Кафедра технологии машиностроения
Обработка камня абразивным инструментом
Камнеобработка, процесс придания природному камню требуемой формы и внешней отделки (фактуры). К. включает производство архитектурных деталей (колонны, карнизы, балясины и др.) и облицовочных изделий (плиты, бруски и др.) из известняка, мрамора, гранита и др. широко распространённых в природе горных пород, пригодных для отделки.
К. состоит из 3 основных операций: распиловки камня на заготовки, окантовки плит (брусков) по размеру или придания камню заданного профиля, фактурной обработки лицевой поверхности. Сырьё для К. – крупные блоки (объёмом не менее 0,45 м3), добываемые вырезанием из массива горных пород в карьере (реже шахте).
Блоки камня распиливают на распиловочных станках. Обрезку плит и брусков по размеру производят на окантовочных станках, снабженных одним или несколькими алмазными дисками. Фактурная обработка лицевой поверхности камня может выполняться 2 методами: скалыванием или шлифованием. В первом случае обрабатываемая поверхность получается более грубой ("шуба") или относительно гладкой (точечная и бороздчатые фактуры). Обработка скалыванием выполняется инструментами, армированными твердосплавными зубками.
При шлифовании (абразивная обработка) камень приобретает гладкую поверхность; если надо, ей придают зеркальный блеск. Последняя операция производится полировальным порошком (обычно окисью хрома, олова или железа) с помощью войлочного круга. Новейший приём обработки предполагает её выполнение с помощью твёрдых полировальников на полимерной основе, имеющих более высокую производительность и обеспечивающих лучшее качество.
Крупные камнеобрабатывающие предприятия оснащаются конвейерными шлифовально-полировальными агрегатами, выполняющими одновременно операции обрезки по размеру, шлифования и полирования. На высокопроизводительном шлифовально-полировальном станке с программным управлением, автоматически определяющим траекторию движения инструмента и его давление на камень, обрабатывают мрамор (до 15 000 м2 в год) и гранит (около 5000 м2 в год). Камнеобрабатывающие станки устанавливаются в линию, и материал, подлежащий обработке, проходит последовательно все операции. Годовая производительность конвейера при обработке мрамора – около 80 000 м2, гранита – около 25 000 м2.
Обработка поделочного камня (орлец, нефрит, яшма, янтарь и др.), предназначенного для мозаичных работ и поделок, выполняется на станках малого размера, снабженных алмазным инструментом. Камень разрезают на плитки малыми алмазными дисками диаметром 200–320 мм. Мозаичные работы из поделочного камня, производимые в СССР в больших масштабах, выполняются с применением тонких (не более 4-5 мм) плиток, наклеиваемых устойчивыми клеями на мраморную или металлическую основу.
В конце 1960-х гг. в СССР разработан так называемый термоструйный метод разрушения камня, используемый как при обработке, так и при добыче твёрдых пород. Он основан на воздействии высокотемпературной струи газа (получаемой от сгорания керосина в кислороде или бензина в струе сжатого воздуха), истекающей со сверхзвуковой скоростью на поверхностный слой камня. Под влиянием струи создаются термомеханические напряжения, вызывающие хрупкое разрушение поверхностного слоя.