3D станки по дереву: тонкости выбора и особенности работы

В художественной обработке дерева важна не только точность и качество резьбы, но и скорость работы с заготовкой. Использование станков позволяет ускорить процесс в разы по сравнению с ручной работой, а современные 3D станки позволяют свести последующую ручную доводку изделия к минимуму.

Преимущества использования 3D станков

3Д станок по дереву в большинстве случаев оборудуется ЧПУ (численно-программным управлением). Подобные устройства появились сравнительно недавно и могут использоваться как на гигантских заводах, так и для любительской резьбы по дереву (конечно, масштабы и стоимость таких устройств несопоставимы).

Использование таких механизмов позволяет:

• увеличить скорость обработки заготовки по сравнению с ручными аналогами (выигрыш по времени может составить 50-100%);
• при серийном производстве ЧПУ станки просто незаменимы, ведь вручную практически невозможно добиться выпуска однотипных изделий. А учитывая большой диапазон моделей станков, подобрать можно вариант как для крупного предприятия, так и для небольшой мастерской на заднем дворе;

• помимо дерева даже сравнительно маломощные устройства могут обрабатывать пластик и даже мягкие металлы (медь, алюминий).

Обратите внимание! При обработке металла на станке, предназначенном для дерева, нужно задавать минимальную скорость передвижения сверла и толщина стружки также должна быть минимальной. Лучше потратить больше времени на обработку, чем сломать фрезу.

Что касается недостатков, то их очень мало, отметить можно разве что:

• достаточно высокую стоимость. Конечно, можно приобрести и совсем дешевый станочек со станиной из фанеры, но кроме обработки мелких деталей из мягкого дерева ни на что большее он не сгодится.

• необходимость вручную доводить изделие, поверхность после обработки фрезой остается шероховатой, шлифовать лучше вручную, чтобы не затереть элементы узора;
• простые 3-осевые станки оставляют «глухие» места при обработке наклонных элементов, их придется дорезать вручную. Конечно, можно приобрести и 4,5-осевые устройства, но их цена достаточно велика.

Классификация 3Д станков

Механизм это довольно сложный, поэтому и классификацию можно выполнить сразу по ряду параметров:

• если учитывать универсальность, то выделяют 3 типа устройств: специальные – работают максимум с несколькими видами деталей (применяются исключительно при массовом производстве); специализированные – также ведется обработка однотипных деталей, просто их перечень несколько больше; универсальные –могут использоваться для производства любого изделия, главное, чтобы его размеры не превосходили возможности станка;
• что касается точности, то 3Д станки по дереву делятся на группы от нормальной точности (Н), до ультрапрецизионных (UP). Так как при работе с деревом сверхточность не нужна, то достаточно нормальной (Н) или повышенной точности (П), прочие типы используются при производстве деталей сложных механизмов, где допуск в доли миллиметра имеет значение;
• по весу такие устройства делятся на: тяжелые (до 100 т), средней тяжести (не более 10 т), легкие (до 1 т). Все станки для домашнего использования попадают в категорию легких, их вес редко превышает несколько центнеров;

• по способу обработки материала – перемещаться может как сам стол с закрепленной на нем заготовкой, так и портал с фрезой. Первый способ может использоваться только при небольших габаритах стола, иначе вес заготовки потребует слишком больших затрат энергии на ее перемещение;
• также можно привести классификацию в зависимости от габаритов станка. Есть как небольшие устройства, габариты рабочей области которых ограничены 50х50 см, но есть и «монстры», которые могут обрабатывать заготовки длиной и шириной несколько метров.

Тонкости выбора и особенности работы с 3Д станком

Выбор станка – дело ответственное. В погоне за дешевизной вполне можно перехитрить самого себя, и покупка выйдет из строя очень быстро. Чтобы этого не произошло нужно знать на что стоит обратить внимание при покупке.

Выбор 3D станка

Когда подбирается 3D станок по дереву, то руководствоваться нужно такими соображениями:

• сперва решаем какой материал будет обрабатываться. Если устройство приобретается исключительно для хобби (то есть планируется изготовления брелков и прочей мелочи из дерева), то можно обратить внимание даже на модели в которых станина изготовлена из толстой фанеры;
• что касается материала станины, то лучше все же приобрести модель металлическую, дерево быстро разболтается, да и жесткость такой конструкции будет невелика. К тому же даже небольшие станочки со станиной из металла могут применяться для обработки мягких металлом;

• количество осей критически важно. 3Д станок называется так потому, что фреза может перемещаться по 3 осям, но при изготовлении тел вращения с резьбой (балясины, нанесение узора на вазу и т. д.) понадобится возможность поворота фрезы в 1-2 плоскостях. Это сильно влияет на стоимость;
• внимание стоит обратить и на способ крепления заготовки. Производитель может оборудовать станок вакуумным столом, такой способ крепления подойдет только для массивных заготовок с плоской нижней поверхностью, также могут использоваться и струбцины (на самом столе в таком случае предусмотрены монтажные отверстия);

Обратите внимание! Компактный 3 Д станок по дереву может допускать крепление заготовки может выполняться даже с использованием тонкого двухстороннего скотча. Обычно этого достаточно для того, чтобы заготовка не сдвинулась с места.

• если есть возможность, желательно приобрести модель с серводвигателем. Он куда точнее, чем шаговый (ведь погрешности при перемещении в нем не накапливаются);
• желательно, чтобы мощность шпинделя оставляла некоторый запас. Работа на пределе своих возможностей не лучшим образом скажется на сроке его эксплуатации;
• что же касается охлаждения, то в случае с обработкой дерева вполне достаточно воздушного. А вот при работе со сталью и прочими металлами потребуется охлаждение жидкостное;

• не лишним будет уточнить у производителя, с каким ПО будет поставляться станок;
• заранее не помешает узнать о доступности сервиса. Иногда имеет смысл приобрести более простой станок, но всегда иметь возможность его быстро отремонтировать, чем возиться с экзотической моделью, под которую и запчасти то найти сложно.

Обратите внимание! Некоторые умельцы мастерят ЧПУ станки своими руками, используя запчасти от обычных принтеров. Такой вариант можно рассматривать исключительно как ознакомительный.

Правила работы с 3Д станком

Если при работе за обычным станком без ЧПУ человек самостоятельно направляет резец, то здесь это делается автоматически. Человек же должен на подготовительном этапе создать модель детали и задать траектории фрезы (а также скорость ее перемещения, тип, диаметр и т. д.)

В общем случае инструкция будет выглядеть так (на примере связки Компас + Арткам):

• сперва в любой CAD программе (в нашем случае Компас) создается чертеж будущего изделия;
• этот чертеж открывается в Арткаме (программа, позволяющая задать траекторию для фрезы). Самое главное – уметь рационально разбить цельный чертеж на отдельные траектории;

• задаются параметры прохода фрезы (снаружи или внутри контура, глубина реза и т. д.). Обязательно задается высота плоскости безопасности (чтоб фреза при переходах не цеплялась за заготовку);

Обратите внимание! Лучше задать глубину реза чуть больше, чем толщина заготовки, так как иногда заготовка просто неплотно прилегает к столу.

• после этого в Арткаме можно визуализировать процесс, будет виден порядок движения фрезы;

• после задания всех траекторий, они сохраняются, в результате у нас на руках есть G-код, с которым и будет работать станок. Осталось только загрузить файл в сам станок и наблюдать за его работой.

Если же планируется просто резьба по дереву, то 3d станок по дереву также потребует G-код, но получить его можно гораздо проще. Достаточно выбрать понравившийся узор из библиотеки Арткама и задать траекторию движения фрезы.

В завершение

В наши дни ручная работа с деревом перешла в разряд хобби, либо для производства штучных изделий. В серийном производстве ценится скорость и точность обработки, 3Д станки с этой точки зрения находятся вне конкуренции. Они способны в разы увеличить скорость обработки заготовки, сведя к минимуму вмешательство человека.

На видео в этой статье показан процесс работы 4-осевого станка по дереву.