Прогресс не стоит на месте, и сегодня, благодаря новым технологиям, многие изделия, которые раньше можно было сделать исключительно вручную, уже умеют делать машины. Это касается и таких процессов, как ковка металла, резьба по камню или дереву.

В данной публикации мы рассмотрим более подробно 3Д автоматические станки с ЧПУ для резьбы по дереву.

1 Зачем нужен 3Д автоматический станок?

Резьба по дереву своими руками — процесс очень долгий и трудоемкий. Поэтому и продукты такого труда стоят больших денег. 3Д автоматический станок с ЧПУ выполняет ту же работу во много раз быстрее, практически не снижая при этом качества.

После работы машины может понадобиться обработать изделие своими руками, но доработки будут совсем незначительными и не потребуют много времени.

Благодаря 3D технологии в производстве, резные элементы интерьера стали доступны практически каждому, поскольку замена ручного труда машинным значительно снизила стоимость готового изделия.

С помощью фрезерного 3D станка с ЧПУ по дереву можно изготовить:

• резные элементы мебели: быльца, поручни, ножки и прочее;
• резные элементы деревянных лестниц, беседок, крыш, заборов и т.д.;
• различные багеты, накладки, кронштейны;
• рамки для картин или икон;
• оправы часов и зеркал;
• резные статуи и иконы;
• другие предметы быта, интерьера, декора.

1.1 Преимущества 3D оборудования

3D автоматические станки оборудуются ЧПУ (числовым программным управлением). Участие человека требуется лишь на этапе моделирования. Все, что нужно сделать своими руками – сесть за компьютер, запустить специальную программу, которая, как правило, поставляется в комплекте с агрегатом и сделать 3d модель будущего изделия.

После этого, карта памяти с 3D моделью вставляется в порт станка. Остальную работу, касательно резьбы по дереву, станок выполняет без участия оператора. По окончанию перенесения станком модели на заготовку, ее нужно тщательно изучить и, если нужно, дошлифовать своими руками.

3D автоматические станки, как и любое оборудование, бывают бытовыми и промышленными. Бытовые агрегаты имеют относительно небольшие габариты и вес, меньшую функциональность и применяются для обработки небольших заготовок. Возможности промышленных агрегатов практически безграничны.

Бытовые агрегаты могут весить несколько центнеров, тогда как промышленные 3D автоматические станки имеют вес до 100 тонн.

Применение 3D оборудования с ЧПУ имеет следующие преимущества:

1. Скорость работы станка во много раз больше, чем резьба по дереву своими руками.
2. 3D автоматические станки с ЧПУ не заменимы в серийном производстве резных деревянных элементов. Вручную практически не возможно достичь абсолютной идентичности резного узора, скажем, на четырех ножках одного стула, не говоря уже, если стульев нужно сделать несколько. Станок с ЧПУ может «штамповать» заданную модель практически бесконечно, пока оператор не сменит ему задачу. И найти отличия между деталями будет практически не возможно.
3. 3D автоматические станки для резьбы по дереву могут с легкостью обрабатывать так же пластик и мягкие металлы. Однако, если хотите, чтобы станок служил долго, при обработке более твердых материалов задавайте минимальную скорость и размер стружки.
4. За счет экономии времени и трудовых ресурсов, значительно снижается стоимость готовых изделий, по сравнению с резными элементами, сделанными своими руками.

Существенных недостатков у данного агрегата практически нет.

Но есть нюансы, на которые нельзя не обратить внимания:

1. Довольно высокая стоимость самого 3D станка с ЧПУ для резьбы по дереву. Однако, если заняться данной работой всерьез, то окупает себя агрегат очень быстро.
2. Производить шлифовку готового изделия после станочной резьбы приходится своими руками. Машинная шлифовка может затереть элементы резьбы и сделать деталь непригодной для использования. Но на это требуется куда меньше времени и сил, чем на проведение всего процесса резьбы по дереву своими руками.
3. Более дешевые 3-осевые агрегаты с ЧПУ оставляют глухие мета на изделии, которые приходится дорезать своими руками. 3D автоматические станки с осью 4,5 обрабатывают все стороны детали, но их цена во много раз дороже.

2 Виды 3D станков

3Д автоматические станки для резьбы с ЧПУ – оборудование очень сложное. Кроме привычных механических комплектующих, оно оснащено электронным блоком, который, к слову сказать, лучше не трогать лишний раз без специалиста. Поэтому, и классификаций оборудования будет несколько.

2.1 Уровень универсальности

• специальные. Данное оборудование предназначено для узко профильной работы. К примеру, они могут вырезать только статуэтки, или только рамки, или те же ножки для стульев. Используются, как правило, в серийном производстве однотипных изделий;
• специализированные. Не сильно отличаются от первого вида, однако могут работать с разными более менее однотипными изделиями;
• универсальные. Предназначены для резьбы по дереву в производстве любых изделий, не превосходящих по размеру технических возможностей агрегата.

2.2 Степень точности

Все 3Д автоматические станки для резьбы с ЧПУ маркируются буквенными комбинациями, обозначающими точность резьбы относительно макета. Начинается маркировка с буквы «Н»-нормальный и заканчивается литерами «UP»-ультрапрецизионный.

Процесс резьбы по дереву не требует сверх точности. Поэтому, в деревообрабатывающих цехах, как правило, используют станки «Н»-нормальные или «П»-повышенной точности. Более точное оборудование нужно лишь для производства деталей сложных механизмов, когда отклонение в сотые миллиметра имеет большое значение.

2.3 Способ обработки

По способу обработки станки можно разделить на два вида:

• с движущимся рабочим столом. Разумеется, подобное возможно лишь в бытовых моделях, работающих с небольшими заготовками;
• с движущимся модулем с фрезой. Такие станки встречаются гораздо чаще и имеют более высокую функциональность.

2.4 Порядок работы

Как уже говорилось ранее, для работы на 3D агрегатах с ЧПУ требуются навыки не фрезеровщика, а компьютерщика, так как своими руками работать с деревом практически не придется.

Оператор станка должен создать макет будущей детали и прорисовать траекторию движения фрезы, скорость ее перемещения, толщину стружки, тип резки и т.д.

Для программирования станка оператору понадобятся две компьютерных программы.

Одна из них должна создать модель изделия, другая, на основании модели, прорисовать траекторию движения фрезы и другие технические моменты:

1. В программе CAD для 3D моделирования создается объемная модель изделия.
2. Модель переносится в техническую программу, типа Арткам, где будет прорисована траектория фрезы. Оператор должен уметь разбить целую модель на отдельные траектории.
3. Далее нужно задать все технические параметры: глубина реза, скорость движения, толщина стружки, высота подъема режущего инструмента, чтобы он при переходе на новую точку не цеплялся за заготовку и т.д.
4. После того, как все параметры своими руками оператор задал, стоит визуализировать процесс. На этом этапе можно просмотреть по движению фрезы на мониторе, все ли задано правильно.
5. Сохраняем все параметры и программа выдает G-код, который нужно загрузить в сам станок.
6. На рабочей поверхности закрепляем заготовку.
7. Проверяем готовность станка к работе, запускаем его и наблюдаем за процессом. Вмешательство оператора в саму работу станка над заготовкой не требуется.
8. После окончания выполнения агрегатом программного кода, заготовку нужно снять с рабочей поверхности и внимательно изучить. Если станок оставил свободные зоны, их нужно дорезать вручную.
9. Готовое изделие нужно отшлифовать вручную, чтобы не повредить рельеф.
10. После этого, можно отправлять заготовку на покраску и лакировку.

Таким образом, 3D автоматические станки с ЧПУ могут превратить хобби резьба по дереву в серьезный прибыльный бизнес.

Фанера является одним из оптимальных материалом декора. Помимо своих эксплуатационных качеств она легко поддается обработке. Однако механическое фигурное вырезание не всегда дает нужный результат. Поэтому были разработаны станки для лазерной резки фанеры. Это является инновационной технологией, позволяющей делать сложные объемные рисунки и узоры.

Технология лазерной резки фанеры

Точечное термическое воздействие на декоративный природный материал частично разрушает его. Это происходит за счет формирования плазмы, аналогичной для дуговой сварки. Однако при этом фанера не плавится, а выгорает.

Основным компонентом станка является лазерная установка. Она формирует сконцентрированное излучение, которое воздействует на материал. Для этого применяются лазеры типа СО2. Полупроводниковые модели не обладают достаточной мощностью и могут быть использованы только для художественного выжигания.

Порядок выполнения фигурной лазерной резки фанеры.

1. Создание рисунка. В зависимости от возможностей оборудования это можно делать в электронном виде или самостоятельно нанести узор на поверхность.
2. Выбор режима резки. Определяющим параметром является мощность лазера. Она зависит от толщины и структуры фанеры. Если превысить степень нагрева – будет увеличиваться ширина реза.
3. Формирование рисунка. На его скорость влияет мощность лазера. Чем она выше, тем быстрее выполняется процесс. Однако при этом увеличивается область потемнения по краям.

Это общее описание технологии, которое может быть изменено в зависимости от параметров и функциональных возможностей оборудования. Средняя мощность лазерной установки составляет около 20 Вт. Она напрямую зависит от толщины фанеры и сложности узора.

Для работы лучше всего применять автоматизированные центры обработки с ЧПУ по дереву. Это увеличит точность и повысит производительность.

Особенности резки фанеры с помощью лазера

Главным недостатком этого типа оборудования является его высокая стоимость. Ряд преимуществ, которые невозможны для механической обработки, делают лазерные центры по дереву весьма популярными. Они применяются для комплектации производства, используются для выполнения небольшого объема работ в домашних условиях.

Определяющим преимуществом лазерной резки является тонкий шов на дереве. Он может быть немного больше диаметра луча. Таким образом, достигается максимальна детализация и точное соответствие результата первоначальному макету.

Эта технология имеет следующие особенности:

• в области воздействия луча образуется небольшое потемнение. Это является неизбежным, но может быть нивелировано с помощью покраски или нанесения лака;
• для резки не нужно прилагать механических усилий. В процессе не происходит деформация поверхности, характерная для классических способов обработки;
• на качество работы влияет состав древесины. Не рекомендуется использовать листы, изготовленные из хвойных пород. Они содержат большое количество смол, которые при испарении влияют на внешний вид.

При больших объемах производства необходимо предусмотреть систему вытяжки испарений. Это осуществляется с помощью локальной вентиляции. Отсутствие стружки значительно смягчает требования к условиям труда при фигурной резке фанеры лазерным станком.

Предварительно поверхность обрабатываемого материала очищается от пыли и грязи. Не допускается наличие лака, краски или аналогичных им декоративно-защитных составов.

Перечень оборудования для резки

Для комплектации профессиональной производственной линии рекомендуется приобретать специализированное оборудование. Но помимо лазерной установки в нем должны присутствовать другие компоненты.

Для обеспечения максимальной автоматизации работы головка лазера должна свободно перемещаться по длине и ширине деревянной поверхности. Для этого устанавливают специальную каретку, которая движется по направляющим.

Помимо этого для нормальной работы необходимы следующие комплектующие:

• блок электронного управления. Он контролирует работу лазера, подает команды на его перемещение относительно листа;
• система вывода продуктов сгорания. Несмотря на их небольшое количество без принудительной вентиляции быстро повысится концентрация вредных веществ;
• интерфейс для ввода информации – рисунка, режимов работы станка и т.д.

Для выполнения небольшого объема работ приобретать дорогостоящее оборудование будет нецелесообразно. Оптимальный вариант — воспользоваться услугами специализированных производственных компаний. В этом случае понадобится только правильно составить рисунок и подобрать материал, на который он будет нанесен.

В видеоматериале можно увидеть пример работы станка для формирования рисунка на поверхности фанерного листа:

Обзор готовых моделей станков

Если вы хотите приобрести лазерный станок для резки фанеры, то обратите внимание на их различие по мощности:

• настольный. Предназначен для работы дома или небольшой мастерской с маленькими заготовками. Мощность до 80 Вт, цена от 50000 руб;
• профессиональный. Используется в малом бизнесе при производстве дизайнерских украшений, гравировке, раскрое материалы в размер. Мощность до 195 Вт, цена от 150000 руб;
• промышленный. Используется на производственных линиях высокой мощности и пропускной способности с повышенными требованиями к качеству и точности работы. Мощность от 3000 Вт, цена от 450000 руб.

Рассмотрим станки из разной ценовой категории.

1. Принцип работы
2. Возможности
3. Производители и обслуживание

Промышленность реагирует на запросы потребителя и предлагает множество вариантов функционального оборудования для обработки и резки разных материалов: древесины, металлов. Причем устройства зачастую совмещают в себе множество нужных и не очень функций, которые позволяют сэкономить пространство за счет объединения нескольких машин в одну. Современные цеха деревообработки теперь почти всегда вооружают станком для лазерной резки фанеры и дерева.

Принцип работы

Основной рабочий инструмент аппарата – лазер, пучок света высокой мощности. При направлении его на изделие из дерева, участок соприкосновения сильно нагревается и волокна материала просто выгорают. Таким образом происходит бесконтактная резьба лазером. У разных моделей мощность пучка может колебаться. От этого параметра зависит область применения устройства:

• Лазерные станки невысокой мощности используют для деревообделочных работ;
• Более интенсивное излучение служит для резки более твердых материалов – металлов, природных и искусственных камней.

Преимущества этого метода обработки:

1. Края получаются идеально ровными, не требуют дополнительной обработки;
2. Можно обрабатывать изделия любого размера и формы;
3. Устройства просты в ручном и автоматическом управлении;
4. Точная работа до мелких деталей и штрихов.

Недостаток лазерной резки и гравировки дерева – места обработки остаются выжженными, темно-коричневого и черного цветов. Для натурального материала естественного оттенка это не критично, часто производители не обрабатывают торцы из-за их законченного облика, сочетающегося с основным фоном. Еще один нюанс не в пользу оборудования – его высокая стоимость, хотя она зависит от комплектации, функционала, размера и мощности станка.

Возможности

Что можно делать, используя лазер станка:

В зависимости от начинки оборудования функции присутствуют в разных количествах, что, соответственно, отражается на стоимости.

Какой станок выбрать: изучаем разновидности

Лазерные станки по разновидностям делятся по нескольким принципам.

По функциональной нагрузке :

1. Лазерный гравировальный станок выдает слабый пучок света, которого хватает для нанесения гравировки и выжигания. При увеличении длины волны установкой можно резать фанерный лист.
2. Фрезерно-лазерный станок для резки фанеры с увеличенной мощностью светового пучка умеет резать дерево, создавать пазы на изделиях. Часто с его же помощью можно нанести гравировку, просто настроив лазер на эту функцию.

По типу управления :

1. Станок по дереву ручного управления самый дешевый и понятный в работе. С его помощью создают уникальные в своем роде изделия.
2. ЧПУ заметно увеличивает стоимость оборудования, но и повышает качество изготовления абсолютно точных рисунков и форм. Достаточно задать программу и машина сделает все сама. В большинстве своем такие установки заключают в себе оба способа управления.

По мощности и размеру :

1. Лазерно-гравировальный настольный прибор с небольшой мощностью до 80 Вт компактный, его можно разместить в небольшом цеху или дома. Установка подходит для создания мелкой сувенирной продукции, станок умеет наносить гравировку и резать тонкую фанеру.
2. Профессиональный станок лазерной гравировки и резки выдает мощность 80-195 Вт. Он обладает увеличенными габаритами и применяются в деревообрабатывающей и мебельной промышленности для выпуска серийной продукции и вырезания точных деталей. Стоимость такого аппарата начинается от 150 тысяч рублей.
3. Промышленный станок для лазерной резки по дереву умеет вырезать, точить, гравировать и много чего еще. Он обладает внушительными размерами и служит в крупных цехах для деревообделки.

Производители начиняют оборудование разными функциями, которые влияют на стоимость установки и замещают использование дополнительных инструментов, облегчающих процесс обработки:

• Чиллер – устройство для охлаждения трубки лазера. Он необходим при продолжительном действии станка для нормализации температуры рабочих органов оборудования. Работает по принципу вторичной оболочки с циркулирующей водой, подключенной к насосу. Если станок не оборудован таким приспособлением, его покупают отдельно. Стоимость от 30 тыс. руб.
• Система обдува резака и гравера нужна для снижения температуры места среза и выжигания, чтобы избежать чрезмерного обугливания шва. Кроме того, с рабочего места постоянно сдуваются пыль и мусор, что повышает комфорт работы и качество производства.

Выбор лазерного станка определяется потребностями в его мощности и функционале. Для крупного производства нецелесообразно приобретать маленький настольный агрегат, как и для дома устанавливать профессиональный или промышленный.

Существуют универсальные установки, способные работать с металлом, деревом, ПВХ и выполнять разные операции: гравирование, резку, фрезеровку. Стоимость таких установок высокая и приобретать их целесообразно только для крупного производства.

Представляем таблицу с тремя популярными моделями станков разной комплектации и мощности:

Как видно, увеличение мощности лазера для станка влияет на стоимость оборудования и его функциональность. Производители предлагают модификации аналогичных агрегатов с разным набором функций, цена и качество изделий могут значительно отличаться от представленных.

Производители и обслуживание

Гравировальные станки для лазерной резки дерева и обработки изделий предлагают производители разных стран: России, Японии, стран Европы. Нельзя сказать, что они значительно отличаются друг от друга, но представители имеют свои особенности.

Ярким представителем российских разработчиков является НПФ «Лазеры и аппаратура», г. Зеленоград. Компания выпускает машины разной функциональности, продукция отличается сравнительно доступной стоимостью.

Японские марки Koike и Mazak изготавливают оборудование, удобное в управлении как ручным, так и автоматизированным методом.

Европейские бренды Trumpf, ESAB, Bystronic предоставляют самое разнообразное по функционалу оборудование с долгим сроком службы. Установки предназначены для обработки дерева, металлов, акрила и других материалов как специализированные, так и универсальные.

Надежные производители дают гарантию на свою продукцию. Качественные аппараты служат без перебоев годами, юстировка лазерного устройства производится редко в случае необходимости.

Высокоточная обработка древесных поверхностей в монтажных или декоративных целях реализуется только при помощи специализированного оборудования. Сегодня станки для выполнения операций резки и гравировки представлены в широком ассортименте. Причем это не только агрегаты, работающие по принципам традиционного механического и термического воздействия, но и высокотехнологичная лазерная техника. Кроме того, производители наделяют оборудование новейшими программными средствами контроля и управления функциями, которые облегчают и задачи оператора. В то же время лазерный станок по дереву отличается от аналогичных механических агрегатов высокой стоимостью, поэтому к его выбору стоит подходить с большей ответственностью.

Где применяется лазерный станок для дерева?

Преимущественно такое оборудование используется для декоративного оформления древесных поверхностей. Достигается оно посредством двух основных операций - резки и гравировки. Для этого могут задействоваться разные мощности, и, соответственно, каждый станок обеспечит те или иные возможности обработки. Используют станки и домашние мастера на любительском уровне, и профессиональные операторы на производственных линиях. К примеру, лазерный станок по дереву применяют в мебельной промышленности с целью нанесения на поверхности художественных узоров. В данном случае предполагается возможность поточной работы, поэтому и станки располагают высокой производительностью. В домашних условиях и в небольших мастерских пользователи ориентируются на штучное производство - как правило, выпуская авторские изделия.

Разновидности станков

Основным признаком разделения станков такого типа является мощностный потенциал, который также отражается и на конструкционном исполнении. Компактные аппараты обычно располагают мощностью не более 80 Вт. Такие модели подходят для использования в малом бизнесе, в изготовлении тех же штучных авторских сувениров и для любительских работ. Средний класс представляет более производительные установки, силовой потенциал которых может достигать 200 Вт. Такие модели уже могут применяться в линиях производства на небольших фабриках обработки древесных материалов и предметов мебели. И самый мощный станок для лазерной относится к промышленной сфере применения. Таким оборудованием снабжаются конвейеры крупных заводских предприятий. Опять же, они характеризуются не только повышенной мощностью, но и конструкцией, которая зачастую позволяет их интегрировать в цеха посредством строительного монтажа.

Функционал

Современные лазерные станки отличаются широкими опциональными возможностями - это одно из главных направлений, работая над которым, разработчики стремятся привлекать все большее количество клиентов. В частности, для профессиональных станков давно стало обязательным наличие системы охлаждения. Данная функция отвечает за своевременное погашение температуры рабочего органа, что повышает надежность установки. Электропривод сопла также становится все более распространенным техническим элементом, которым оснащаются лазерные станки по дереву. Возможности моделей с такой оснасткой повышаются за счет более точного позиционирования и в целом управления рабочим компонентом. В более продвинутых аппаратах также предусматривается фокусировка лазера.

Особенности моделей с ЧПУ

Отдельную категорию представляют агрегаты с возможностью программирования рабочего процесса, который реализуется в автоматическом режиме. Наличие системы практически избавляет пользователя от выполнения механических операций. Правда, в некоторых станках операторам все еще могут поручаться косвенные и вспомогательные действия. Так или иначе, лазерный станок с ЧПУ по дереву предоставляет обширные возможности в плане управления рабочим процессом. Обычно такие модели сопрягаются с компьютерными станциями и контроллерами. Это дает возможность разрабатывать задачи для станка в графическом компьютерном виде без применения специальных физических настроек по разным параметрам обработки. Техника на основе заложенной программы самостоятельно калибрует рабочие органы под выполнение конкретных задач.

Как сделать лазерный станок по дереву своими руками?

Самостоятельно можно сделать компактное устройство, которое на небольшой площади будет выполнять функцию автоматизированного гравера. Для этого потребуются материалы для корпуса прибора, контроллер, рабочая оснастка, обеспечивающая перемещение лазерного устройства, и вспомогательные системы, отвечающие за питание и охлаждение. Сложность выполнения этой задачи обуславливается тем, что широкий перечень комплектующих на обычном радио-рынке приобрести невозможно. Например, программируемый контролер с резчиками чаще всего приобретаются в китайских онлайн-магазинах. На практике изготовить лазерный станок для резьбы по дереву можно только при наличии соответствующих знаний электроники - по крайней мере, на руках должна быть схема подключения комплектующих. Впрочем, это не вызовет труда, если поставить цель изготовления скромного по мощности ручного гравера без системы автоматического позиционирования.

Эксплуатация станка

Начинается работа с подключения оборудования к источнику питания и подготовки материала. В зависимости от типа станка управление процессом обработки будет осуществляться или в автоматическом режиме, или вручную. В первом случае потребуется изначальная загрузка конечной модели в компьютерном виде. Также аппараты такого типа нередко предусматривают механическую настройку оснастки под конкретные характеристики операции. Без автоматики лазерный станок по дереву контролируется вручную. Также задаются изначальные параметры рабочего процесса, после чего производится непосредственная резка или гравировка.

Заключение

Найти по-настоящему качественный и надежный лазерный станок на рынке непросто. В сегменте представлены по большей части китайские производители, немалая часть которых собирает оборудование в кустарных условиях. И это не говоря о довольно среднем качестве самих комплектующих. Но есть и добросовестные компании, в семействах которых можно встретить вполне достойный лазерный станок по дереву для любых нужд. Такие модели, в частности, выпускают фирмы Wattsan micro, KAMACH и RABBIT. Другое дело, что и стоимость данной продукции высока. Даже небольшие по размерам и скромные по мощности аппараты стоят не менее 100 тыс. руб.