Гравирование по металлу — метод создания на металле изображения путём удаления лишнего материала. В декоративных целях оно было высоко развито уже много тысяч лет назад. С появлением бронзы, серебра и золота древние мастера осваивали способы художественной обработки металлов режущим инструментом. Своим искусством они украшали оружие, доспехи, конскую сбрую, предметы домашнего обихода, а также ювелирные изделия, нанося на них стилизованные узоры, элементы живой природы и сцены из человеческой жизни. Это делало созданные ими вещи ценными и неповторимыми, их хранили веками и передавали из поколения в поколение.
От искусства к промышленности
На протяжении тысяч лет гравирование по металлу было искусством, труд художника занимал много времени, а о тиражировании изделий не было и речи. Даже в конце прошлого века пантограф являлся чуть ли не единственным типом оборудования, позволяющим копировать изображения. Появление компьютеров начало новую эру гравюры по металлу. Теперь задачей художника стало создание виртуального изображения будущего результата в нужной программе, а процесс обработки материала целиком взяли на себя современные машины, которым стали подвластны практически все материалы.
Компьютеризированные системы почти заменили пантографы. Эволюция обработки металлов вращающимися инструментами и лазерами сделала гравировку промышленным методом. Ручное нанесение изображений сохранилось в большей степени как декоративное искусство, с той лишь разницей, что современные мастера наряду с традиционными резцами пользуются более технологичными ручными инструментами нанесения изображений. Что же это за оборудование, которое позволило сделать такую тонкую работу столь доступной для промышленного производства?
Гравировально-фрезерные станки
Это оборудование предназначено для гравировки по металлу вращающимся режущим инструментом, зажатом в моторизированном шпинделе. Процесс ротационного гравирования очень похож на фрезерование — фреза проникает на необходимую глубину и создаёт канавку, форма и размеры которой задаются выбором самой фрезы. Ротационная гравировка может выполняться и с помощью простейших пантографов. Но именно компьютерное управление сделало гравировально-фрезерные станки с ЧПУ такими популярными.
Принцип работы компьютеризированных машин следующий: режущий шпиндель опускает фрезу на поверхность материала, а программа управляет скоростью её вращения и перемещениями в продольном и поперечном направлениях с помощью шаговых двигателей. Современные станки снабжены устройствами обнаружения поверхности, что позволяет осуществлять обработку даже неровных изделий с очень высокой точностью. Кроме того, подобный контроль даёт возможность обрабатывать металлы в два или более проходов. Первым, как правило, делают черновую резку, а вторым удаляют заусенцы и полируют поверхности.
Как правило, станки снабжены жидкостными системами охлаждения режущего инструмента и возможностью регулировать скорость вращения шпинделя в очень широком диапазоне. Благодаря этому практически не остаётся типов металла, которые нельзя было бы обработать на гравировально-фрезерном оборудовании. Как правило, задача состоит в выборе резака, скорости вращения инструмента и обслуживающей процесс программе.
К преимуществам ротационных станков с ЧПУ можно отнести:
- универсальность в отношении обрабатываемых материалов;
- возможность глубокого нанесения гравировки;
- сравнительную компактность станков для многих задач;
- нетребовательность к уходу и очистке.
Лазерное оборудование
Компьютеризированные лазерные гравировальные станки по способу управления режущим инструментом и процессом обработки во многом сходны с ротационными станками. В них также предусмотрено управление компьютером, который посылает сигналы в исполнительные механизмы, перемещающие режущий инструмент. Основное отличие в том, что вместо фрезы для нанесения гравировки на металл используется лазерный луч, с помощью которого испаряется часть материала. Результат воздействия регулируется интенсивностью светового пучка, скоростью его перемещения и количеством проходов. Принципиальная разница в том, что гравировка лазером является бесконтактным способом обработки металла.
Оборудование можно разделить на две группы в зависимости от источника излучения. Первая группа включает в себя так называемые твердотельные лазеры. Они производят луч с длиной волны от 810 нм до 1064 нм невысокой мощности и в основном используются для маркировки на металлах, нанесения штрих-кодов, гравирования надписей на рекламных металлических вывесках.
Ко второй группе относятся более мощные устройства, в которых источником излучения является смесь газов. Наиболее популярны лазеры на основе диоксида углерода. Они производят луч с длиной волны 10600 нм, позволяющий гравировать широчайший спектр материалов, за исключением оголённых металлов без покрытий. Поскольку атомы металла не поглощают излучение CO2 лазеров, нагрев материала в зоне воздействия невозможен без применения специальных составов или другой предварительной обработки поверхности.
По сравнению с механическими процессами гравировка лазером — сравнительно молодая технология, но развивающаяся стремительными темпами. Станки сегодняшнего дня заметно быстрее, удобнее и дешевле, чем они были всего лишь несколько лет назад. Пожалуй, наиболее значимые новшества — это распространение волоконных и гибридных лазеров, более мощных и универсальных в применении.
Несмотря на то, что современные лазерные станки, способные удалять большого количества металла, пока ещё слишком громоздки и дороги, у технологии даже в популярном её виде есть несколько неоспоримых преимуществ перед механической гравировкой:
- возможность обрабатывать чувствительные к механическим воздействиям изделия;
- чрезвычайно высокое разрешение изображения;
- возможность наносить гравировку в труднодоступных местах;
- отсутствие проблем с износом механических резцов.
И ротационные, и лазерные гравировальные станки при правильном использовании будут давать превосходные результаты. Однако продукты их обработки настолько различны, что способ гравировки нетрудно распознать по внешнему виду. Какой же из методов лучше? Конечно же, многие гравёры имеют личные предпочтения, но истина в том, что оба способа обработки занимают каждый своё место в деле нанесения рельефных изображений на металлы. Существуют задачи, в решении которых гравировально-фрезерные станки незаменимы. Немало и тех, с которыми лазер справится лучше. В некоторых случаях оба метода применяются дополняя друг друга.
