Добыча и обработка природного камня

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФАКТУРНОЙ ОБРАБОТКИ

Шлифовально-полированные станки предназначены для аб* і разнедоб фактурной обработки (шлифовки, лощения и поли - ! ровкя) лицевой поверхности облицовочных изделий из природ - $ ного яамня. ' Ш

Конструктивно шлифовально-полировальные станки подразШ деляются на пять основных групп: портальные, мостовые, радщ! ально-консольные, конвейерные и переносные шлифмашинки.

Портальные станки представ­ляют собой наиболее тяжелую конструкцию шлифовального обо­рудования, предназначенную, для шлифовки-колировки изделий из твердых пород природного кам­ня. Различают портальные стан­ки с подвижным порталом и не­подвижным столом (ЛЖ, ВШ-5), а также с неподвижным порта­лом и подвижным столом (ВШ-3). В настоящее время станки ВШ-3, ВШ-5 морально и физически устарели и в камне - обработке имеют ограниченное применение. В отечественной кам­необрабатывающей промышлен­ности эксплуатируются в основном портальные станки БРА-ЛЖ. Принципиальная схема станка модели БРА-ЛЖ показана на рис. 10.1. Станок состоит из лодвижного портала 2, перемещаю-

Щегося по рельсовым направляющим под действием гидродви- гателя. Неподвижный стол станка находится между рельсо­выми направляющими. Шлифовальная головка 6 устанавлива­ется на горизонтальной балке портала и крепится к шпинделю 5, который приводится во вращение мотор-редуктором 1. Шли­фовальная головка состоит из 6 (9, 12) независимых шлифо - вальников 4 с индивидуальным электроприводом. Шлифоваль­ная голОвка в процессе работы охватывает всю щйрйну стола; ’ а рабочий инструмент совершает сложное рабочее движение,; складывающееся из индивидуального вращательного движения\ каждого шлифовальника, общего вращательного движения са* мой шлифовальной головки и поступательного движения пор4| тала.

Недостатком станков этого типа является необходимости! укладки плит-заготовок на стол с применением гипсового вй|| жущёго. ^

Техническая характеристика портальных шлифовально-по|1 лировальных станков приведена в табл. 10.2. И

Наиболее распространенной группой шлифовально-полирои вального оборудования являются мостовые с*ганки, среди кЩН торых наиболее характерный представитель — отечественной

Станок СМР-013 ((рис. 10.2). Станок состоит из моста Д каретки 2, опоры моста 3, электро - и гидрооборудования. Сварной мост представляет собой балку с призматическими направляющими. Мост на четырех катках устанавливается на опорах, вдоль ко­торых он1 может перемещаться на расстояние до 3 м. Опоры моста закреплены на двух параллельных бетонных стойках, между которыми расположен рабочий стол 4, представляющий собой бетонную тумбу с гладкой горизонтальной поверхностью (см. рис. 10.2).

Перемещение моста осуществляется от гндродвигателя через ‘ червячный редуктор и реечную передачу. Приводной вал, полу­чающий вращение от редуктора, вращает зубчатые колеса, на­ходящиеся в зацеплении с рейками, установленными вдоль опор моста. Применение гидродвигателя позволяет регулировать ско­рость перемещения моста.

По направляющим моста при помощи двух плунжерных гид­роцилиндров перемещается каретка, на которой расположена шпиндельная головка. Шпиндель получает вращение через кли­ноременную передачу от вертикально установленного на кор-, пусе каретки двухскоростного электродвигателя. Шпиндель установлен на подшипниках качения в пиноли, имеющей воз­можность вертикального перемещения в шпиндельной головке на 300 мм. Вертикальное перемещение пиноли со шпинделем производится при помощи двух гидроцилиндров двойного дей­ствия, установленных по обе стороны пиноли. Гидроцилиндры кроме вертикального перемещения шпинделя осуществляют прижим шлифовальной головки, закрепленной на его конце, к обрабатываемой поверхности. Давление на поверхность опре­деляется разностью площадей в надпоршневой и штоковой по­лостях гидроцилиндров, а таюке разностью давления рабочей жидкости в этих полостях.

Ограничение хода моста и каретки осуществляется посред­ством конечных выключателей и передвижных упоров, устанав­ливаемых в нужных положениях вдоль движения.

На одном конце моста подвешена площадка управления с установленными на ней гидравлической и магнитной стан­циями и пультами управления.

В станке заложены три программы автоматического пере­мещения шлифовальной головки по обрабатываемой поверх­ности.

Питание электродвигателей осуществляется от сети трех­фазного переменного тока напряжением 380 В, а питание цепи управления и катушек электромагнитных золотников — от сети переменного тока напряжением 110 В от понижающего транс­форматора.

Техническая характеристика мостовых шлифовально-поАиро- вальных станков приведена в табл. 10.3.

Станков

Радиально-консольные станки являются станками легкого типа и предназначены для обработки плит-заготовок неболь­шого размера. Наиболее распространенным представителем станков этой группы является шлифовальный коленно-рычаж­ной станок СМР-030 (рис. 10.3).

Станок состоит из колонны с механизмом подъема, шпин­дельной и шлифовальной головок, рычагов, стола и опорной: тумбы, на которой крепится сгтанок.

Колонна с механизмом подъема представляет собой цилин­дрическую стойку, закрепленную в подпятнике. На стойку одета цилиндрическая труба, в верхней части закрепленная, фланцем и опирающаяся на упорный подшипник в верхней, части стойки и на подшипники скольжения в верхней и нижней! частях.

На трубу при помощи подшипников скольжения посажена; траверса, к которой вертикальной осью Шарнирно крепится ко-; ленно-рычажная система. На лобовой части рычага крепится! шпиндельная головка, которая состоит из корпуса, пи ноли,: имеющей вертикальное плавное перемещение в корпусе шпиа^ деля, установленного в пиноли при помощи подшипников каче-! ния н упорного подшипника, механизма со шпинделем. Пиноль вместе со шпинделем поднимается и опускается при помощи'] гидроцилиндра и рычага, шарнирно закрепленного на фланц$ нижней крышки ПИНОЛИ. Этим же гидроцилиндром при ПОМОЩЯЕг

Рычага обеспечивается необходимое усилие прижима шли­фовальной головки к обрабатываемой поверхности из­делия.

По оси шпинделя имеется сквозное отверстие для прохода охлаждающей воды в зону шлифования. Привод шпинделя осу­ществляется от двухскоростного электродвигателя посредством клиновых ремней. Питание электродвигателя осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В, а питание цепей управления — переменным током напряжением 110 В.

Краткая характеристика основных моделей радиально-кон­сольных станков приведена в табл. 10.4.

Конвейерные станки представляют собой многопозиционные агрегаты, все звенья которых работают в едином автоматиче­ском цикле, обеспечивающем оптимальные режимы обработки изделий при их непрерывной транспортировке, укладке и съеме. Технология конвейерной обработки, как правило, охватывает полный цикл фактурной обработки и сводится к следующим операциям: грубой и средней шлифовке, лощению и полировке.

Представителем группы линейных конвейерных шлифо­вально-полировальных станков является ртечественный станок СМР-006 (рис. 10.4), предназначенный Для фактурной обра­ботки плит ограниченных размеров из природного камня мяг­ких и средних крепости пород.

Станок состоит из ленточного конвейера 1 с приводной стан­цией, вдоль которого размещены пять консольных постов со спаренными шлифовальными головками 2, писателя & гидро - и электрооборудования. Каждая шлифовальная головка имеет независимый привод от индивидуального электродвигателя 4; усилие прижима инструмента к обрабатываемой поверхности осуществляется гидросистемой.

Конвейер станка представляет собой бесконечную прорези­ненную ленту, на которой осуществляется обработка лицевой поверхности изделий. Над верхней частью ленты по обе сто­роны устанавливаются стальные пластины — направляющие, предотвращающие смещение изделий в процессе обработки.1

Для предотвращения перекосов по высоте обрабатываемых из: делий и их вибрации во время обработки предусмотрены спе^ циальные роликовые прижимы.

Приводная станция состоит из гидродвигателя и приводного барабана, связанных между собой через редукторы, цепную и червячную передачу, а натяжная станция — из ведомого бара-1 бана н винтового натяжного механизма. ;

Питатель предназначен для механизации, автоматизации» а также обеспечения непрерывности процесса пйдачи заготовок обрабатываемых плит на конвейер. Автономным гидравличе - ским и электрическим оборудованием питателя управляют* с пульта, смонтированного на передней сГенке станины. %

Питание силовых цепей электродвигателей осуществляется^ от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В, а пи«1 тание цепей управления — переменным током напряжением - 220 В.

Техническая характеристика конвейерных шлифовально-поУ линовальных станков приведена в табл. 10.5.

Кроме перечисленных групп шлифовально-полировальные станков стационарного типа в камнеобрабатывающей промыШ^ ленности применяются переносные шлифмашинки с электри«фЯ скйм или пневматическим приводом и гибким валом, преднЩ значенные для обработки деталей памятников и кромок архдай тектурно-стройтельных изделий. - Я

Среди абразивных фактур лицевой поверхности изделий из природного камня, как правило, первичной является пиленая фактура, которая получается в результате распиловки блоков природного камня на пЛиты-заготовки.

Пиленая (А) фактура обработки получается при распи­ловке природного камня алмазными шТрипсовыми или диско­выми пилами, или же в случае качественной распиловки штрип - совыми пилами со свободным абразивом. Пиленая (Б) фактура получается при распиловке штрипСовыми или канатными пи­лами.

Пиленая (£1) фактура обработки получается в результате очистки пиленой (Б) фактуры механическим, - химическим или пескоструйным способом.

Механическая очистка осуществляется на шлифовальных станках, где вместо абразивного инструмента устанавливается металлическая щетка.

Химическая очистка осуществляется промывкой лицевой по­верхности изделий 5 %-ным раствором соляной кислоты (НС1) или растворами других кислот.

Пескоструйная очистка осуществляется на пескоструйных установках с применением среднего или крупного кварцевого песка. В качестве абразива также может использоваться кар­бид кремния. '

Шлифованная и лощеная фактуры обработки производятся последовательным шлифованием пиленой фактуры на шлифо­вальных станках.

Основная часть шлифовального процесса заключается в гру­бом шлифовании (обдире), в результате которого лицевой по­верхности камня придается форма с допусками йеплоскостности в пределах, установленных стандартом. Эта операция, как пра­вило, составляет 50—60 % от общего времени шлифовки-поли­ровки.

Процесс шлифования состоит из ряда последовательных операций и выполняется с целью создания поверхности с ми­нимальной шероховатостью. После каждой операции достига­ется повышение класса чистоты поверхности,

В зависимости от применяемого инструмента различают шлифование свободным и связанным абразивом. В качестве связанного абразива используются абразивные круги из кар­бида кремния на магнезиальной или бакелитовой связках, ; а также алмазные бруски ш! и чашечки.

Шлифование, как и любой другой процесс обработки, заклю - I чается в направленном разрушении камня, Сущность шлифова­ния свободным абразивом в общем случае сводится к следую - > щему. Вследствие нормальных усилий, являющихся результатом давления на шлифовальный круг, и больших тангенциаль­ных усилий, возникающих в результате движения круга, абра­зивные зерна своими вершинами внедряются в камень и наносят мложество трещин на его поверхности. При этом вслед-, ствие значительной твердости абразивных зерен по отношений, к камню в точках воздействия зерен абразива происходит раз* рушение камня. В результате многократного воздействия зерен по тем же местам разрушенные частицы выкалываются и уда-1 ляются с поверхности камня водой, подаваемой на плоскость-‘ контакта круга и камня.

Система множества рядом расположенных выколок обра­зует шероховатую поверхность, характерную для шлифованойу ( поверхности камня. Максимальная глубина неровностей дрй | прочих равных условиях зависит от прочности и крупности зе - ^ рен абразива, а также от физико-механических и петрографа-,| ческих характеристик камня. |

В настоящее время преобладающее распространение полщ чйл наиболее производительный процесс шлифования связаЯ ным абразивом. Сущность механизма разрушения камня прет этом аналогична механизму разрушения при работе алмазного! круга при дисковой распиловке лишь с той разницей, что угсЛ контакта равен 180°. Различное воздействие свободного и. свдЯ занного абразивов отражается и на микроструктуре шлифоввда! ной поверхности. Поверхность, обработанная свободным абрам зивом, отличается равномерной шероховатостью, тогда как ш

Мень, шлифованный кругом связан­ного абразива, имеет направленные следы обработки.

Шлифовальная эффективность связанного абразива не всегда оди­накова. Лучше всего связанный абразив шлифует тогда, когда его поверхность шероховата. В этом случае преобладает режущее дей­ствие острых зерен и производи* тельность высока.

Важную роль в процессе шли­фования играет вода. Она вымы­вает продукты разрушения и отво­дит тепло, образованное трением.

Кроме того, она оказывает физико­химическое воздействие на механи­ческую прочность камня и ускоряет процесс шлифования.

В камнеобработке в основном применяется плоское шлифование

Торцом круга и изредка — плоское шлифование периферией круга. В последнее время проводятся работы по применению ленточного шлифования, где элементы режимов резайия и сече­ние среза аналогичны дисковой распиловке.

При шлифовании используется также планетарное движение шлифовального круга, которое благодаря большим скоростям вращения и сложной -траектории движения инструмента, сла­гаемого из вращения феррасы с одновременным поступатель­ным ее движением, а также вращения инструмента вокруг оси обеспечивает более высокую производительность и качество об­рабатываемой поверхности в сравнении с обычным инструмен­том для торцевого шлифования.

Схемы работы инструмента при различных видах шлифова­ния показаны на рис. 10.5.

Различают жесткое и упругое шлифование. При жестком щлифова. нии входными параметрами являются глубина шлифо­вания и другие элементы резания, а выходным — усилие при резании. При упругом шлифовании, наоборот, входным пара­метром является удельное давление, от которого зависят глу­бина шлифования и элементы резания.

Наибольшее распространение получил принцип упругого шлифования, позволяющий получить' лучшие условия резания и поддерживать постоянными условия работы абразивных зе­рен. При постоянном удельном нормальном давлении и прочих равных условиях глубина резания постоянна. При изменении же одного из параметров режима резания меняется глубина
резания, т. е. фактически при изменении условий, например, вследствие, износа абразива или увеличении твердости камня, уменьшается глубина внедрения и тем самым сохраняются нор­мальные условия резания.

Полированная фактура обработки производится по лоще­ной фактуре накаткой глянца полировальным инструментом, в результате чего поверхность камня приобретает зеркальный блеск и полностью выявляются декоративные качества камня.

Процесс полировки представляет собой одновременно про­текающее механическое и физико-химическое взаимодействие полировальника, полирующего вещества и воды с лощеной поверхностью камня, в результате чего сглаживаются микро­неровности поверхности камня и образуется защитная пленка, обусловленная химическим составом полирующего вещества и петрографическими особенностями камня.