[КЕЙС] Резка камня и плитки станком Wazer

Крис Тейлор, инженер-стажер компании Wazer рассказывает о том, как создавал набор для игры «Колонизаторы» из камня с помощью станка Wazer. 

Узнайте больше, прочитав статью.

Содержание

• Что за игра
• Цели проекта
• Проектирование частей доски
• Выбор типов камней для каждого ресурса Catan
• Резка мрамора гидроабразивной струей
• Резка сланца гидроабразивной струей
• Резка оникса гидроабразивной струей
• Резка гранита гидроабразивной струей
• Резка листового металла с помощью гидроабразивной резки
• Методы окончательной обработки листового металла, вырезанного с помощью Wazer 
• Результат: красивый набор для игры «Поселенцы Катана»

Что за игра

Фото: amazon.com

Игра «Колонизаторы», знакомая любителям настольных игр как Settlers of Catan (Поселенцы Катана) или просто Catan, — это стратегическая настольная игра для 3-4 игроков (или большего количества, с применением дополнений), созданная Клаусом Тойбером и впервые выпущенная в 1995 году в Германии издательством Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co под названием Die Siedler von Catan.

Цели проекта

Я играл в Settlers of Catan с детства и мне всегда нравилось, как рисунки на доске соответствовали различным ресурсам в игре. Недавно я обнаружил большое количество самодельных наборов Catan и подумал, что было бы интересно сделать один из них с помощью WAZER. Чтобы сделать этот набор совершенно уникальным, я решил создать его из камня, чего я смог добиться только с WAZER.

Исходя из этой задачи, мы определили несколько целей проекта. Сначала нужно было продемонстрировать возможности WAZER при резке камня. Я хотел показать не только умение резать камень, но и качество кромки и точность изделий, которые будут сделаны. Моя вторая цель состояла в том, чтобы продемонстрировать качество получаемых с WAZER металлических деталей.  

Проектирование частей доски

Картинка: wazer.com

Этот проект включал в себя как каменные, так и металлические детали, чтобы создать полную доску Settlers of Catan. Используя свой личный игровой набор как образец, я смог спроектировать каждую плитку доски и игровые элементы в программе Solidworks, используя точные размеры.

Выбор типов камней для каждого ресурса Catan

Картинка: wazer.com

Оригинальная концепция игры требовала разнообразия камней по твердости и цветам — я взял семь видов камня. Все материалы были получены в виде квадратных полированных плиток с толщиной 3/8 дюйма (9,5 мм) и стороной в 12 дюймов (304,8 мм). 

Я также вырезал четыре набора фишек игроков из камня. Эти каменные материалы были получены в виде квадратных полированных плиток с толщиной 1/2 дюйма (12,7 мм) и стороной 18 дюймов (457,2 мм). Такое разнообразие материалов позволило мне экспериментировать с различными методами огранки, а также наблюдать за различиями в твердости материала как между камнями одного класса (например, разными образцами мрамора), так и внутри самих камней, результатом чего мы поделимся далее.

  Картинка: wazer.com

Резка мрамора гидроабразивной струей

Картинка: wazer.com

Мрамор толщиной 3/8 дюйма и 1/2 дюйма оказался самым легким для резки из четырех используемых типов камня. Однородность материала и его средняя твердость обеспечивают равномерную гладкую кромку, которая исключительно хорошо сохраняет углы при резке. 

Что касается скоростей реза на станке, я обнаружил, что 0,5 дюйма/мин (12,5 мм/мин) является оптимальным для материала толщиной 3/8 дюйма; вы можете работать на станке медленнее, однако я не заметил значительного улучшения качества кромки при дальнейшем уменьшении скорости. Для материала толщиной 1/2 дюйма я обнаружил, что скорость 0,3 дюйма/мин (7,5 мм/мин) приводит к получению превосходного качества кромки и уменьшению угла пропила.

Несмотря на относительную простоту резки мрамора, перед резкой необходимо сделать один важный шаг, а именно — увеличить заход более чем на 0,2 дюйма (5 мм) от размеров конечного изделия. В зависимости от твердости вашего мрамора, может потребоваться дальнейшее увеличение или уменьшение припуска. Во время моих испытаний я обнаружил, что наибольший радиус эрозионного кармана составляет 0,35 дюйма (8,89 мм) для самого мягкого мрамора и 0,05 дюйма (1,27 мм) для самого твердого. 

Картинка: wazer.com

Единственная постобработка мраморных деталей, которая потребовалась — полировка фишек города и поселения, вырезанных из двух мраморных плиток толщиной 1/2 дюйма. 

Легкого влажного песка на наждачной бумаге с зернистостью 180 и одного слоя прозрачного лака оказалось достаточно. 

Картинка: wazer.com

Используя эту информацию, вы можете уверенно резать любой мрамор, который сможете найти, и создавать собственные замысловатые мраморные детали. 

Резка сланца гидроабразивной струей

Картинка: wazer.com

Сланец был вторым по сложности материалом для работы. Используя те же скорости подачи, что и на мраморе, вы можете добиться невероятно гладкой кромки, а также превосходного удержания углов. Шаги можно отрегулировать по своему усмотрению, поскольку каждый образец сланца несколько отличается, хотя я использовал шаг в 0,2 дюйма (5 мм) и у меня не было проблем. Удивительно, но слоистость сланца не повлияла на резку. И последнее, что следует отметить в отношении сланца, это то, что он более хрупкий, чем мрамор или гранит — будьте осторожны с ним.

Резка оникса гидроабразивной струей

Картинка: wazer.com

Оникс представляет собой очень мелкозернистый тип кварца, поэтому этот материал является примером камня с почти полностью однородным составом. Скорость подачи и заходы для мрамора также применимы к ониксу, несмотря на то, что этот материал значительно тверже. Обе детали из оникса, вырезанные в этом проекте, продемонстрировали исключительное качество и точность краев, однако обе потребовали некоторой предварительной обработки для получения точных углов. 

Из-за твердости оникса WAZER иногда оставляет небольшие «хвостики» на острых углах, так как там, где выходит струя воды, материал не успевает догнать сопло до того, как оно изменит направление. Чтобы этого избежать, я вручную изменил подачу на углах каждой плитки с помощью веб-сайта https://ncviewer.com/. После генерации файла Gcode в WAM, откройте его с помощью блокнота, а затем скопируйте и вставьте текст из файла Gcode поверх текста в левом столбце. Как только это будет сделано, нажмите «PLOT», чтобы просмотреть ваш проект так, как его видит WAZER. Вы можете прокрутить строки кода, чтобы увидеть, где находится сопло на заготовке, когда оно вырезает вашу деталь. Прямо в каждом углу должна быть команда «F» в конце строки кода (например, F7.50), это то, что определяет скорость сопла для всего, что следует за этой командой. Изменяя число, следующее за «F», вы можете вручную замедлить насадку и добиться более острого угла. Я уменьшил угловую скорость для ониксовой плитки с F8.75 до F6.75, и этого хватило, чтобы убрать "хвосты" на углах. 

Помимо снижения угловой скорости, при работе с ониксом важно устранить любые выступы, оставленные на материале. Даже очень маленький выступ может привести к разрушению детали во время извлечения. Если рез по какой-либо причине останавливается, я рекомендую вам убедиться, что продолжение разреза не приведет к созданию выступа, или запустить резку заново. Если вы будете помнить обо всем этом, вы сможете легко создавать эффектные изделия из действительно элегантного материала.

Резка гранита гидроабразивной струей

Картинка: wazer.com

Резать гранит было труднее всего. Он очень тверд и имеет «крупчатую» консистенцию — в материале содержится большое количество как очень твердых, так и менее твердых зерен. Это создает большие проблемы для водяной струи, поскольку более твердый материал будет резаться медленнее, чем его более мягкое окружение, что заставит саму струю огибать кусок. Это может привести к ухудшению качества и точности кромок, а также к значительному «хвосту» углов. Я решил отрегулировать скорость подачи так, чтобы она соответствовала максимальной скорости для резки гранита — игнорируя более мягкие участки и рассматривая гранитную плиту как однородно твердую. Скорость подачи, которую я использовал для гранита, составляла 0,3 дюйма/мин (7,5 мм/мин) для плитки толщиной 3/8 дюйма и 0,2 дюйма/мин (5 мм/мин) для заготовок толщиной 1/2 дюйма. 

В дополнение к уменьшению скорости подачи необходимо было уменьшить скорость струи на углах, используя NC viewer. Я уменьшаю скорость на углах с F5.00 до F2.00 при резке гранита. 

Я обнаружил, что нет необходимости в постобработке деталей из плиток толщиной 3/8 дюйма, однако фишки городов и поселений толщиной 1/2 дюйма нуждались в хорошей шлифовке. Я отшлифовал каждую из них наждачной бумагой с зернистостью 120, чтобы удалить все полосы на поверхности среза, насколько это было возможно. Затем я покрыл каждую деталь прозрачным лаком, чтобы придать им глянцевую поверхность. Гранит требует большой предварительной подготовки и последующей обработки и медленно режется с помощью WAZER.

Резка листового металла с помощью гидроабразивной резки

Картинка: wazer.com

Жетоны номеров и портов были вырезаны из листа алюминия 6061 толщиной 1,5 мм с использованием стандартных скоростей подачи WAZER, вводов и ширины выступов. 

Единственным исключением из этого правила было расстояние смещения траектории резания. Я уменьшил смещение до 0,005 дюйма (0,127 мм), чтобы добиться желаемой детализации самих цифр. Алюминий — один из самых простых материалов для резки с помощью WAZER, поэтому полный набор жетонов был изготовлен из алюминия. Однако, для демонстрации качества кромки среднего реза на станке WAZER для металла разной твердости и пластичности, я изготовил набор образцов из разных материалов (алюминий, нержавейка и медь на фото выше).

Методы окончательной обработки листового металла, вырезанного с помощью Wazer 

Картинка: wazer.com

Алюминий очень легко обрабатывается. Я просто отшлифовал жетоны наждачной бумагой с зернистостью 120, чтобы удалить все заусенцы и патину с поверхности жетона. В результате получилась чистая матовая поверхность, которая хорошо выглядит с каменной плиткой. Для настоящего набора Catan я выгравировал буквы лазером на обратной стороне каждого жетона.

Нержавеющая сталь — более твердый материал, ее резка займет значительно больше времени, чем резка алюминия. Однако эта твердость уменьшает размер заусенца. Самый простой способ удалить внешние заусенцы на нержавеющей стали — использовать инструмент для удаления заусенцев. Что касается заусенцев на более сложных внутренних изгибах, я снова отшлифовал деталь наждачной бумагой с зернистостью 120. Хотя шлифовка может занять немного больше времени, результат не уступает алюминиевому жетону.

Картинка: wazer.com

Медь — самый мягкий металл из этих трех и поэтому имеет наибольшее количество заусенцев. Тонкая листовая медь настолько мягкая, что вы можете удалить многие заусенцы ногтем, хотя инструмент для удаления заусенцев тоже подойдет, если вы будете осторожны, чтобы не удалить слишком много материала. Влажное шлифование меди выполняется быстро и легко, а наждачка с зернистостью 120 оставила на этом жетоне фантастическую матовую поверхность.

Картинка: wazer.com    

Результат: красивый набор для игры «Поселенцы Катана»

Картинка: wazer.com

Конечным результатом стал стопроцентно играбельный набор Settlers of Catan. Все, что вам нужно, это колода карт ресурсов и развития и набор игральных кубиков. Я очень доволен тем, что получилось. Бордюры идеально сцепляются друг с другом и хорошо охватывают доску. Края деталей очень чистые и по форме точно совпадают с оригинальными деталями. 

Что мне понравилось больше всего — это то, как естественный цвет каждой плитки соответствует ресурсам, которые они представляют. Это наиболее заметно на ячейках леса и океана. Тропический мрамор выбран исключительно удачно, потому что именно так этот камень и выглядит — как тропический лес с высоты птичьего полета. Белые прожилки и глубокий зеленовато-синий фон зеленого мрамора, изображающего границу с океаном, создают впечатление бушующего моря. Это действительно уникальный набор и, возможно, первый в мире набор для «Колонизаторов» сделанный из камня.

 Чтобы узнать больше о станках Wazer и увидеть станок “живьём” — свяжитесь со специалистами Top 3D Shop, — эксклюзивного поставщика оборудования Wazer в РФ.