Механизация граверных работ возможна при использовании специального оборудования и применении усовершенствованного инструмента. При этом можно за одну установку обрабатывать деталь, гравировать, сверлить и фрезеровать сопряженный профиль канта или каналов, расположенных на поверхности детали. В промышленности такие работы проводят на копировально-фрезерном станке с пантографом. Нужный текст и узор набирают из трафаретов, которые закрепляют на копирном столе станка. Плечи пантографа настраивают в нужном масштабе с учетом размера шаблонов, деталь (заготовку) закрепляют в рабочем поле станка и приступают к фрезерованию. Выборка металла получается в результате своевременного опускания и подъема резца в шпинделе пантографа и одновременных задержек копировального пальца в нужных местах трафаретов.

Для мелкосерийной и кустарной работы промышленные станки малоприменимы. Они громоздки, потребляют много электроэнергии, а изготовление шаблонов для штучной работы попросту нецелесообразно. К тому же недостатком гравировки на станке с пантографом является то, что в переходах линий (особенно в острых углах) получаются скругления от вращающегося резца и для получения острых углов требуется их дополнительная подрезка и опиловка.

 

Работа на настольном копировально-фрезерном станке

На рис. 31 изображен настольный вариант копировально-фрезерного граверного станка. Он предназначен в основном для выполнения на изделиях крупных надписей и рисунков как в стационарных, так и в походных условиях, имеет небольшие габаритные размеры и малую массу, что позволяет транспортировать его к месту работы в чемодане.

На таком станке можно производить различные операции по обработке поверхностей изделий из органического стекла, всевозможных пластмасс, металлов и их сплавов.

Копирование на данном станке осуществляется с помощью шиберной системы. Станок состоит из двух плит (шиберов), станины в виде швеллера, шпинделя с приводом от электродвигателя через гибкий вал и линейки с пазом для набора и установки шрифта. Плиты соединены между собой и со станиной роликами таким образом, что при передвижении копировального пальца (щупа) по копиру или шаблону верхняя плита, несущая копировальный палец и шпиндель, постоянно скользит по верхнему поперечному пазу нижней плиты. Одновременно приходит в движение и нижняя плита, скользя по направляющим станины в продольном направлении – то слева направо, то справа налево.

Рис. 31. Настольный копировально-фрезерный станок «Малыш»: 1 – шиберы; 2 – электропривод; 3 – станина; 4 – линейка для набора трафаретов; 5 – копировальный палец (щуп); 6 – шпиндель с резцом

Копирование осуществляется вручную в результате движения плит, которые повторяют рисунок, вычерчиваемый копировальным пальцем, скользящим по канавкам копира. Отличительной особенностью конструкции является копирование как надписей, так и различного рода изображений без какого-либо искажения в масштабе 1:1. Такое устройство позволяет успешно производить операции гравирования на деталях любых размеров и наносить надписи высотой шрифта 6 мм и более. С целью изменения размеров шрифта пользуются несколькими наборами копировальных планок разных по высоте шрифтов.

В комплект станка входят электродвигатель с гибким валом, дополнительные верхняя и нижняя плиты, крепежные винты и струбцины. Наличие дополнительных шиберов, отличающихся габаритами и массой, позволяет использовать станок как для выполнения мелких граверных операций, так и для гравирования надписей на нестандартных изделиях со сравнительно большими поверхностями, т. е. оформлять всевозможные вывески и мемориальные доски.

Граверный станок «Малыш» имеет простую конструкцию, и для умелого специалиста изготовить такой станок даже своими силами не составит особого труда, тем более что материалом для конструкции может служить толстое органическое стекло, которое, как известно, легко поддается всем видам механической обработки.

Работа на станке заключается в следующем. Станок устанавливают на стол или верстак, на рабочей плите закрепляют пластину для гравирования, набирают шрифт и, взявшись обеими руками за ручки, смонтированные на верхней плите (шибере), приводят в действие копировальное устройство.

Плавными движениями заставляют скользить копировальный палец по углубленному контуру знака или буквы, выгравированному на копировальной планке. Одновременно с этим, нажимая большими пальцами на гашетки, опускают шпиндель вниз, подводя резец к обрабатываемой поверхности.

Для гравирования на больших досках и плитах станок крепят к поверхности изделия струбцинами, предварительно установив его на разметку будущей строки. В этом случае рабочую плиту необходимо снять, чтобы освободить доступ резцу к обрабатываемой поверхности. Отвернув ограничительную гайку, ввинчивают втулку со шпинделем в шибер на величину подачи шпинделя, достаточную для обеспечения нормального режима гравирования. Затем, набрав в паз шрифтовой линейки первое слово из копировальных планок или букву, подсоединяют к хвостовику шпинделя гибкий вал от электродвигателя, вставляют резец и приступают к работе.

Выборку металла вращающимся резцом производят с постепенной вертикальной подачей шпинделя. Для наблюдения за поведением резца и правильностью установки копировального устройства относительно разметки в шибере и станине предусмотрены смотровые окна (для конструкции из оргстекла окна не нужны). Установка копировального устройства на линию разметки осуществляется передвижением шрифтовой линейки в вертикальном направлении и набора шрифта вдоль паза шрифтовой линейки в горизонтальном направлении.

При использовании станка для гравировки пуансонов и деталей с выступающими частями, превышающими величину наименьшего хода шпинделя вверх, применяют подкладную раму. Подкладная рама снабжена подъемным механизмом, позволяющим поднимать и опускать рабочую плиту (столик). В этом случае рабочая плита снимается со станины граверного станка и крепится на подкладной раме.

 

Работа бормашиной

Как говорилось выше, гравировальные станки хороши для тех случаев, когда изделия выпускаются партиями или являются однотипными (например, вывески, текст которых можно легко набрать из кассы трафаретов). В частной, тем более в любительской практике их использование не имеет большого смысла. Зато широкой и заслуженной популярностью пользуются универсальные устройства, известные как прямые шлифмашинки, многофункциональные электроинструменты или электрограверы. Пожалуй, самым популярным подобным инструментом является изделие компании «Dremel», чье название стало нарицательным для устройств данного вида. Однако задолго до появления подобной продукции на прилавках наших магазинов и профессиональные граверы, и народные умельцы использовали для гравирования стоматологическое оборудование – всем известные бормашины.

«Dremel» («Дремель») – торговая марка ручного электро– и пневмоинструмента и принадлежностей к ним. Происходит от фамилии американского изобретателя и промышленника Альберта Дж. Дремеля, разработавшего первые модели высокоскоростного роторного ручного инструмента и основавшего в 1932 году «Dremel Company» для производства такого инструмента. В 1993 году торговая марка была приобретена фирмой «Bosch», производство по состоянию на 2008 год осуществляется инструментальным подразделением этой фирмы «Robert Bosch Tool Corporation». Главный офис компании по производству инструмента под маркой «Dremel» располагается в Маунт-Проспект, штат Иллинойс, США.

Бормашина – весьма простой инструмент. Она состоит из мотора, муфты, гибкого вала и наконечника, в цанговом зажиме которого крепится зубной бор, служащий режущим инструментом, фреза того или иного типа, абразивный камень, металлическая щетка или отрезной диск (рис. 32). Подобное же устройство имеют и вышеописанные электрограверы, поэтому для единообразия все их будем называть бормашинами.

Рис. 32. Бормашины: а – многофункциональное устройство фирмы «Dremel»; б – гибкий вал с наконечником; в – зубной бор со сточенным кончиком шарика

Основной узел в данном случае – гибкий вал с наконечником, который передает вращение от электродвигателя к закрепленному в цанговом зажиме бору. Имея такой вал, можно, в принципе, зажать его ось непосредственно в патрон электродрели или шуруповерта. Подобный комплект позволит справиться с простейшими граверными работами. Однако качество их будет невысоким. Дело в том, что частота вращения у большинства дрелей (а также распространенных бытовых электродвигателей) не превышает 3,5 тысячи оборотов в минуту (об/мин), тогда как электрограверы позволяют работать со скоростью до 30–37 тысяч об/мин, а некоторые бормашины – до 400 тысяч об/мин. Именно высокооборотистый привод позволяет качественно работать по металлу, тогда как низкоскоростная машинка годится только для уверенной работы по пластмассам и кости.

Бормашины широко используют для написания адресов (дарственных надписей) на различных материалах, а также для написания всевозможных поздравлений на посуде, чего невозможно добиться штихелем. Бормашиной можно наносить надписи в самых труднодоступных местах, она применима как для плоскорельефного, так и для обронного гравирования, где требуется выборка большого количества металла. Но мы сосредоточим внимание только на плоскорельефном гравировании. Сюда входит выполнение надписей различного характера как прямым шрифтом, так и рукописным на незначительную глубину.

Перед тем как приступить к работе, привод электрогравера или прямой шлифмашинки лучше подвесить – это сглаживает вибрацию. К тому же лежащий на столе работающий электроинструмент может свалиться на пол, потянув за собой гибкий вал и испортив тем самым работу. В комплекте с гравером иногда есть стойка-кронштейн для крепления его в подвешенном состоянии.

Бор вставляют в наконечник с гибким шлангом и обводят им контуры изображения. После нанесения основных контуров рисунка выполняют более мелкие детали. Тени выполняют последними, их можно изобразить в виде штриховки линиями, кружками, клеточками.

Борами можно выполнять объемные, рельефные и контурные работы. Для написания текстов применяют в основном шаровидные боры. С целью достижения отчетливой проработки деталей букв граверы, как правило, у такого бора стачивают кончик шарика (рис. 32, в).

У каждого мастера свои излюбленные методы работы. Для начала вы можете попробовать следующую технологию выполнения надписи. Для первой проработки контура закрепляете в цанге самый тонкий бор и проходите им всю надпись, не задерживаясь на утолщениях и завитушках, так чтобы толщина букв выглядела одинаковой. Затем этим же бором выполняете утолщения шрифта, как правило, внутри буквы. Проверяете и подправляете завитушки и украшения шрифта.

Теперь смотрим, что получилось. Линии полученной надписи шероховатые, скорее напоминают борозды, особенно там, где прорабатывались утолщения или проводили бором несколько раз. Для исправления этого берем бор или абразивную насадку немного большего диаметра и проводим по местам утолщения, тем самым выравнивая верхний слой. Абсолютной гладкости без длительной тренировки достичь довольно сложно, но вид в любом случае получится уже совсем другой, а это главное.

Приемы написания знаков, букв и цифр вращающимся бором, особенно если его обороты незначительны, не соответствуют тем, которыми мы привыкли пользоваться при письме авторучкой или карандашом. При нанесении на изделие того или иного знака либо изображения следует начинать гравирование вертикальных линий сверху вниз, а горизонтальных – справа налево, т. е. против направления вращения инструмента. Чем выше скорость привода, тем более гладкой будет выгравированная канавка. Правда, при высоких скоростях удержать инструмент так, чтобы глубина гравировки получалась постоянной, нелегко. Ко всему нужна привычка, так что регулярные тренировки на обрезках различных материалов – залог успеха вашей работы. Возьмите небольшую пластинку и проведите по ней гравером тонкие линии, завитушки, эллипсы и круги. Когда рука натренируется, можно приступать к выполнению рисунка, при этом рука будет двигаться так же легко, как и с карандашом.

Общее правило – чем тверже материал, тем выше должна быть скорость инструмента. Например, для работы по оргстеклу (плексигласу) не следует выставлять скорость выше 8000 об/мин, так как на высоких скоростях плексиглас будет сильно плавиться и может даже налипать на бор. В случае если производится матирование того же плексигласа абразивной насадкой (точильным камнем), можно выставить скорость вращения на уровне 15 000 об/мин. При работе с медью или алюминием скорость должна быть выше, а при гравировке по стали вам, скорее всего, потребуется установить максимальную скорость вращения бора.

При покрытии фона на большой площади независимо от того, бором вы это делаете или абразивной насадкой, необходимо наносить полоски в одном направлении, иначе рисунок будет смотреться некрасиво. Также одно из основных условий получения достойного результата – отсутствие небрежности и спешки. Важно не прикладывать слишком больших усилий и не пытаться вогнать в материал насадку. Помните, что машина должна выполнить всю работу, а не вы!

И еще одна важная особенность при работе с металлом. При проведении линии, будь то надпись или рисунок, важно направление движения руки, угол наклона насадки. При этом на поверхности выгравированной в металле канавки создаются ворсинки, которые играют, блестят, переливаются на свету. Под разными углами освещения эффект будет разным. Поэтому положение руки при выполнении надписи всегда должно быть одинаковым. В большинстве случаев это же относится и к рисунку. Однако с этим эффектом можно поэкспериментировать, создавая гравированные изображения, которые по-разному выглядят в зависимости от направления источника света.

Желательно, чтобы во время гравирования рука плавно скользила по поверхности стола или обрабатываемого материала. Для этого можно надеть перчатку или проложить ткань между рукой и столом (заготовкой).

Технология выполнения надписей на подарках достаточно проста. Она состоит из следующих операций:

• выборки материала бором;

• втирания краски-основы в гравировку;

• засыпки и растирания бронзовой пудры по поверхности надписи.

Для втирания в гравировку обязательно следует брать густотертую масляную краску – цинковые или свинцово-цинковые белила. Любая другая краска для этих целей непригодна. Втирать краску нужно пальцем или тампоном круговыми движениями, давая тем самым возможность краске заполнить все углубления.

Убедившись, что краска втерта достаточно прочно и надпись ясно читается, излишек краски стирают с поверхности изделия ветошью без ворса. Те же манипуляции проделывают и после растирания бронзовой пудры.

Как уже упоминалось, бормашина незаменима при гравировке по стеклу, которое штихелем можно только расколоть. Для такой работы существуют определенные правила.

Для нанесения надписи на стекло к нему с обратной стороны прикрепляют бумагу с надписью для гравировки, а с лицевой стороны смазывают растительным маслом, которое во время резания стекла алмазным бором предотвращает распыление стеклянной пыли и позволяет считывать текст.

Рисунок или надпись можно и перевести непосредственно на стекло. Делают это так. Чистую поверхность стекла протирают тампоном, смоченным раствором канифоли в спирте или ацетоне. После того как покрытие подсохнет, через копировальную бумагу переводят рисунок. Пропущенные места подрисовывают простым мягким карандашом.

Гравируют рисунок, держа стеклянный предмет в левой руке, упирая его в край стола или положив на него. Прорабатывают рисунок, начиная снизу, так чтобы пыль летела вниз и не забивала рисунок. При гравировке следят, чтобы линии были достаточно заглублены, а толщина их соответствовала задуманному рисунку.

Иногда для подчеркивания каких-либо деталей бывает необходимо заматировать их. Для этого накладывают на нужное место кусок наждачной бумаги средней зернистости и пальцем слегка натирают это место, вращая бумагу. Маленькие участки матируют палочкой, на торец которой приклеивают наждачный порошок.

Рисунок на отгравированной стеклянной поверхности можно тонировать. Для этого в гравировку затирают масляную художественную краску темных тонов.

Фарфоровые изделия гравируют так же, как и стеклянные. В гравировку в этом случае обязательно затирают краску. Популярна и так называемая штриховая роспись фарфоровых изделий алюминием и другими металлами. Этот процесс имеет название «натирание металлами».

Натирание алюминием проводят, применяя все ту же бормашину. Рабочим инструментом является диск из листового алюминия, зажатый в специальной оси от шлифовальных кругов для бормашин. Толщина диска – 0,3–0,5 мм, диаметр – 10–20 мм. Желательно применять диск с крупным диаметром (около 20 мм), так как он дает более четкую и однородную линию штриха.

Вращающийся алюминиевый диск, касаясь поверхности фарфора, разрушает глазурь. Разрушение глазури происходит за счет окиси алюминия, имеющейся на поверхности диска. В неровности затираются мелкие частицы алюминия.

Как уже было сказано, натирание производят и другими металлами и сплавами, например медью и латунью. Но медь и латунь быстро окисляются на поверхности фарфора, и со временем вместо блестящего получается темный штрих, как бы затертый черной краской. Алюминиевый штрих остается блестящим неограниченно долго.

При натирании чистую поверхность фарфора покрывают суспензией титановых белил. Для ее приготовления берут жидкий столярный клей и в нем замешивают сухие титановые белила. Этой суспензией покрывают поверхность фарфора. С помощью копировальной бумаги переводят рисунок, подрисовывая неясные места мягким карандашом.

Рисунок прорабатывают алюминиевым диском. Правила нанесения штрихов остаются такими же, как и для гравирования стекла абразивами. Если плоскость диска совпадает с линией штриха, получают тонкую линию, если не совпадает – толстую.

При необходимости получают и крупный участок поверхности, покрытый алюминием. Для этого вращающимся диском быстрыми движениями водят по этой поверхности.

После нанесения всего рисунка титановые белила удаляют тампоном, смоченным горячей водой.

Подобную технику используют и в том случае, если нужна надпись временного характера на стекле. Используя дюралюминиевые диски, гравер механически наносит на стекло слой металла. Выполненную таким образом надпись можно смыть серной кислотой.

Рисунки на стекле и фарфоре должны быть четкими, с минимальным количеством штрихов и, конечно, красивыми.

При натирании фарфора алюминием желательно выбирать изделие, окрашенное в темные тона, тогда рисунок будет выразительнее.