|
ОБРАБОТКА ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАМНЯ.
Блоки камня, полученные на карьере, поступают на камнеобрабатывающие предприятия для переработки на облицовочные изделия. Процесс, в результате которого камню придают требуемую форму, размер и фактуру лицевой поверхности, включает ряд олериций, выполняемых в строгой последовательности разнообразными камнеобрабатывающими станками. На современных предриятиях камень обрабатывают почти исключительно механизированным способом. В зависимости от характера используемого инструмента различают два вида обработки: резанием и скалыванием. Каждый из этих видов в свою очередь делится на две стадии: обработку, задачей которой является придание камню формы выпускаемого изделия, и обработку фактурную, имеющую целью выявить декоративные качества самого камня. Для этого лицевой поверхности изделия придают заданную степень шероховатости или зеркальный блеск.Форма изделия при этом остаётся неизменной.Обработка резанием- наиболее современный процесс обработки камня. Этот способ позволяет получить высокую производительность, даёт меньше отходов и в наибольшей степени допускает автоматизацию. В зависимости от твёрдости камня используют стальные и твёрдосплавные резцы или алмазный и карборундовый инструменты специальной конструкции. Станки, на которых используют эти инструменты, обычно массивные, предназначенные для точной работы современным инструментом, весьма чувствительным к отклонению от заданного резания.Обработка скалыванием - также широко используемый способ, однако в большинстве случаев он сопряжен с постоянным участием оператора и поэтому более трудоёмок.Операции обработки камня скалыванием до последнего времени не полностью механизированы и автоматизированы.Придание камню требуемой формы независимо от принятого способа выполняют в две стадии:во время первой изделию придают форму грубо приближающуюся к заданной; в течение второй изделие получает окончательную форму в соответствии с проектом.Такое разделение операций позволяет резко повысить производительность оборудования, дифференцируя его работу: каждую операцию выполняют специализироваными станками.Парк камнеобрабатывающих станков отличается большим разнообразием, которое вызвано, с одной стороны, широкой номенклатурой изделий, выпускаемых предприятием, а с другой - спецификой приёмов обработки камня различной степени трудности и структуры.Значительно реже вносят коренные изменения в тахнологию обработки, радикально меняющие установившиеся представления.Так, например, введение в камнеобработку алмазного инструмента оказало большое влияние на конструкцию распиловочных станков, потребовав изменить скорости резания, подачи, траекторию движения, систему охлаждения инструмента и т.д.Внедрение конвеера в процесс шлифования и полированиявызвало необходимость тщательной обработки последовательности смены инструмента и введения твйрдых полировальников,использование термогазоструйного способа обработки твёрдых пород, сохранив принцип скалывания (на современно новой основе), привело к радикальному изменмнию применяемого инструмента и поставило вопрос о необходимости снижения уровня шума.Процесс обработки камня резанием полностью автоматизирован. Станки снабжены сложной следящей аппаратурой, реагирующей на отклонение от установленного режима обработки. Обработка камня резанием включает три последовательно выполняемые функции: приближенную, точную, фактурную обработки.
ПРИБЛИЖЕНАЯ ОБРАБОТКА КАМНЯ.
Приближенная обработка блоков резанием(распиловка), доставляемых из карьера на камнеобрабатывающие предприятия, является первой операцией технологического процесса. В его задачу входит получение полуфабриката - плит различной толщины и размера в зависимости от назначения (наружная или внутренняя облицовка,плиты для полов, ступеней или отделки стен и т.д.), а также брусков, предназначенных для изготовления профильных изделий (пояски, карнизы и др.). Расипловка - весьма трудоемкая операция, стоимость которой достигает до 20 процентов и более стоимости готовой продукции.При этом от степени правильности её выполнения во многом зависит трудоёмкость последующих операций. Совершенствовани этого процесса позволило настолько повысить качествополучаемой поверхности, что в ряде случаев, например для наружных отделок или для пола во внутренних помещениях, ограничиваютсяфактурой распила, не прибегая к дополнительному шлифованию и полированию.Количество плит полуфабрикатов, получаемое из блоков при высокой стоимости каменного сырья, оказывает влияние на экономику камнеобрабатывающего предприятия.Оборудование, используемое для распиловки блоков на плиты и бруски, так называемые распиловочные станки, может быть классифицировано по виду рабочего инструмента, используемого при работе;направлению (горизонтальному или вертикальному) его движения;траектории, описываемой инструментом при резании; а также по ряду частных конструктивных признаков.
ТОЧНАЯ ОБРАБОТКА КАМНЯ ПО ФОРМЕ.
Каменные облицовочные изделия, применяемые в современном строительстве, имеют весьма разнообразные формы. Наиболее простые из них - плиты, изготовляемые путём разрезки блоков. Плиты - экономичный вид продукции, поэтому и получили наибольшее распространение: они просты в изготовлении, станки, на которых плиты можно получить, имеют высокую производительность. Между тем современная архитектура отнюдь не отказалась от деталей более сложной формы. Огромные масштабы строительства, естественно,не могут примириться с устаревшими, исключительно трудоёмкимиспособами изготовления архитектурных деталей, поэтому в настоящее время отечественная камнеобрабатывающая промышленность оборудована высокопроизводительными станками,позволяющими выпускать эти изделия в потоке с наибольшей затратой труда при помощи стойкого, быстрорежущего и точного алмазного инструмента.
Точная обработка камня резанием или скалыванием включает два её основных вида: обрезку плит по размеру (из плт - полуфабриката) и изготовление архитектурных деталей из брусков (профильных изделий - ступени, пояски, карнизы и тел вращения - колонн, балясин). Хотя принцип точной обработки камня по форме и размерам остаётся неизменным ( резание или скалывние), каждый из её видов выполняют на специализированных станках, оборудованных специальным инструментом. Процесс точной обработки включает несколько последовательно выполняемых операций. В практике камнеобработки плиты по размеру обрезают на различных стадиях технологического процесса: до фактурной обработки их лицевой поверхности или после выполнения этой операции. Предварительная резка плит позволяет снизить затраты труда на последующих операциях, так как в этом случае фактурную обработку осуществляют только на деловой поверхности камня. Окантовка плит после операций фактурной обработки приводит к излишней затрате труда, так как часть поверхности обработанных плит будет направлена после отрезки в отходы. Аргументом в пользу полной обработки необрезной плиты является часто встречающаяся необходимость производить плиты на "запас" при отсутствии конкретного заказа.
ФАКТУРНАЯ ОБРАБОТКА ОБЛИЦОВОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАМНЯ.
Выбор фактуры камня, т.е. характера обработки его лицевой поверхности, имеет большое значение с декоративной точки зрения. Правильный выбор фактуры камня способствует повышению эстетической ценности отделки и в то же время выбор фактуры во многом определяет сопротивление облицовки воздействующим на неё агрессивным факторам. Применение той или иной фактуры позволяет в известной степени влиять на цветовые параметры камня: приглушать его основной цвет или гасить его рисунок. Камни, лишенные цвета, могут приобрести высокие декоративные качества путём создания на их поверхности глубокого рельефа, подчеркиваемого светотенью. К фактурной обработке камня предъявляют следующие основные требования:1) предельно полное раскрытие декоративных возможностей камня;2) возможность применения индустриальных способов обработки;3) наибольшая экономичность.
Цвет камня характеризуется его цветовым тоном и насыщенностью. С этой точки зрения камень может быть разделен на одноцветные (песчаники, белый мрамор и др.) и многоцветные разновидности. Как одноцветные, так и многоцветные камни дополнительно разделяются на хромотические (цветные) и ахромотические (чёрно-белые). Другим параметром цвета камня является светлота, изменяемая процентами содержания белого цвета.
АБРАЗИВНЫЕ ФАКТУРЫ.
Шлифование поверхности камня, в процессе которого зернистость используемого шлифующего инструмента постепенно уменьшается, позволяет получить высокую степень её гладкости, вплоть до зеркального состояния. В зависимости от этапа, на котором остановлен процесс шлифования, может быть получена поверхность с заданной степенью шероховатости. В практике фактурной обработки камня приняты наиболее часто используемые в строительстве три ступени чистоты абразивной обработки:
а) шлифованная, характеризующаяся повышенным светорассеянием, имеющая следы инструмента;
б) лощёная, представляющая собой последнюю грань шлиования. Следы инструмента на ней отсутствуют.Поверхность имеет слабый блеск;
в) полированная, являющаяся конечной операцией обработки и характеризующаяся зеркальным блеском.
Все три вида абразивных фактур могут быть получены на одном и том же оборудовании - шлифовально-полировальных станках. Исключением является шлифовальная фактура с рельефом 0,2-0,5 мм, т.к. её можно получить при распиловке камня ленточными или дисковыми алмазными инструментами.
ШЛИФОВАНИЕ ДЕКОРАТИВНОГО КАМНЯ.
Шлифованную фактуру чаще всего получают путём обработки поверхности изделия специальными шлифовальными кругами на станках. Последние в зависимости от степени ихавтоматизации разделяют на станки: шлифовальные ручные; портального и мостового типа; шлифовально-полировальные конвееры и шлифовально-полировальные станки для объёмных изделий.
Давление шлифования станков ручного типа определяется усилием оператора и может достигать 25 кПа. Станки мостового типа получили последнее время большое распространение. Станки могут быть использованы как индивидуально или в потоке, когда изделие обрабатывают на последовательно установленных станках, каждый из которых выполняет лишь одну ступень шлифования.
Шлифовально-полировальные станки портального типа менее распространены, поскольку они более металлоёмки,чем станки мостового типа, и в то же время не превышают их по производительности. Имея более мощный электоропривод, они допускают использование шлифовальных кругов, повышенного диаметра, перекрывающих в процессе работы большую поверхность. Вместе с тем смена рабочего инструмента на таких станках отнимает много времени, что снижает это преимущество. Станки портального типа целесообразно объединять в поточные линии, когда несколько станков устанавливают в ряд и, каждый из них выполняет определённую операцию.
Совершенствование операций распиловки блоков, позволяющее теперь получать достаточно ровную поверхность, исключает необходимость операции грубого шлифования, на которой станки портального типа особенно производительны.
Шлифовально-полировальные конвейеры представляют собой систему наиболее современных высокопроизводительных станков для выполнения шлифовально-полировальных работ. Хотя принципиально конвейер может быть использован для получения шлифованной фактуры,его не применяют для этих целей : на нем обычно выполняют весь процесс абразивной фактурной обработки - от калибровки и шлифования до придания изделию зеркальной фактуры.
В современном исполнении конвейер включает 6-8 шлифовальных простоев. обрабатываемая плита перемещается при помощи широкой ленты, проходящей через весь конвейер, и рольгангов.
Институтом Гипростроймашина разработана поточная линия для шлифования и полирования облицовочных плит с полной автоматизацией операций обработки. (СМР-034) В состав линии входят : укладчик плит, конвейер обдирочного шлифования, съёмник, конвейер шлифовально-полировальный,станок отрезной портальный, станок отрезной мостовой и съёмник облицовочных плит. Поточная линия предназначена для обработки всех видов природного камня.
ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ФАКТУРНОЙ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
Традиционным способом абразивной фактурной обработкой камня является использование для этой цели карборундовых электрокорундовых шлифовальных инструментов. Эти инструменты обычно изготовляют непосредственно на камнеобрабатывающих предприятиях. Последнюю операцию - получение зеркального блеска - осуществляют с помощью войлочного круга, под которой подают полировальный порошок.
В последние годы процессы шлифования и полирования в значительной степени модернизированы и, хотя карборудные круги продолжают еще использовать, их вытесняют дрлее современные инструменты, в которые активным элементом являются алмазные зерна - природные или синтетичекие, характеризующиеся постоянством качества, высокой производительностью и длительным сроком службы.
Бdd>Процесс фактурной адразивной обработки камня включает, как правило, пять или шесть операций, котрые выполняются - абразивными шлифовальными кругами.
Операция заканчивается приданием поверхности изделия лощеной фактуры, при которой рисунок и цвет камня полностью выявляется, но зеркального блеска еще нет.
Научно-исследовательский институт строительных материалов и изделий (Киев) рекомендует для фактуроной обработки следующий набор состоящий из шести кругов.
Рисунок 1. - Инструмент для шлифования.
а - традиционный абразивный;
б - алмазный;
а1 - цилиндрический;
а2 - клиновидный;
б1 - плоский;
б2 - тарельчатый;
б3 - элементы наборного шлифовального круга.
Круг №1 - выполняет первую стадию шлифования. С его помощью главным образом калибруют плиты по толщине. Получаемая при этом поверхность имеет грубый рельеф со спиральными следами движения инструмента. Круг изготовляют из зерен карборунда 125-100. Допускается добавка зерна 160 в любых количествах.
Круг №2 - используют для выполнения "получистого" шлифования, которое характеризуется наличием на поверхности обрабатываемого изделия мало заметных следов шероховатости, практически неразличимых с близкого расстояния. Обьем шлифования, выполняемый этим кругом, после того как с помощью круга №1 поверхность выровнена, весьма незначителен. Вместе с тем фактура, получаемая после обработки кругом №2, может быть использована самостоятельно: она достаточно декоративна. Круг №2 изготовляют из карборунда или электрокарборунда зернистостью 40-25.
Круг №3 выполняет третий этап шлифования - чистое, которое начинается в известной
степени со второго круга. Плиты с фактурой, получаемой в результате обработки кругом №3, имеют достаточно гладкую поверхность и могут быть использованы для пола или наружной облиовки. Круг изготовляют из электрокорунда зернистостью 16-12. Допустима также добавка зерен крупностью 10-8 в количестве 10%.
Круг №4. Четвертый этап шлифования, выполняемый этим кругом, имеет цель подготовить поверхность под полировку. Круг не оставляет следов на изделии, рисунок камня проявляется четко. Поверхность камня приобретает бархатистый блеск. Круг изготовляют из зерен электрокорунда 6-3.
Круг №5 выполняет работы первой стадии полирования. Он позволяет полностью выявить рисунок камня и придает поверхности зеркальный блеск. Инструмент изготовляют из микропорошков М28 и М20 в количестве 10%.
Круг №6 применяется для выполнения последней стадии полирования. Круг используют только для работы на конвеере. В случае необходимости усилить блеск можно использованием войлочного круга. Инструмент изготовляют из порошков М10 - М7; допускается добавлять зерноболее мелкое, например М5 - М3.
МЕТОДЫ ШЛИФОВАНИЯ КАМНЯ.
В камнеобработке большое распространение получил принцип упругого шлифования и это не случайно, так как этот принцип даёт возможность при шлифовании поверхностей с неравномерными припусками получить лучшие условия резания, поддерживать постоянными условия работы абразивных зёрен и т.д.
Для получения лицевой поверхности камня заданной фактуры (шероховатости) шлифовку выполняют в несколько стадий, используя инструмент с последовательно уменьшающейся крупностью зерен. При этом задачей каждой стадии шлифовки является преобразование прежнего (более грубого) микрорельефа поверхности в новый путём использования соответствующего инструмента. В результате воздействия шлифующих зерен на обрабатываемую поверхность наносится огромное число микроцарапин, формирующих микропрофиль. Переход от исходной к установившейся шероховатости можно условно представить смещением в одну плоскость зерен контура шлифовального круга, проходящего через определенный участок обрабатываемой поверхности за время её контакта с кругом.Установившаяся шероховатость шлифованной поверхности камня, зависищая от характеристики инструмента, режимов обработки, физико-механических свойств камня и жёсткости системы СПИД, обычно формируется после многократных проходов инструмента по обрабатываемой поверхности.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАМНЯ.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ.
В настоящее время нет единой терминологии, применяемой в камнеобработке, поэтому мы воспользуемся основными обозначениями, применяемыми в области резания металлов.
В процессе резания камень и инструмент взаимно перемещаются. При этом различают главные и вспомагательные рабочие движения. Первое из них определяет скорость отделения материала , а второе обеспечивает непрерывность врезания режущего инструмента в новые слои камня. Главные и вспомагательные рабочие движения определяют траекторию относительного рабочего движения.
В понятие режима резания входят следующие элементы:
- скорость резания (главное движение) - v;
-подача (вспомагательное движение) - s;
- глубина резания - t.
Скорость резания - путь перемещения в единицу времени режущей кромки инструмента относительно поверхности обрабатываемого камня.
Подача - величина перемещения режущей кромки инструмента и направления вспомагательного движения. Различают следующие виды подач:
-подача на один зуб Sz - величина относительного перемещения камня при повороте инструмента на один угловой шаг;
- подача на один оборот инструмента So=Sz*Z;
-минутная подача, характеризующая производительность процесса, Sм=So*n=Sz*z*n, мм/мин;
где n - число оборотов инструмента, об/мин;
z - число зубьев инструмента.
Глубина резания t - величина срезаемого слоя камня, измеренная перпендикулярно к обрабатываемой поверхности.
При расчётах часто встречаются следующие элементы:
- ширина среза в=t/sin g - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания;
- толщина среза а=s*sing - расстояние, измеренное в направлении, перпендикулярном к ширине среза, где g - главный угол резца в плане;
- поперечное сечение среза f=a*b=s*t.
Для практических расчетов очень удобно пользоваться приведенными средними значениями сечения среза, которые определяются следующим образом. Объём снятого камня в единицу времени: Q=Sм*t*b=60000*v*aпр*b, откуда fср=апр*b=Sм*t*b/60000*v; fср=fср/z.
ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ КАМНЯ.
В камнеобработке в основном применяется плоское шлифование торцем круга и изредка -плоское шлифование переферией круга. В последнее время проводятся работы по применению ленточного шлифования, где элементы режимов резания и сечение среза аналогичны дисковой распиловке.(рис. 2 б).
Схема работы при торцевом шлифованиии показана на рис. 2 а). В этом случае работа шлифовального круга также аналогична работе алмазного круга при дисковой распиловке лишь с той разницей, что угол контакта = 180 градусов, при этом резание против подачи происходит при g, равном до 90 градусов,а при g от 90 градусов до 180 градусов происходит резание по подаче.
Для получения нужной чистоты поверзности шлифовальный круг помимо главного v и вспомагательного Sм движений получает различные добавочные колебательные движения. При шлифовании используется также планетарное движение шлифовального круга (рис. 2 в). Сложная траектория единичного зерна при планетарном шлифовании слагается из вращения феррасы с одновременным поступательным движением, при этом шлифовальные круги вращаются вокруг своих осей. Это сложное движение по своему характеру приближается к эпициклоиде (эпитрахоид). В параметрическом виде уравнение траектории зерна будет иметь вид:
x=l*cosg-ro*cos(i+1)*g,
y=l*sing-ro*sin(i-1)*g,где
l=R+r,ro=j*r, j>1, i=R/r.
|
Тема