Добыча и обработка природного камня

Распиловка природного камня средней твердости алмазными штрипсовыми пилами

Рекомендации по эффективной эксплуатации оборудования и инструмента. Подготовительные операции алмазно-штрипсо - вой распиловки подобны рассмотренным для распиловки твер­дых пород полосовыми пилами и свободным абразивом.

Различие процессов распиловки обусловливается механиз­мом разрушения приходного камня, что определяется видом применяемого рабочего инструмента. Отличительной особенг ностью алмазно-штрипсовой распиловки является значительная стоимость алмазных штрипс, которая в одном поставе зачастую превышает 5—б тыс. руб. Работоспособность применяемых ал­мазных штрипс сохраняется на протяжении распиловки несколь­ких ставок и по мере износа вся стоимость инструмента пере­распределяется на себестоимость распиленных плит. Эффектив­ность распиловки определяется экономически целесообразными условиями работы станков, т. е. в данном случае оптимальными режимами резания, определенными исходя из условий мини-; мального удельного расхода алмазных штрипс. Поскольку в про­цессе распиловки режимные параметры определяются только скоростью рабочей подачи, то задача оптимизации процесса ал­мазно-штрипсовой распиловки сводится к установлению опти­мальных скоростей подачи, определяемых минимальным удель­ным расходом алмазов.

В соответствии с рекомендациями Ю. И. Сычева оптималь­ные скорости рабочей подачи для алмазно-штрипсовой распи­ловки в зависимости от вида камня приведены в табл. $.15.

Рекомендуемые значения рабочих подач соответствуют пас­портным поставам распиловочного станка. При сокращении числа штрипсов в поставе до 75 %, и менее от паспортного ра­бочие подачи соответственно увеличиваются на 20—25 % сверх рекомендуемых. Верхний предел скорости рабочей подачи ука­зан для распиловочных станков со скоростью движения пильной рамы 2 м/с и более, а нижний предел — для станков со ско­ростью движения пильной рамы менее 2 м/с.

Нормативные значения удельного расхода алмазных штрипс при рациональной скорости подачи в зависимости от вида рас­пиливаемого камня приведены в табл. 8.16,

При распиловке установленная скорость рабочей подачи кон­тролируется по указателю подачи и амперметру, регистрирую­щему загрузку электродвигателя главного привода станка. Ус-

Лрвия распиловки должны быть такими, чтобы стрелка ампер­метра не переходила за красную черту его шкалы. Недостаточ­ная или завышенная скорости подачи ведут к перерасходу ал­мазного инструмента и тем самым снижает эффективность про­цесса распиловки.

Эффективность алмазно-штрипсовой. распиловки зависит также от условий эксплуатации инструмента, его конструкции » характеристики алмазоносного слоя.

Обязательным условием нормальной эксплуатации алмаз­ного инструмента (штрипсовых и дисковых пил) является его обнажение (вскрытие). Алмазные зерна должны быть вскрыты таким образом, чтобы их наибольшее превышение над уровнем связки составляло 25—30 % номинального размера зерна основ­ной фракции. В противном случае при вводе инструмента в работу с режимными параметрами, обусловленными техноло­гическим процессом, возможны поломки алмазных брусков или деформация корпуса вследствие превышения допустимых на­грузок.

Вскрытие алмаза осуществляется серией резов по однород­ному абразивному материалу (известняк, огнеупоры, силикат­ные блоки и др.) или электролитическим способом. В процессе работы алмазных пил рекомендуется производить периодическое их дсюбнажение.

Нормальные условия эксплуатации штрипсов обеспечива­ются при правильной их установке и достаточном натяжении.

Необходимо обращать внимание на точность установки штрипс, так как от этого зависит не только качество распила, но и расход алмазного инструмента. При установке штрипсов необходимо проверить и откорректировать вертикальность, го­ризонтальность и параллельность их установки относительно на­правления движения пильной рамы. Вертикальность проверяют с помощью вертикального уровня или отвеса в нескольких точ­ках по всей длине корпуса каждого штрипса, а параллельность и горизонтальность — индикатором со стойкой. Допустимое от­клонение - непараллельности— 0,3 мм, а горизонтальности — 0,1 мм.

Важным фактором при формировании постава является на­личие нижнего эксцентриситета линии натяжения алмазных штрипс, который достигается смещением линии натяжения штрипса от середины вниз на величину Дэ*515-нЗО мм, обеспе­чивая так называемый «обратный прогиб» (рис. 8.31).

В результате жесткость штрипс увеличивается до 35 % и компенсируется прогиб от усиления подачи, что предотвращает неравномерный износ алмазных брусков. Выбор эксцентриси­тета зависит от усилий натяжения и подачи, а также от сеч ей ия корпуса штрипса. Рекомендуемые значения этих величин приве­дены в табл. 8.17;

Рис. 8.32. Основные конструкции алмазных штрипс:

А — без температурных пазов; б — с температурными пазами

Усилия подачи, приведенные в табл. 8.17, являются критиче­скими, при превышении которых теряется устойчивость корпуса штрипс.

Правильность выбранного прогиба контролируется в про­цессе распиловки. При оптимальном его значении линейный из­нос всех работающих алмазных брусков должен быть одинаков, в то же время повышенный износ центральных брусков свиде­тельствует о чрезмерном прогибе.

Количество и равномерное распределение охлаждающей жидкости имеют большое значение для обеспечения максималь­ного срока службы алмазных штрипс. В качестве охлаждающей жидкости при алмазно-штрипсовой распиловке применяется вода. Расход воды на каждый работающий штрипс должен уста-

Т а б л и ц а 8.17

Критические усилия подач на один импульс, кН

Относительный эксцентриситет

10

Усилие натяжения
100 5,35 5,65 6,2 6,25 6,75 7,15 7,05 7,53 8,0
60 3,78 4.0 4,2 4.7 5.1 5,38 5,5 5,9- 6.2
80 4,6 4,9 5.08 5.44 5.8 6,03 6,24 6.45 6,83
3.6 3.6 3.6 4.0 4.0 4.0 5.0 5.0 5.0	160 180 200 ■160 180 200 160 180 200

Навливаться в пределах б—8 л/мин. При использовании для ох­лаждения оборотной воды необходимо принимать меры к тща­тельной ее очистке, так как наличие в воде абразивных частиц (продуктов разрушения) резко увеличивает износ алмазного ин­струмента. Для подвода воды к алмазным штрипсам обычно используются разбрызгиватели в виде трубопроводов с отвер­стиями диаметром 1—2 мм.

Окончание распиловки аналогично рассмотренному процессу распиловки со свободным абразивом.

Соблюдение установленной технологии позволяет повысить эффективность алмазно-штрипсовой распиловки.

Конструкции штрипсовых пил с алмазными режущими эле­ментами. Алмазные штрипсовые пилы представляют собой сталь­ной корпус 1 (полоса), к рабочей поверхности которого на­паяны режущие элементы 2 (бруски), содержащие алмазные зерна на металлической связке. Основные конструкции алмаз­ных штрипе показаны на рис. 8.32.

Размеры штрипсовых пил из природных алм. азов регламен­тируются ТУ 2-037-102-73, а из синтетических поликристалличе - ских алмазов — ТУ 2-037-290-80 (табл. 8.18).

Корпус штрипсовых пил выполняется из полосовой стали Ст65Г или Ст 60Г шириной 160—200 мм и толщиной 3,5—5 мм. Штрипсы с шагом брусков, равным 35 мм, имеют в корпусе тем­пературные пазы, при большем шаге пазы на корпусе не дела­ются. У некоторых типов штрипсовых пил (3405—0002, 3405— 0032) применяется переменно-чередующий шаг алмазных брус­ков, позволяющий исключить вредные резонансные явления в процессе распиловйи, которые могут возникать из-за совпаде­ния вынужденных колебаний пил.

Таблица 8.18 ^ , <у._

Основные размеры алмазных штрипсовых пил

Шаг алмазных брусков выбирается в зависимости от вида природного камня, характеристики алмазоносного слоя и усло­вий работы инструмента. Однако всегда должно соблюдаться соотношение

^ = (*і + У/2>

Где и и /г— переменный шаг, мм; £м — постоянный шаг, мм.

Размеры алмазных брусков штрипеовых пил регламентиру­ются ТУ 2-037-101-73, ТУ 2-037-288-80 и приведены в табл. 8.19.

Как уже отмечалось, работоспособность алмазных штрипс непосредственно зависит от алмазоносного слоя брусков, кото­рый характеризуется видом алмазов, их зернистостью (круп­ностью), концентрацией и типом применяемой связки. Все пара­метру алмазоносного слоя взаимосвязаны и в комплексе опре­деляют его работоспособность.

Ддя изготовления алмазных брусков используют порошки природных и синтетических алмазов, полученные дроблением исходного сырья с последующей классификацией по размеру и форме. - . '

Порошки природных алмазов в зависимости от содержания в них зерен изометрической формы (более прочные) по качеству подразделяются на пять марок Al, А2, A3, А5, А8, где число после буквы А означает содержание зерен изометрической формы, выраженное десятками процентов.

Порошки синтетических алмазов подразделяются на моно­кристалл ические (марки АС2, АС4, ACЗ, АС 15, АС20, АС32 и АС50) и поликристаллические (марки АРВ1, АРК4, АРСЗ). Из монокристаллических алмазных порошков наиболее прочные марки АС32 и АС50. Поликристаллические алмазные порошки характеризуются высокой прочностью, значительной стойкостью к ударным нагрузкам и меньшей хрупкостью в Сравнении с мо - нокристаллическими алмазными порошками.

Прочность алмазных зерен, оцениваемая разрушающей на­грузкой,— один из основных параметров, определяющих рабо­тоспособность инструмента, — зависит от вида применяемых ал­мазных порошков и их марки. Увеличение прочности алмазов способствует уменьшению интенсивности их износа.

В камнераспиловочном инструменте в основном использу­ются природные алмазные порошки марки A3 и синтетические алмазные порошки марок АС32, АС50, АРВ1, АРК4, АРСЗ.

Зернистость алмазных порошков представляет собой основой ной параметр, характеризующий крупность зерен, который рег-'| ламентируется ГОСТ 9206—80 (табл. 8.20). .-.-І

Для изготовления штрипс применяются алмазные порошкш зернистостью 500/400, 630/500, 800/630. Алмазные зерна" наиЦ большей крупности рекомендуется применять для распиловкім мягких, пород, так как с увеличением зернистости алмазов раеЦ тет толщина среза, снимаемого одним зерном, и, следовательнс|| нагрузка и изгибающий момент на зерно. ..Щ

Зернистость импортного алмазного инструмента измеряется в мещ, что означает число отверстий на один погонный ДЮ&В плетеных проволочных сит, используемых для рассева пороцм ков. Усредненное приведение зернистости алмазного инстру­мента, выраженной в меш, к зернистости в мкм дано ниже.

Меш.................................................................... 16 25 30 45 60 100

Мкм............................................. 1190 710 , 590 350 250 149

Концентрация алмазов определяет насыщенность рабочей поверхности инструмента режущими элементами (зернами) и влияет, при других постоянных параметрах, на основные пока­затели, характеризующие износостойкость алмазного слоя.

Концентрация алмазов—, содержание их в-единице объема рабочего слоя алмазного бруска. За 100 ,%-ную концентрацию условно принимается такое, содержание алмазов, при котором в 1 мм3 слоя содержится 0,878 мг (0,0044 карата) алмазных зерен. '

Алмазные штрипсы чаще всего изготавливаются с брусками концентрации 25 и 50, реже 75 Малая концентрация пред­почтительна для распиловки мрамора, повышенная — для рас­пиловки прочных и абразивных пород. Однако использование штрипс с концентрацией алмазов более 50 % увеличивает их удельный расход и, тем самым, ограничивает их применение.

Материал связки является одним из решающих факторов, определяющих эффективность резания, причем значение приме­няемой связки особенно велико при обработке твердых и абра­зивных пород природного камня/

Высокопроизводительные процессы распиловки алмазными пилами характеризуются высокими удельными давлениями на алмазное зерно,'повышенным абразивным и тепловым износом связки и зерен алмазоносного слоя. В связи с этим для обеспе­чения эффективности инструмента связка должна иметь повы­шенное алмазоудержание, высокую износо - и теплостойкость.

По современным представлениям удержание алмазов в ме­таллической связке зависит от химического взаимодействия ал­маза с металлами связки и прочности закрепления зерна ал­маза в материале связки. При этом степень влияния этих фак­торов зависит от конкретных параметров изготовления связки (давления горячей допрессовки, среды спекания, температуры спекания), а также от состава связки.

Исследованиями ИСМ Академии наук УССР установлено, что износостойкость связки определяется, главным образом, ее твердостью.

В настоящее время в серийном производстве алмазосодержа­щих брусков в основном применяются металлические связки М1 — медно-оловянная, М50 — меднотвердосплэвная, МЖ — на железной основе.

Рациональная область применения связки М1 ограничива­ется распиловкой мягких неабразивных пород, МЖ —- пород средней твердости, М50 — твердых и абразивных пород.