из-за чего будет испорчено все изделие, и придется повторять длительный и трудоемкий деревообрабатывающий процесс заново.

Но, даже несмотря на эти трудности, качественная обработка сложных трехмерных деталей вполне возможна. В первую очередь необходимо уметь пользоваться такими компьютерными программами, как ArtCam. Благодаря им можно предварительно увидеть трудные места, которые появятся при обработке, проставить необходимый инструмент для каждого участка заготовки и рассчитать примерное время, затрачиваемое на полную обработку.

Но перед этим желательно освоить такие программы, как 3DMax, Rhinoceros, Google SketchUp и другие. В них гораздо проще создавать трехмерные модели, которые позже будут импортированы в тот же ArtCam, а потом и в фрезерный станок ЧПУ. Если необходимо повторить формы готового изделия, но возможности создать модель в программе нет, то можно воспользоваться 3d сканером, который сделает все за вас (видео по работе с ним можно найти на просторах интернета).

Чистовая обработка древесины

После грубой обработки производится замена фрезы агрегата на более мелкую (чаще всего коническую или шарообразную), которая сможет произвести чистовую фрезеровку с достижением необходимого качества готовой поверхности.

Скорость чистовой обработки очень низкая, из-за чего общая производительность значительно снижается. Также на время очень сильно влияет время, затрачиваемое на смену инструмента при чистовой обработке, так как обычно фрезеровка производится несколькими фрезами.

Себестоимость готового изделия так же вырастает в разы, поскольку она зависит чаще всего от времени работы ЧПУ фрезера по дереву и трудозатрат на разработку программы обработки.

Гравировка дерева

Гравировка – это фрезерование различных надписей, рисунков, узоров на деревянную или иную поверхность, поддающуюся обработке.

Гравировка надписей

В основном гравировка производится при помощи сферической фрезы высокого качества, которая должна быть надежно закреплена в фрезерный станок по дереву, (для уменьшения вибраций и повышения качества исходной поверхности) или же при помощи специальных граверов. Граверы бывают U и V типа. Граверы U типа предназначены для фрезеровки текста, а V типа – для фрезеровки специальных 3д изображений, которая производится V образной фрезой.

После чистовой обработки поверхность твердых пород дерева выходит гладкой, имеет приятный блеск и не нуждается в последующей обработке и полировке.

Как выбрать породу дерева для последующей обработки

От материала зависит многое, начиная от износа режущего инструмента, заканчивая качеством готового изделия. Рассмотрим подробнее, на что в первую очередь необходимо обратить внимание:

1. Лучше всего из твердых пород древесины поддаются обработке бук и ясень. Если же использовать дуб, качество поверхности возрастет в разы, но главным минусом является то, что сухой дуб может неожиданно скалываться, испортив все изделие.
2. Очень важна и влажность древесины, она должна быть как можно меньшей (не более 8 процентов). Если она будет высокой, то есть вероятность того, что в скором времени готовое изделие «поведет» и оно изменит свою форму.
3. Желательно брать дерево первого и второго сорта, имеющего минимальное количество сучков, подпара и различных повреждений паразитами;
4. Глубину реза необходимо подбирать индивидуально для каждого материала чтобы не допускать подгорания заготовки или появления сколов на ее поверхности.