Обробка рельєфних форм на фрезерному верстаті з ЧПУ
Зір людини влаштовано так, що краще сприймає об'ємні форми. Тому плоскі зображення завжди програють по красі різким, «глибоким» фігурам. Найпростішим способом надати плоскому зображенню відчуття об'єму - зробити його рельєфним.
Рельєфне різьблення є одним з основних видів мистецтва, що практикується з самого початку розвитку людства. Рельєфне зображення формується шляхом створення елементів, цілком виступаючих над площиною основного фону. На відміну від круглої скульптури, яка «по справжньому» є об'ємним виробом, рельєфний візерунок створює лише перспективу обсягу - хоча б тому, що повинен розглядатися фронтально. У переважній більшості випадків рельєф прикрашає площину - поверхні каменю, металу, дерева, глини і т.п. У сучасній індустрії для створення рельєфних зображенню також використовують пластик, органічне скло, модельні воски і т.д. Технологією створення рельєфів є ліплення, карбування або різьблення.
Рельєфні візерунки можуть прикрашати найрізноманітніші конструкції - від фасадів будівель, до елементів декору внутрішнього оздоблення. Рельєфне різьблення може виступати і в якості основного вироби - наприклад в художніх панно.
Поширеним типом рельєфу є барельєф - вид скульптурної композиції, коли зображення лише незначно виступає над основною площиною фону (не більше ніж в половину обсягу).
Для іншого типу різьблення - горельєфа - навпаки, характерний значний виступ елементів над площиною (більше ніж на половину обсягу).
Існує також контррельєфи - таке зображення «втоплено» нижче основної площини фону і являє собою як би «негативний» відображення барельєфа. Контррельєфи широко застосовується в формах і матрицях - основи для створення барельєфних візерунків.
Особливості виготовлення рельєфів
У всі часи рельєф - як визнане твір мистецтва - прагнули якомога ширше використовувати, прикрашаючи різні вироби. Зараз рельєфні візерунки можна зустріти повсюдно. Фасади будинків, конструкції внутрішньої обробки, елементи декору, меблі, прикраси, сувенірні вироби в тій чи іншій мірі несуть на собі «печать рельєфу».
Робота верстата під управлінням системи ЧПУ заснована на надання заготівлі форм в суворій відповідності з віртуальною моделлю вироби. За точність втілення моделі відповідає контролер ЧПУ, безпосередньо перетворює коди керуючого файлу (створеного на базі віртуальної моделі) в рух ріжучого інструменту над заготівлею.
Навіть найпростіші моделі сучасних верстатів з ЧПУ мають мінімум три ступені свободи ріжучого інструменту. Цього цілком достатньо для обробки складних рельєфів - аж до створення повноцінних 3D-виробів. При цьому досконалість комп'ютерних програм дозволяє в реальному часі симулювати обробку - щоб виключити можливі помилки ще до того, як фреза торкнеться заготовки. Все це дозволяє ефективно програмувати верстати і обробляти заготовки для отримання художніх рельєфів високої якості.
Порядок створення рельєфів на фрезерному обладнанні з ЧПУ
Сучасні моделі фрезерних верстатів з ЧПУ володіють достатніми характеристиками точності, щоб втілити в матеріалі практично будь-який складний рельєф, що не поступається за якістю ручної роботи справжнього майстра. Причому на відміну від людини, фрезерний верстат може створювати необмежену кількість ідентичних копій - за досить короткий термін (незрівнянно менший, ніж ручна робота!).
Обробка рельєфів на фрезерному верстаті з ЧПУ не вимагає безпосередньої участі людини. Однак це зовсім не означає, що верстат все робить сам. Отримання якісного результату залежить від того, наскільки грамотно підготовлена керуюча програма.
Незалежно від того, фрезерується чи ікона, панно, барельєф або просто фігурна різьблення на меблевому фасаді, етапи підготовки виробництва залишаться незмінними:
• вибір тривимірної віртуальної моделі бажаної різьблення. Подібні моделі створюють професійні художники або дизайнери, в тому числі на замовлення. Однак в мережі є велика кількість моделей, які розповсюджуються вільно. Причому всі моделі різьблення не просто є «примхою» дизайнерів, а багаторазово перевірені в реальному виробництві!
• віртуальний рельєф імпортується в новий файл майбутньої програми обробки - вказуються розміри заготовки, орієнтація і висота (глибина) рельєфу;
• процес обробки розбивається на етапи (чорнове, чистове фрезерування) - для кожного етапу будується траєкторія руху ріжучого інструменту;
• для кожної траєкторії (їх кількість може бути рівним або переважаючим число етапів) вибирається відповідний тип ріжучого інструменту;
• також для кожного етапу обробки вибираються режими різання;
• виконується симуляція обробки. Даний етап дозволяє виявити помилки програмування - без необхідності виготовлення пробного вироби;
• створена програма обробки експортується в файл. На цьому етапі знадобитися спеціальна програма - постпроцесор - для експорту файлу керуючої програми у вигляді, «зрозумілою» існуючої системи ЧПУ конкретного верстата.
Після завершення всіх етапів обробки. файли керуючої програми можуть завантажуватися в пам'ять фрезерного верстата і запускатися в роботу. Слід зазначити, що переходи між етапами вимагають зміни ріжучого інструменту (вручну). Ця процедура уповільнює процес обробки, який для складної художнього різьблення та так займає багато часу. Для скорочення тривалості обробки, без втрати якості виготовлення рельєфного різьблення, існують спеціальні технічні рішення.
Додаткове обладнання для фрезерування рельєфів
Одним з найбільш «просунутих» методів прискорення виробництва рельєфів є використання фрезерних верстатів з ЧПУ, оснащених системою автоматичної зміни інструменту. Така система дозволяє ще на етапі підготовки верстата завантажити в спеціальний магазин (або інше змінне пристосування) весь набір фрез, необхідний для виготовлення різьблення «від і до». У процесі виконання програми, що управляє, фрезерний верстат буде автоматично змінювати інструмент між етапами - без зупинки і участі оператора. Крім економії часу на обробку, така безпосередня заміна підвищує точність обробки, оскільки ні заготовка, ні інструмент не перезакрепляются (не збиваються технологічні бази).
Ще більш досконалим прийомом є використання 4-х і 5-ти координатних верстатів для фрезерування рельєфного різьблення. За рахунок додаткових ступенів свободи, ріжучий інструмент отримує можливість обробляти більш складний контур елементів рельєфу. Це дозволяє не тільки прискорити обробку (за рахунок скорочення проміжних технологічних етапів), а й виконувати фрезерування «складних» елементів.