Изготовление мастер-моделей из ювелирного воска на станках с ЧПУ требует прецизионного контроля тепловыделения и микрогеометрии инструмента. Низкая температура плавления восковых составов создает высокий риск налипания стружки и затягивания тонких стенок. Грамотный выбор стратегии попутного фрезерования и острой режущей кромки позволяет получать ювелирные отливки с минимальной ручной доводкой.

Специфика физико-механических свойств модельных и ювелирных восков

Ювелирные и модельные воски представляют собой многокомпонентные полимерно-восковые композиции с четко выраженной температурной границей текучести. Зеленый воск марки Ferris обладает наивысшей твердостью по Шору и позволяет формировать сложнейшие ажурные крапаны толщиной до 0.2 мм. Но фиолетовый и синий воски более пластичны и требуют снижения скорости резания для предотвращения пластической деформации.

Температура размягчения ювелирного воска находится в диапазоне 65–75 °C. При трении затупленной кромки инструмента локальная температура в зоне среза мгновенно превышает критический порог. В результате воск не режется тонкой стружкой, а плавится, наматываясь на винтовые канавки фрезы.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  • Зеленый воск Ferris: наивысшая твердость, температура плавления 110 °C, хрупкая стружка.
  • Фиолетовый воск: средняя пластичность, температура размягчения 85 °C, подходит для гравировки.
  • Синий воск: мягкий и гибкий состав, требует охлаждения воздуха при резке микрофрезами.

Твердый зеленый состав образует рассыпчатую сухую пылевидную стружку, которая легко эвакуируется направленным потоком воздуха. Мы на ювелирном производстве используем именно твердые сорта воска для прецизионной 4-осевой обработки колец.

Геометрия микрофрез и граверов для предотвращения оплавления

Для обработки восковых заготовок применяется монолитный твердосплавный микроинструмент с ультразернистой структурой и зеркальной полировкой передней грани. Радиусные конические граверы с углом при вершине от 10 до 30 градусов обеспечивают необходимую прочность тонкого кончика. А однозаходные спиральные фрезы с полированной канавкой дают максимальное пространство для беспрепятственного выброса восковой стружки.

Полировка стружечной канавки снижает коэффициент трения воска о твердый сплав практически до нуля. Двухзаходные и трехзаходные фрезы малых диаметров (до 1 мм) забиваются воском уже через несколько минут непрерывной работы.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
Тип микроинструментаДиаметр / Радиус кончикаУгол конуса / ГеометрияНазначение при обработке воска
Однозаходная концевая фреза0.8 – 2.0 ммЦилиндрическая с полировкойЧерновая выборка полостей и раскрой базы
Конический сферический граверR 0.05 – R 0.15 ммУгол 10° – 15°Чистовая 3D гравировка тонких рельефов и лиц
Пирамидальный плоский граверПлощадка 0.1 – 0.2 ммУгол 20° – 30° (2 грани)Нанесение четких ювелирных надписей и орнаментов
Радиусная тороидальная фрезаD 1.0 мм / R 0.2 ммЦилиндрическаяПолучистовая обработка посадочных мест под камни

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Расчет частоты вращения шпинделя и скорости подачи

Оптимальный тепловой режим при фрезеровании воска достигается за счет поддержания стабильной минутной подачи на зуб без затирания материала. На высокооборотных шпинделях частота вращения составляет от 18 000 до 35 000 об/мин при умеренной линейной подаче. Расчет подачи на зуб при работе микрогравером подчиняется формуле:

\[f_z = \frac{V_f}{n \cdot z}\]

где параметр \(V_f\) выражает скорость минутной подачи станка в мм/мин, величина \(n\) означает фактическую частоту вращения шпинделя, а \(z\) указывает число режущих зубьев микроинструмента.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Для конического гравера с кончиком радиусом 0.05 мм подача на зуб \(f_z\) назначается в пределах 0.005–0.012 мм/зуб. При шаге строчки (Stepover) 10–15% от радиуса инструмента шероховатость восковой поверхности не превышает Ra 0.4 мкм, что гарантирует зеркальный блеск отливки после полировки.

Диаметр / радиус фрезыОбороты шпинделя, об/минПодача на зуб \(f_z\), мм/зубСкорость подачи \(V_f\), мм/мин
Фреза 2.0 мм (однозаходная)24 0000.025600
Фреза 1.0 мм (однозаходная)28 0000.015420
Гравер R0.1 мм (конический)32 0000.008250
Микрогравер R0.05 мм35 0000.005175

Охлаждение зоны резания и стружкоудаление при воске

Применение традиционных жидких СОЖ на водной основе при фрезеровке воска крайне нежелательно из-за сложности последующей отмывки и загрязнения рабочей камеры. В нашей практике наилучшие результаты показывает интенсивный обдув зоны резания сухим охлажденным сжатым воздухом через трубку вихревого эффекта Ранка-Хилша. Воздушная струя моментально охлаждает микрофрезу и выдувает стружку.

Вихревая трубка способна снижать температуру подаваемого сжатого воздуха до -5 ... 0 °C без использования фреона и компрессорных масел. Холодный воздух делает восковую стружку хрупкой, исключая адгезию к режущей кромке.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Если на восковой модели формируются тончайшие перемычки кастов под драгоценные камни, избыточное давление воздуха может обломить деталь. Мы регулируем давление обдува на уровне 1.2–1.5 бар и комбинируем его с локальной вакуумной вытяжкой пыли.

Технические критерии предотвращения выкрашивания тонких элементов

Сохранение микроскопических элементов восковки зависит от правильного распределения припусков и направления движения инструмента. Встречное фрезерование вызывает скалывание хрупких кромок зеленого воска под действием растягивающих напряжений. А попутное фрезерование прижимает стружку к телу заготовки, обеспечивая идеальный рез без сколов и микротрещин на крапанах.

При подготовке управляющей программы ЧПУ соблюдайте следующие правила:

  1. Разбиение обработки на черновой, получистовой и чистовой циклы с припуском на финишный проход не более 0.05 мм.
  2. Использование спирального или наклонного врезания по пологой рампе под углом не более 2 градусов для снятия осевого удара.
  3. Исключение резких угловых смен траектории путем активации сглаживания дугами (G64 / Tolerance CAM 0.002 мм).
  4. Своевременная замена микрограверов: оптический контроль кончика фрезы под микроскопом каждые 10 часов чистовой работы.

Соблюдение этих правил гарантирует идеальную собираемость ювелирных изделий и абсолютную повторяемость восковых моделей.