Полное руководство по ЧПУ-обработке для изготовления ювелирных изделий

Введение

Резьба воска вручную выполнялась уже тысячи лет с использованием горячего металла, залитого в форму, называемую литье по lost wax. Сегодня мы можем использовать компьютеры и роботизированные машины для создания дизайнов ювелирных изделий с помощью станка ЧПУ.

Станок ЧПУ может точно резать металл. Это дает дизайнерам инструмент, который позволяет создавать изделия, ранее очень сложные из-за твердого материала, включая такие металлы, как нержавеющая сталь и титан.

В этом руководстве мы обсудим, как ЧПУ-обработка для изготовления ювелирных изделий, что ЧПУ успешно делает и его недостатки.

Что такое изготовление ювелирных изделий с помощью ЧПУ?

ЧПУ (числовое программное управление) это термин, используемый в ювелирной индустрии, обозначающий машины, использующие вращающиеся режущие инструменты для вырезания форм из цельных металлических или восковых блоков (в соответствии с точными инструкциями, заданными в цифровом файле).

Этот процесс производства можно назвать субтрактивным производством, когда удаляется полностью сформированная форма. Это противоположно 3D-печати, которую называют аддитивным производством, то есть формированием формы за счет добавления материала слой за слоем.

ЧПУ особенно важно при изготовлении ювелирных изделий из нержавеющей стали. Литье таких металлов очень сложно из-за их твердости — нержавеющая сталь, титан и вольфрам чрезвычайно тверды и трудно обрабатываемы.

Два способа использования ЧПУ в ювелирном деле

• Прямое металлообработка: Станок ЧПУ создает готовую деталь из исходного материала (заготовки/трубы) из металла; отрасли, наиболее подходящие для этой технологии, включают: кольца, браслеты, ободки и застежки.

• Фрезеровка воска на ЧПУ：Использование управляемой машины для создания точного воскового мастер-модели, затем эта модель используется для производства конечной металлической детали методом литья по выплавляемым моделям. Отлично подходит для изготовления сложных серебряных или золотых дизайнов, где предпочтительным процессом является литье.

Процесс изготовления ювелирных изделий с помощью ЧПУ

Проектирование

Вся работа с ювелирными изделиями на ЧПУ начинается с файла CAD в 3D. Производители создают этот файл с помощью компьютерных программ, таких как Rhino, Fusion 360 и Jewelcad. Этот файл служит как полный чертежный план. Все размеры, границы и мелкие детали задаются здесь перед началом резки украшения.

Плохо сделанные файлы CAD приведут к грубо выполненным украшениям. Большинство мастеров тратят много времени на работу с этим этапом. Тонкие детали, включая текстуры накатки, места для закрепления камней и резные узоры, тщательно прорисовываются до начала работы режущей машины.

Подготовка станка ЧПУ

Программа G-кода, созданная путем преобразования файла CAD, указывает станку ЧПУ, как двигаться. Оператор устанавливает подходящие режущие инструменты, закрепляет заготовку из необработанной металла на фрезерном станке и выполняет сухой тест на наличие ошибок перед резкой.

При фрезеровке ювелирных изделий на ЧПУ необходимо, чтобы скорость шпинделя, подача и диаметр режущего инструмента были подходящими для типа используемого металла. Неправильные параметры приведут к потере материала и/или повреждению инструмента.

Процесс фрезерования

Автоматизация работает точно по G-коду. Высокоскоростные вращающиеся режущие инструменты удаляют материал с объекта за проходы; сначала с помощью грубых режущих инструментов (черновая обработка), удаляя большую часть материала, а затем с помощью тонких (финишных) инструментов для завершения деталей.

Станки ЧПУ обеспечивают допуски ±0,01 мм. Эта стабильность создает ценность в производстве ювелирных изделий: все детали, произведенные за один запуск, будут идентичными.

Финишная обработка

После фрезеровки компоненты проходят:

• Обработка кромок, которая удаляет острые края и металлические стружки
• Полировка (с использованием как вибрационной, так и ручной полировки) до гладкой или зеркальной поверхности
• Нанесение финишного покрытия (с использованием PVD-краски) для эстетики и долговечности (золотые покрытия, черные покрытия, розовое золото)
• Гравировка, с помощью лазерного метода или механического метода, для нанесения текста или узоров

Почему выбирают ЧПУ? Основные преимущества

Нулевая пористость

Горячий жидкий металл остывает и сжимается при литье, и внутри могут остаться крошечные воздушные пузырьки. Мы называем эти маленькие отверстия пористыми дефектами. Они делают металл слабее и сложнее для равномерной полировки.

ЧПУ вырезает украшения из толстого цельного металла без воздушных зазоров. Готовая работа более прочная и имеет более приятную поверхность. Поэтому изделия, изготовленные на ЧПУ ювелирные изделия из нержавеющей стали длится намного дольше, чем отлитые изделия.

Микро-точность и острые линии

Тонкая детализация будет размыта при литье из-за усадки металла. Процесс ЧПУ обеспечивает идеальную геометрическую симметрию, четкие прямые края, сложные текстуры поверхностей и гравировку, в отличие от литья, эти узоры обычно размыты на этапе литья.

Безупречные закрепки для камней

ЧПУ сверлит посадочные места для камней с точностью ±0,01 мм. Камень вставляется прямо с минимальной ручной настройкой, что ускоряет производство и снижает ошибки при закрепке.

Эффективность времени и стоимости производства

После программирования станки ЧПУ могут работать практически без помощи оператора; поэтому один оператор может контролировать несколько программ/станков одновременно. В результате этого снижаются затраты труда на единицу продукции, увеличивается объем производства и стабильность качества от первой до пятисотой изготовленной единицы.

Распространённые области применения ювелирных изделий

Функциональная и роскошная фурнитура

Из-за необходимости строгих механических допусков для ювелирных компонентов, таких как ободки часов, шарниры браслетов, магнитные застежки и модульные соединители, метод ЧПУ является допустимым способом производства, обеспечивающим стабильный размер, где литье не справляется.

Бриллиантовая гравировка и сложное гравирование

Устройства с 4 и 5 осями используют алмазный инструмент для создания криволинейных поверхностей по данным CAD, так же как при ручной гравировке. Но они могут сохранять все детали одинаковыми на протяжении всего производства, что идеально подходит для нержавеющей стали.

Установка камней и зажимов

Нержавеющая сталь слишком прочна для традиционной ручной установки зажимами. Машины ЧПУ решают эту проблему, вырезая посадочные места для камней и расположение зажимов в металле до установки камня. Некоторые распространенные камни, обычно устанавливаемые этим методом, это кубический цирконий (CZ), который достаточно твердый, чтобы надежно закрепиться в обработанных карманах из металла.

Ювелирные изделия с зеркальной полировкой

Поверхности, обработанные на ЧПУ, изначально намного гладче, чем отлитые поверхности. Обработанные на ЧПУ поверхности требуют меньше усилий для достижения истинного зеркального блеска после шлифовки. Одним из главных преимуществ ювелирных изделий из нержавеющей стали является то, что они приобретают и сохраняют очень высокий блеск.

ЧПУ против 3D-печати и традиционного литья

Ограничения: когда ЧПУ не является лучшим выбором?

Органические, текучие формы

ЧПУ отлично подходит для геометрических дизайнов, таких как кольца, кулоны для цепочек с прямыми краями или любые другие объекты с геометрической структурой. ЧПУ менее подходит для очень органичных форм, таких как вырезанные лица, неправильные лозы или другие виды свободных форм. Создавать такие формы более эффективно с помощью 3D-печати или ручной резьбы по воску.

Отходы драгоценных металлов

При создании деталей с помощью ЧПУ, станок удаляет материал из твердого блока, оставляя металлическую стружку (или опилки). Из-за низкой стоимости нержавеющей стали эти опилки легко утилизировать.

Однако, поскольку золото и серебро — металлы с гораздо более высокой ценностью по сравнению с нержавеющей сталью, необходимо собирать и перерабатывать каждую опилку, полученную в процессе обработки на ЧПУ — что увеличивает затраты и количество операционных этапов.

Заключение

Обработка на ЧПУ позволяет ювелирам использовать повторяемый, точный и масштабируемый способ изготовления украшений из твердых материалов, таких как нержавеющая сталь, титан и вольфрам, с которыми трудно или невозможно работать традиционными методами, например, литьем.

Отсутствие пористости, очень точное соблюдение допусков и возможность быстрого производства больших партий делают обработку на ЧПУ идеальным решением для создания структурированных геометрических дизайнов на оптовом уровне.

Если вы собираетесь настраивать элитные украшения из нержавеющей стали и не можете найти надежного поставщика, свяжитесь с нами. Готовое украшениеУ нас более 10 лет опыта сотрудничества с более чем 300 брендами и современными производственными машинами высокого класса.