ЛАБИРИНТНОЕ ТОЧЕНИЕ НА СТАНКЕ – ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

© Автор: Константин Гусев

Однажды, когда я работал над сложной вазой с узким горлышком, чтобы проточить обратную сторону её внутренней полости, мне пришлось развернуть пластину на резце «Брюкшен» на 180°. В этот момент я задумался, а есть ли пределу этой технологии и возможно ли выточить на токарном станке форму, с помощью которой резец смог бы проникать и в более сложные зоны обработки, или даже попробовать изготовить нечто, похожее на лабиринт?

Представленные на фото формы выточены из цельного куска дерева на обыкновенном токарном станке без применения клея. Глядя на них, кажется, что здесь невозможно всё, и они действительно выглядят весьма необычно даже для опытных токарей. Трудно представить, как реализован принцип точения, что из себя представляет инструмент и как вообще это возможно. Но давайте разберёмся по порядку. Два этих проекта имеют разную степень сложности, но принцип изготовления у них один. Как можно заметить, оба объекта имеют незамкнутый контур: с одной стороны, это очень логично, ведь только так можно увидеть внутреннюю форму, в которой и заключена вся декоративность, с другой, незамкнутая форма — это первый ключ к разгадке того, как это было сделано.

Токарные формы выточенные из цельного куска дерева

Обычная деталь, выполненная на токарном станке, представляет из себя тело вращения, то есть полную окружность в 3600. Но если предположить, что мы обрабатываем только сектор окружности, то мы получаем незамкнутую окружность, хотя сам процесс точения остаётся неизменным. Если представить, что нам предстоит работать инструментом, имеющим очень сложную форму внутри изделия — «ключ», — то для его ввода необходима «замочная скважина». Вырезанный сектор и станет этой «замочной скважиной» и позволит завести любой инструмент. Точение незамкнутого тела вращения позволяет работать с очень сложным инструментом внутри изделия — при этом можно легко контролировать внутреннюю форму, заменять инструмент и производить такие операции, которые просто невозможны на привычных «замкнутых» телах вращения. Это является самым главным секретом лабиринтного точения.

Лабиринтное точение

Следующий секрет успеха связан с применением токарного суппорта. Суппорт позволяет с очень высокой точностью позиционировать инструмент и контролировать по лимбам величину подачи. Я использую суппорт от часового станка С1, он идеально подходит для моего токарного станка JET 1220. Кроме того, токарный суппорт очень полезен при таких операциях как фрезерование, обработка металлов, высокоточное точение.

Лабиринт, имеющий один поворот. Проект сделан под вдохновением от работы Кейта Томпкинса

Третий секрет кроется в использовании специального оборудования. Идея заключается в том, что на разных этапах точения применяется инструмент разной формы. Для этого был спроектирован и изготовлен специальный набор держателей режущего инструмента. Каждый из держателей имеет определённую степень свободы перемещения, что позволяет постепенно продвигаться вглубь лабиринта. Сами держатели изготовлены из листовой стали толщиной ю мм методом лазерной резки. Стоит учитывать, что держатель, выполненный из обычной листовой стали, имеет малую жёсткость, к тому же форма, напоминающая пружину, и большой рычаг применения силы усугубляют сложные условия. Такой держатель способен зафиксировать резец только с очень малой нагрузкой. Резцы были спроектированы с расчётом, что нагрузка на резец не будет превышать ю кг. При больших нагрузках могут появиться вибрации, а это неминуемо приведет к закусыванию древесины и заклиниванию инструмента. Поэтому резец должен иметь очень маленькую площадь резания (всего 1-2 мм) — это позволит гарантированно продвигаться вглубь заготовки и не бояться проблем с инструментом.

Лабиринт, имеющий один поворот

---

Читайте также: Как выточить шар из дерева своими руками?

---

Для этого проекта я использовал 13 держателей, это обусловлено более сложной формой, а также минимальными отклонениями зазоров между держателем и древесиной. Эти держатели намного уже и имеют ширину всего ю мм, для крепления инструмента просверлены отверстия диаметром 6 мм. Эти держатели имеют довольно строгие размеры для того, чтобы они точно могли вписываться в расчетную форму будущего лабиринта. В данном случае все тоннели в лабиринте имеют ширину 13 мм при ширине держателя ю мм остается всего 3 мм пространства для свободного хода, что является критически важным и основной отгадкой на вопрос «как это сделано?». Все резцедержатели изготовлены методом лазерной резки, после чего были доработаны вручную. А также чтобы не запутаться они пронумерованы в порядке использования.

Как видно из чертежа, всего я использовал 6 держателей разных форм — это количество обусловлено удобством работы в мёртвых зонах. Эти держатели довольно жёсткие и широкие, позволяют закреплять даже круглые режущие головки и работать с ними на небольших подачах. Для крепления головки с резцом на держателе нарезана резьба М5. Форма этих держателей довольно простая, а также они имеют нестрогие размеры, что в итоге позволяет их изготовить даже вручную без применения технологии лазерной резки. Для уменьшения опрокидывающих нагрузок на инструмент лучше располагать ось резания по линии крепления инструмента в суппорте.

Режущая часть инструмента представляет собой универсальную головку, которая позволяет устанавливать резцы разной длины и формы, а также изменять угол его поворота. В процессе работы над этими двумя проектами я много экспериментировал с резцами. Как ни странно, лучше всего себя проявили самые простые резцы, изготовленные за ю минут из хвостовика метчика. Этот метчик валялся у меня в мастерской очень давно и никак не мог найти своего применения. В итоге он попался мне на глаза именно в тот момент, когда нужно было срочно решить, как изготовить резец определённой формы. У меня получилось два таких резца разной длины. Благодаря тому, что стержень резца всего 1, 5 мм, он передает на держатель очень маленькое усилие и можно не опасаться, что произойдет заклинивание инструмента.

Суппорт от часового станка С1, установленный на Jet 1220

Рассмотрим все резцы,которые применялись на этих проектах.

Как уже говорилось выше, принципы точения у этих двух проектов одинаковые, поэтому разберем подробно только самый сложный из них.

В качестве заготовки я использовал акацию толщиной 65 мм.

На начальном этапе из заготовки вытачивается круг диаметром 200 мм, затем выпиливается сектор в зо° (нечто похожее на кусок пиццы) — именно это и позволяет с успехом выполнить все токарные операции, описанные ниже. Крепление заготовки на этих проектах самое простое и самое надежное, она просто прикручена шурупами на планшайбу, на последующих этапах середина в любом случае будет убираться, соответственно, это наиболее подходящее решение.

Принцип лабиринтного точения

Точение незамкнутой окружности в первую очередь вызывает проблемы с дисбалансом, центр масс заготовки смещается, что приводит к сильным вибрациям при точении. Кроме того, из-за вырезанного сектора окружности на резец постоянно действуют ударные нагрузки, что приводит к дополнительной нестабильности, поэтому рекомендую работать на низких оборотах (не более 300-500).

Формы держателей для резцов лабиринта, имеющего 1 поворот

Следующий этап — разметка. Как ни странно, она оказалось самой простой операцией в данном проекте. Я распечатал на бумаге будущий профиль лабиринта и приклеил его на торец разрезанного сектора. Идея состоит в том, что при точении можно легко контролировать траекторию работы резца сразу по шаблону, отпечатанному на бумаге. Такой способ контроля формы гораздо удобнее и точнее, чем стандартная разметка, кроме того, это позволяет безотрывно контролировать форму в течение всего процесса, а также совсем не использовать измерительный инструмент. На финальном этапе бумага с разметкой будет сошлифована и от неё не останется следа.

Готовые держатели с одним поворотом

Следующий этап — сверление и проточка внутреннего отверстия. Здесь нет смысла подробно описывать все действия, так как эти операции привычны для любого токаря.

---

Ссылка по теме: Сложный китайский шар из дерева на токарном станке своими руками

---

Теперь настал момент использовать специнструмент. В держатель № 1 устанавливается режущая пластина, держатель устанавливается в резцедержку суппорта и небольшими подачами начинается точение. Для себя я выработал один принцип, который позволяет довольно быстро продвигаться вглубь заготовки.

Этот принцип я использовал на всех последующих операциях. Вначале я устанавливал резец по центру и углублялся в середину канала на 2-3 мм, насколько позволяли вылет резца и зазоры, далее немного поворачивал резец и проходил рядом от середины, снимая те же 2-3 мм, далее поворачивал резец ещё немного и выравнивал стенки, ориентируясь по профилю, напечатанному на бумаге. Таким образом, примерно за 5 итераций можно углубиться внутрь лабиринта на 2-3 мм. Конечно, каждый раз при их проведении приходится останавливать станок, вынимать держатель с резцом из резцедержки через пропил в заготовке, немного корректировать вылет резца или его угол поворота и устанавливать обратно. Держателем № 1 производится самая длинная проточка — до первого поворота лабиринта.

На поворотах особенно сказывается теснота хода инструмента и сложность установки резца. Иногда за одну операцию удавалось углубиться всего на 1 мм. Порой приходилось использовать сверхкороткий резец, имеющий всего ю мм длины — это позволяет поворачивать его на 360° и подлезать даже в самые трудные места. Именно поэтому прохождение поворотов — это самая сложная часть работы.

Как только освободится достаточно места для установки держателя № 2, головка с резцом переставляется на него, и работа продолжается до тех пор, пока не появится свободное место для перехода на держатель № 3, № 4 и так далее.

Формы держателей для резцов лабиринта, имеющего 4 поворота

Самое главное при такое точении — никуда не торопиться. Работая суппортом на небольших подачах, можно легко контролировать ситуацию, к тому же очень удобно, когда через вырезанный сектор в процессе точения хорошо видно резец.

Появление любых вибраций, посторонних звуков свидетельствует о том, что держатель резца касается стенок внутренней формы — это может привести к трению, перегреву или заклиниванию инструмента внугри лабиринта и, как следствие, разрушению изделия. То же самое может произойти при слишком большой подаче на резец.

1. Круглая режущая головка из карбидо вольфрама 12 мм (вызывает большие нагрузки, пригодилась только для выглаживания внутренних форм)
2. Режущая пластина Grown Tools (работать оказалось довольно сложно ввиду большой площади резания, но неплохо пригодилась при финишном циклевании)
3. Самодельная поворотная головка с резцами Grown Tools (основной минус состоит в том, что головка с резцом имеет довольно большие размеры)
4. Специально изготовленный резец (оказался вполне удобным, с его помощью точение происходит чисто и без вибраций)
5. Круглый резец, изготовленный из хвостовика метчика советского производства (это решение оказалось самым полезным и универсальным)

Таким образом, с помощью смены и передвижения резцов происходит процесс точения всеми 13-ю инструментами и углубление в лабиринт. Каждый раз при переходе на более длинный инструмент сложность работы немного повышается, так как увеличивается рычаг и уменьшается свободное пространство для перемещения инструмента. Кроме того, древесина теряет жёсткость и немного деформируется, поскольку теряет внутренние связи, которые удерживали волокна. Поэтому в финале нужно действовать особенно аккуратно, чтобы не испортить всю работу.

Заготовка Разметка сектора Вырезанный сектор Бумажный шаблон

Вся технология выглядит сложной, но на самом деле на все операции с точением у меня ушло не более 8 часов, так что этот процесс сам по себе не очень трудозатратный. Гораздо больше времени ушло на разработку инструмента, его изготовление и планирование техпроцесса.

Работая на пониженных оборотах и с резцами в 2 мм шириной, не стоит рассчитывать на чистую поверхность после резца, но оказалось, что шлифование на этом проекте — не самая затратная процедура. Я решил идти по простому пути и просто приклеил кусочки шлифовальной бумаги к торцу держателей для резца цианакрилатом с активатором. Далее при помощи суппорта на небольших подачах вышлифовывал внутреннюю поверхность. Этот способ оказался достаточно эффективным, шлифовальную бумагу можно легко заменить, постепенно понижая гридность. Внешняя форма шлифуется обычным способом.

Шаблон приклеен. Сверло 35 мм. Сверло 50мм. Отверстие после сверла

После того как внутренняя форма готова, остаётся проточить центральную часть. Удобнее всего это сделать на патроне Лонгворта, перевернув заготовку и закрепив её за внешнюю часть. Мой патрон шестиштифтовой — это очень удобно, и вырезанный сектор попадает как раз между штифтами и не влияет на центровку.

Проточка в размер. Работа инструментом №1. Один из резцов. Работа инструментом №1

Последняя операция заключается в увеличении разрезанного сектора. Изначально мною был вырезан сектор только в 30°, а этого недостаточно для реализации задумки, сейчас его можно расширить, выпилив еще 45-60°. Теперь изделие полностью готово для отделки.

Схема работы инструмента

В процессе финишной отделки я использовал тёмное масло Leinos для столешниц — оно очень хорошо подчеркивает текстуру древесины и придает ей благородный оттенок.

Результат.Схема прохождения поворота.

Станок в процессе лабиринтного точения

Работа инструментом #1. Прохождение поворота.

Поворот
Работа инструментом №6
Работа инструментом №12
Работа инструментом №4
Работа инструментом №13

Шлифование. Инструмент для шлифования. Проточка в патроне Лонгворта. Изделие до отделки.

В качестве основания я решил использовать обычный камень с минимальной доработкой. Мне показалось, что именно сочетание натурального камня и древесины хорошо согласуется с этой формой.

Вырезанный сектор на финальном этапе в сравнении с изделием, покрытым маслом. Вырезанный сектор. Готовая работа

---

Ссылка по теме: Точение дерева на токарном станке для начинающих – полезные советы

---

ВИДЕО НА ЗАМЕТКУ

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме "Как сделать своими руками - домохозяину!"

---

Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

Будем друзьями!