От изкуството до индустрията
В продължение на хиляди години , гравирането на метали е изкуство, творбата на художника отнема много време и не се говори за репликиране на продукти. Дори в края на миналия век пантографът е бил почти единственият вид оборудване, което позволява копирането на изображения. Появата на компютрите започна нова ера на металографията. Сега задачата на художника е да създаде виртуален образ на бъдещия резултат в желаната програма, а процесът на обработка на материала е напълно погълнат от модерни машини, които са били обект на почти всички материали.
Компютъризираните системи почти замениха пантографите. Еволюцията на металообработването с въртящи се инструменти и лазери направи гравиране по промишлен метод. Ръчното приложение на изображенията е запазено в по-голяма степен като декоративно изкуство, като единствената разлика е, че съвременните майстори, наред с традиционните фрези, използват по-технологично напреднали ръчни инструменти за нанасяне на изображения. Каква е тази техника, която направи такава фина работа толкова достъпна за промишлено производство?
Гравиране и фрезови машини
Това оборудване е предназначено за метално гравиране с въртящ се режещ инструмент, затегнат в моторизиран шпиндел. Процесът на ротационно гравиране е много подобен на фрезоването - резачът прониква до необходимата дълбочина и създава жлеб, чиято форма и размери се определят от избора на самия нож. Ротационното гравиране може да се извърши с помощта на обикновени пантографи. Но компютърният контрол правеше CNC гравирането на фрезови машини толкова популярни.
Принципът на работа на компютъризираните машини е следният: шпинделът за рязане спуска режещия инструмент към повърхността на материала, а програмата контролира скоростта и движенията си в надлъжно и напречно направление с помощта на стъпкови двигатели. Съвременните машини са оборудвани с устройства за откриване на повърхности, които позволяват обработката на неравни продукти с много висока точност. В допълнение, такъв контрол прави възможно обработката на метали в два или повече прохода. Първият, като правило, правя груб рязане, а вторият се премахва разменяйте и полирайте повърхността.
Като правило, машините са оборудвани с течни охладителни системи за режещи инструменти и възможност за регулиране на скоростта на въртене на шпиндела в много широк диапазон. Поради това практически няма видове метали, които не могат да бъдат обработвани на гравиращо-фрезовото оборудване. Като правило, задачата е да се избере резачът, скоростта на въртене на инструмента и програмата, обслужваща процеса.
Предимствата на роторните машини с ЦПУ включват:
- гъвкавост по отношение на обработените материали;
- възможността за дълбоко гравиране;
- сравнителна компактност на машините за много задачи;
- непретенциозна грижа и почистване.
Лазерно оборудване
Компютърни лазерно гравиращи машини за метода на контролиране на режещия инструмент и процеса на обработка са в много отношения подобни на ротационни машини. Те също така осигуряват компютърно управление, което изпраща сигнали към задвижващите механизми, които движат режещия инструмент. Основната разлика е, че вместо резач се използва лазерен лъч за нанасяне на гравиране върху метала, с помощта на който част от материала се изпарява. Резултатът от експозицията се определя от интензивността на светлинния лъч, скоростта на движение и броя на преминаванията. Основната разлика е, че лазерното гравиране е безконтактен метод за обработка на метали.
Оборудването може да се раздели на две групи в зависимост от източника на излъчване. Първата група включва така наречените твърдотелни лазери. Те произвеждат лъч с дължина на вълната от 810 nm до 1064 nm с ниска мощност и се използват главно за маркиране на метали, изготвяне на баркодове, гравиране на надписи върху метални рекламни знаци.
Втората група включва по-мощни устройства, в които източникът на радиация е смес от газове. Най-популярните лазери с въглероден диоксид. Те произвеждат лъч с дължина на вълната 10, 600 nm, което позволява да се гравира най-широката гама от материали, с изключение на голите метали без покрития. Тъй като металните атоми не абсорбират СО2 лазерно излъчване, нагряването на материала в зоната на удар е невъзможно без използването на специални формулировки или друга предварителна обработка на повърхността.
В сравнение с механичните процеси, лазерното гравиране е сравнително млада технология, но се развива с бързи темпове. Днешните машини са забележимо по-бързи, по-удобни и по-евтини от преди няколко години. Може би най-значимите нововъведения са разпространението на фибри и хибридни лазери, по-мощни и универсални в употреба.
Въпреки факта, че модерните лазерни машини, способни да премахват големи количества метал, са все още твърде обемисти и скъпи, технологията, дори в популярната си форма, има няколко неоспорими предимства пред механичното гравиране:
- способността да се обработват чувствителни към механични стрес продукти;
- изображение с изключително висока резолюция;
- способността да се гравират в труднодостъпни места;
- няма проблеми с износването на механични ножове.
И ротационните, и лазерните гравиращи машини, когато се използват правилно, ще дадат отлични резултати. Продуктите от тяхната обработка обаче са толкова различни, че методът на гравиране може лесно да се разпознае по външния им вид. Кой метод е по-добър? Разбира се, много гравьори имат лични предпочитания, но истината е, че и двата метода на обработка заемат своето място в прилагането на релефни изображения върху метали. Има задачи, при решението на които гравиращите фрези са задължителни. Много от тези, с които лазерът ще се справи по-добре. В някои случаи се използват и двата метода, които се допълват взаимно.