Фрезы для обработки камня: виды, процесс фрезеровки

Фрезерные станки с ЧПУ открывают широкие возможности для точной и быстрой обработки камня. Ключевую роль в этом процессе играют фрезы. Именно они определяют качество обработки и скорость выполнения работы. В статье расскажем, какие бывают фрезы по камню, на что обратить внимание при выборе оборудования и какие существуют этапы фрезеровки.

Как происходит процесс фрезеровки по камню

Подготовка заготовки и оборудования

Перед началом фрезеровки важно обеспечить стабильность и безопасность обработки. Подготовка включает:

• Закрепление заготовки: камень фиксируется на рабочем столе станка с помощью механических струбцин, вакуумных присосок или специального крепежа.
• Очистка поверхности: удаляются пыль, влага, посторонние включения.
• Подготовка охлаждения: если используется мокрая резка, подключается система подачи воды или эмульсии.

Создание управляющей программы (G-кодов)

Для автоматизированной обработки используется станок с ЧПУ. Этапы подготовки программы:

• Проектирование 2D/3D модели в CAD-системе (например, AutoCAD, SolidWorks, ArtCAM).
• Генерация G-кодов в CAM-системе: специальной программе, формирующей путь движения фрезы с учётом заданных параметров: глубины, скорости подачи, вращения шпинделя.
• Настройка управляющей системы на станке (например, NCStudio, Mach3, DSP-контроллер).

Настройка станка и выбор инструмента

На этом этапе подбираются рабочие параметры, зависящие от типа камня и фрезы:

• Выбор фрезы: алмазная, профильная, черновая или чистовая. Учитывается диаметр, длина, тип режущей кромки.
• Установка фрезы в шпиндель с учётом допустимого диаметра цанги и оборотов.
• Задание нулевой точки: исходная координата по X, Y и Z.
• Настройка подачи и оборотов шпинделя, например, для мрамора используется меньшая подача и средние обороты, для гранита — высокая скорость вращения и низкая подача.

Основной процесс фрезеровки

Фрезеровка камня осуществляется в несколько проходов. Этапы обработки:

Черновая обработка

• Фреза снимает основной объём материала.
• Используется большая глубина реза и высокая подача.
• Получается грубый контур будущего рельефа.

Полупроходная обработка

• Плавное приближение к финальной форме.
• Меньшая глубина и повышенная точность.

Чистовая обработка

• Завершающий этап.
• Используются более тонкие фрезы (например, сферические или V-образные).
• Поверхность получает окончательную форму и гладкость.

Финишная гравировка

• Выполняется при необходимости: надписи, логотипы, художественные детали.

При обработке твёрдых пород обязательно используется мокрая резка. Подача воды снижает трение и температуру, продлевая срок службы фрез и улучшая качество реза.

Финишная отделка

После завершения фрезеровки выполняются заключительные операции:

• Очистка заготовки от шлама и остатков абразива
• Ручная шлифовка (если необходимо устранить мелкие заусенцы)
• Полировка поверхности, особенно актуально для памятников, столешниц, панелей
• Нанесение защитного покрытия

Как выбрать станок для фрезеровки камня

Определите, какие материалы вы будете обрабатывать

Фрезеровке поддаются разные виды камня: гранит, мрамор, акрил. Но для твердого камня (гранит, базальт) понадобится мощный шпиндель и усиленная конструкция.

Выберите размер рабочей зоны

Зависит от формата ваших изделий:

• Малые станки (400×400 мм, 600×900 мм): для гравировки, декора
• Средние и крупные форматы (1300×2500 мм и более): для фасадов, плит, столешниц, барельефов

Учтите габариты камня, запас на фиксацию и перемещение инструмента.

Обратите внимание на мощность шпинделя

Шпиндель с небольшой мощностью не сможет глубоко резать массивные изделия. А вот шпиндель с высокой мощностью легко с этим справится.

Тип направляющих и привода

Лучше всего выбирать станки с рельсовыми направляющими. Они обеспечивают высокую точность и длительный срок службы. Также стоит рассмотреть оборудование, оснащённое шарико-винтовой передачей или косозубой рейкой, которые повышают плавность и надёжность перемещения. Кроме того, стоит отдать предпочтение планетарным редукторам, а не ременным.

Система охлаждения

Водяной насос обычно входит в комплект станка, однако при работе с мягкими металлами рекомендуется использовать атмосферный чиллер. Он отлично справится со всеми задачами.

Какие виды камней подходят для фрезеровки

Гранит

Гранит — один из самых прочных натуральных камней, часто используется в строительстве, мемориальной и интерьерной резьбе. Отличается высокой твёрдостью, поэтому для фрезеровки гранита требуются мощные станки и алмазный инструмент.

Преимущества:

• Устойчив к износу и погодным условиям
• Сохраняет полировку десятилетиями
• Эффектно смотрится после гравировки

Области применения: надгробия, памятники, облицовка фасадов, лестницы, кухонные столешницы.

Мрамор

Мрамор легче в обработке, чем гранит. Он хорошо поддаётся фрезеровке даже на станках средней мощности.

Преимущества:

• Простота фрезеровки
• Однородная структура
• Широкая палитра цветов

Области применения: камины, колонны, барельефы, декоративные панели, сувениры.

Песчаник

Песчаник — осадочная порода с плотной, но достаточно мягкой структурой. Он хорошо поддаётся механической обработке, в том числе фрезеровке на низких и средних оборотах.

Преимущества:

• Невысокая цена
• Простой в обработке
• Естественный внешний вид

Области применения: фасадный декор, архитектурные элементы, садовая скульптура.

Оникс и полудрагоценные камни

Оникс, яшма, агат и другие полудрагоценные камни используются в элитной отделке, сувенирной продукции и ювелирном деле. Они хорошо фрезеруются на высокоточных станках с ЧПУ при наличии водяного охлаждения.

Преимущества:

• Уникальная цветовая палитра
• Высокая ценность
• Хорошая полировка

Области применения: ювелирные вставки, элитные панели, интерьерные вставки.

Искусственный камень (акриловый, кварцевый)

Искусственные камни активно используются в производстве мебели, кухонь и интерьеров. Они равномерны по структуре, не имеют трещин и обрабатываются проще натуральных аналогов.

Преимущества:

• Повышенная однородность
• Не крошится при фрезеровке
• Легко поддаётся полировке

Области применения: столешницы, стойки ресепшен, декоративные панели, ванные комнаты.

Таблица с видами камней, подходящих для фрезеровки

Параметр	Рекомендуемое значение	Комментарий
Тип конструкции станка	Портальный с литой рамой	Обеспечивает устойчивость и точность
Рабочее поле	600×900 мм и выше	Подходит для большинства задач по гипсу
Мощность шпинделя	от 1,5 до 2,2 кВт	Достаточно для фрезеровки гипса
Обороты шпинделя	12 000–24 000 об/мин	Позволяет использовать фрезы малого диаметра

Виды фрез по камню

Алмазные фрезы

Наиболее распространенный тип инструмента для работы с камнем. Алмаз — один из самых твердых материалов в природе, поэтому фрезы с алмазным напылением легко справляются даже с гранитом.

Подвиды алмазных фрез:

• Торцевые: для обработки плоских поверхностей
• Цилиндрические: для снятия материала по всей длине
• Конусные: для гравировки, художественной резьбы
• Сферические: для 3D-моделирования и объемной резки

Преимущества:

• Универсальность
• Долгий срок службы
• Высокое качество реза

Применение: гранит, мрамор, кварц, бетон, искусственный камень

Карборундовые фрезы

Изготавливаются из твердого абразива — карбида кремния. Эти фрезы применяются для черновой обработки мягких камней и шлифовки.

Преимущества:

• Невысокая стоимость
• Подходят для черновых операций
• Доступны в разных формах и зернистости

Недостатки:

• Быстро изнашиваются на твердых породах

Применение: известняк, песчаник, мыльный камень, мрамор

Фрезы с твердосплавными напайками

Фрезы с режущими кромками из вольфрам-кобальтового сплава используются при работе по камню средней твёрдости. Они дешевле алмазных, но менее стойкие.

Преимущества:

• Доступная цена
• Подходят для ручной и станочной обработки
• Широкий выбор геометрии

Применение: мрамор, сланец, бетон, композитные камни

Профильные фрезы по камню

Применяются для формирования декоративного края (фаски, галтели, четверти). Обычно имеют алмазные режущие сегменты и крепление под водяное охлаждение.

Виды профиля:

• V-образные
• U-образные
• R-образные
• Комбинированные (для многоступенчатой обработки)

Применение: фасады, столешницы, лестничные ступени, архитектурные элементы

Гравировальные фрезы

Тонкие фрезы с острым концом для создания надписей, рисунков, орнаментов. Обычно используются на ЧПУ-станках с высокой точностью позиционирования.

Виды:

• V-фрезы (различный угол заточки)
• Игольчатые (с прямым или сферическим концом)
• Микро-фрезы (для ювелирных и миниатюрных работ)

Применение: художественная гравировка по камню, логотипы, декоративные элементы

Ошибки при выборе и использовании фрез

1. Использование фрез по дереву или металлу для камня: такие инструменты быстро выходят из строя.
2. Игнорирование охлаждения: приводит к перегреву и разрушению как фрезы, так и заготовки.
3. Слишком высокая скорость подачи: приводит к сколам и потере точности.
4. Неверно подобранная геометрия фрезы: снижает качество обработки.
5. Плохая фиксация заготовки: может вызвать смещение, порчу фрезы и оборудования.
6. Использование изношенного инструмента: снижает качество реза, увеличивает нагрузку на станок.

Часто задаваемые вопросы

Какие типы фрез используются для обработки камня?

Специальные алмазные фрезы, обеспечивающие долговечность инструмента. Существует цилиндрическая фреза, которая подходит для прямолинейного фрезерования. Конусные фрезы используются для обработки углов, фасок и создания декоративных деталей на каменных поверхностях. Шаровые фрезы идеальны для гравировки и создания плавных контуров на сложных рельефах.

Чем отличаются алмазные фрезы от других типов фрез?

Алмазные фрезы отличаются от обычных тем, что режущая кромка покрыта натуральным или синтетическим алмазным напылением, что обеспечивает исключительную твердость и износостойкость. Они позволяют обрабатывать очень твердые материалы, такие как гранит, мрамор и керамика.