ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦВЕТНОГО КАМНЯ

7.ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦВЕТНОГО КАМНЯ

В настоящее время почти все операции по изготовлению ху- дожественных изделий из цветных камней механизированы. Они выполняются либо с помощью ручного механизированного инструмента, либо на станках.

К ручным механизированным инструментам относятся электрические машины вращательного действия, где в качестве режущего инструмента используются алмазные или абразивные круги, головки и т. д. В последнее время для обработки, разрезания, сверления, шлифования, полирования и художественной резки

камня применяются универсальные опиловочные и шлифовальные машины с гибким валом — так называемые бормашины.

Станки для обработки цветных камней применяются либо универсальные металлорежущие с последующей модернизацией, либо специальные, предназначенные только для обработки камней.

Универсальные металлорежущие станки применяют только тех моделей, которые легко модернизировать для обработки камней алмазными инструментами на соответствующих режимах резания. К ним относятся сверлильные, токарные, фрезерные и полировальные станки.

К специальным станкам относятся разрезные, алмазно-сверлильные, шлифовальные, доводочно-полировальные и ультразвуковые.

МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Для обработки отверстий, ложков, пазов и выемок небольших размеров целесообразно применять электрические шлифовальные машины с частотой вращения 10 000—60 000 об/мин. Шлифование производят ручным перемещением абразивного или алмазного круга по обрабатываемой поверхности. Для облегчения работы и повышения качества шлифования используют различные приспособления, которые позволяют закрепить изделие на рабочем месте камнереза или на токарном станке.

Машинами с вращательным движением рабочего инструмента трудно обрабатывать криволинейные поверхности, глубокие сквозные и глухие полости, а также полости с малым радиусом сопряжения боковых граней. Высокая трудоемкость обработки таких поверхностей обусловлена необходимостью получения шероховатости ?а = 0,32 — 0,02 мкм, чего достичь шлифовальными кругами невозможно, так как на поверхности при этом образуются прямолинейные риски, направленные вдоль плоскости вращения круга. Уменьшить шероховатость поверхности можно обработкой брусками, вручную перемещая их в перпендикуляр- ном направлении, либо с помощью машин с прямолинейным возвратно- поступательным движением рабочего инструмента. Такие машины имеют электрический или пневматический двигатель вращательного действия. С помощью кривошипно-шатун-ного или кулачкового механизма вращение рабочего вала преобразуется в возвратно- поступательное движение рабочего инструмента. В таких машинах величина хода инструмента может быть установлена в пределах 4—8 мм, а число ходов не превы

шает 600 в минуту. В машинах с кулачковым механизмом число ходов достигает до 12 000 в минуту.

Электрические бормашины. Широкое распространение при обработке камня получили универсальные опиловочные и шли- фовальные машины с гибким валом, или бормашины. На конце гибкого вала установлен цанговый патрон (рис. 54, в), в котором можно закреплять самые разнообразные инструменты — бор-фрезы, напильники, надфили, абразивные и алмазные головки (рис. 54, а). Используются также бормашины передвижного типа, называемые опиловочно-зачистными станками, а также электрифицированные установки 2УМД, ЗУМД и др.

Передвижной опиловочно-зачистной станок (рис. 55) состоит из стойки 1 на колесах и вилки 4, на которой установлен электро- двигатель 5. От вала электродвигателя с помощью клиноременной передачи вращение передается ведомому валу 6, к которому при- соединен гибкий вал 7 с цанговым патроном 3, в котором закрепляют инструмент 2. Частота вращения гибкого вала 1400—6000 об/мин. При необходимости вместо гибкого вала к электродвигателю можно подключать универсальную шлифовальную головку.

Электрифицированные установки 2УМД и ЗУМД позволяют обрабатывать прямые или наклонные открытые поверхности различной конфигурации. Установки комплектуются приводом, набором рабочих головок, приспособлениями и инструментом. Привод состоит из электродвигателя и гибкого вала. В набор головок входят виброголовка для возвратно-поступательного движения инструмента (500—3000 дв. ход./мин) и прямой патрон для передачи вращательного движения инструменту, расположенному под углом. Частота вращательного движения может бесступенчато регулироваться в пределах 500—1300 об/мин. Установка укомплектована всеми необходимыми режущими ин- струментами — твердосплавными, абразивными и алмазными.

Наличие виброголовки позволяет обрабатывать труднодоступные места изделий брусками различной зернистости. Изделия из камня твердых пород можно обрабатывать алмазными брусками. Для предварительной обработки поверхностей шероховатостью Ra == 0,32 — 0,63 мкм применяют бруски зернистостью 16—12 и 100%-ной концентрацией алмазов, а для окончательной (до Rz = 0,02 — 0,08 мкм) требуются бруски зернистостью 4 и 50%-ной концентрацией.

Угловой патрон расширяет возможности обработки труднодоступных мест.

Для выполнения художественной резьбы на камне твердой породы применяют универсальную ручную электрическую шлиф-бормашину ШБМ-4. Шлиф-бормашину с гибким валом устанавливают обычно на рабочем месте камнереза. Она выполнена в виде малогабаритного переносного станка верстачного типа;

вмонтированного в специальный футляр размером 380 Х 290 Х 175 мм. Шлиф-бормашина состоит из электропривода, содержащего электродвигатель, напольного пускорегулирующего реостата с ножной педалью, приспособления для ручного управления реостатом и выключателя гибкого вала, трех прямых цанго-вых патронов с вращательным движением рабочего органа, патрона с возвратно- поступательным движением рабочего органа, универсальной головки и комплекта вспомогательного и рабочего инструмента.

Привод бормашины осуществляется от электродвигателя типа УЛ- 042М. Коллекторный универсальный электродвигатель УЛ-042М с последовательным возбуждением работает от сети постоянного или переменного однофазного тока с частотой 50 Гц. Напряжение питания 220 В, мощность электродвигателя 60 Вт, частота вращения 8000 об/мин, масса 1,36 кг.

Электродвигатель может работать в горизонтальном и вертикальном положениях. Он снабжен кронштейном для установки в основании футляра шлиф-бормашины. На корпусе электродвигателя имеется защитный кожух, под которым на панель выведены концы обмотки. Подключение и соединение электродвигателя с пусковым реостатом производится посредством разъемных штепсельных соединений.

Для пуска, останова и регулирования частоты вращения элек- тродвигателя служит ножной педальный реостат типа РУВ-Щ.

Ножное управление бормашиной позволяет хорошо чувствовать изменение режима работы. Частота вращения зависит от силы давления на педаль реостата: чем больше нажим, тем она выше.

Шлиф-бормашина ШБМ-4 снабжена специальным приспособлением для ручного управления пускорегулирующим реостатом. Оно необходимо для работы универсальным патроном с возвратно- поступательным движением рабочего органа или универсальной головкой при обработке, требующей определенного режима резания.

В комплект бормашины входят три прямых цанговых патрона. Первый патрон (диаметром 20 мм) снабжен съемным защитным кожухом для работы абразивно-алмазными инструментами диаметром до 60 мм. Патрон укомплектован цангами диаметром от 4 до 6 мм. Второй патрон (диаметром 17 мм) снабжен регулируемым упором, обеспечивающим определенную глубину обработки. Патрон укомплектован цангами диаметром 2, 3 и 4 мм.

Третий патрон (диаметром 13 мм) — облегченный, что увеличивает его маневренность и чувствительность к изменению режима работы и позволяет вести обработку рабочих поверхностей

в труднодоступных местах. Этот патрон укомплектован цангами диаметром 1,6; 2,0 и 2,4 мм.

Кроме того, гибкий вал допускает применение угловых патронов для обработки прямоугольных отверстий или углублений в различных деталях мозаичных наборов.

Традиционным оборудованием для художественной обработки камня с давних времен являлась и является универсальная бабка. На этом небольшом станке верстачного типа можно практически полностью обработать изделие, начиная от резки камня (размером не более 200 мм) и до полирования. Можно также обрабатывать объемные изделия, выполнять мозаичные и резные работы, изменяя для каждой операции технологическую оснастку.

Универсальная бабка представляет собой литую станину 1 (рис. 56), в подшипниках которой установлен стальной шпиндель 3 с трехступенчатым шкивом 2. Ременная передача передает движение от электродвигателя на шпиндель. Шпиндель на свободном конце имеет резьбу, на которую навинчиваются различные приспособления (переходные патроны) для обработки камня, инструмент, в том числе абразивно-алмазный, или же оправка с обрабатываемым камнем. В процессе обработки вращается инструмент или обрабатываемый камень. Если обработку ведут кругами 4 (алмазным, фетровым и др.), то последние устанавливают на шпинделе станка в специальном патроне и зажимают фланцами. Обрабатываемый камень 5 подают к вращающемуся инструменту вручную.

Если на шпинделе вращается обрабатываемый камень, наклеенный на специальную оправку, обработку производят абразив-

ной суспензией с карбидом кремния или кусочками соответствующего абразивного круга.

Для полирования применяют также специальные бабки различных конструкций. Их называют «станок-двигатель». Простейшая конструкция такого станка приведена на рис. 57. Шпинделем станка служит удлиненный вал электродвигателя 3. Для повышения жесткости вала-шпинделя к корпусу электродвигателя 3 прикрепляются удлиненные конические фланцы 1, в которых установлены подшипники. Фланцы создают дополнительную опору для шпинделя 2 в месте крепления режущего инструмента или приспособления, чем снижают вибрации, вызывающие биение круга, и повышают жесткость станка. Станина 4 может быть литой или сварной.

В зависимости от мощности привода и частоты вращения шпинделя универсальные бабки можно разделить на три группы.

I II III

Мощность двигателя, кВт 0,6—2,2 0,8—3,0 1,2—3,7

Частота вращения, об/мин 590—900 1400—1450 2800—3000

Концы шпинделя имеют резьбу, с помощью которой закрепляют рабочие инструменты или приспособления. Если на шпинделе бабки закрепляется планшайба с наклеенным на нее изделием, то обработку ведут абразивной суспензией или кусочками абразива. В этом случае абразивные материалы подают на обрабатываемое изделие вручную.

СТАНКИ ДЛЯ РЕЗКИ КАМНЕЙ

Разрезать камень на штучные заготовки рекомендуется на специальных станках алмазными кругами. Для этой цели можно использовать также универсальную бабку и универсальные станки, применяемые в машиностроении.

Станок КР-909. Одним из лучших отечественных станков для предварительной резки камня, т. е. раскроя плит, глыб, блоков неправильной формы из цветного камня (яшмы, родонита, агата, нефрита, кварцита и др. твердых пород), является распиловочный станок типа КР-909. Резка камня производится алмазными кругами.

Распиловочный станок состоит из стойки 1 (рис. 58), суппорта 8, поворотного стола 7, установки гидроцилиндров 6, защитного устройства 2, маслостанции 3, установленной в пульт управления насосной установки 4 для охлаждающей жидкости, и электроаппаратуры5, сосредоточенной в нише стойки пульта управления.

На стойке смонтирован привод для вертикального перемещения суппорта. Суппорт состоит из каретки, на которой смонтированы шпиндельная бабка и привод шпинделя. Каретка перемещается по направляющим стойки 1. Отрезной круг на шпин-деле крепится при помощи прижимных дисков. Верхняя части круга закрыта защитным кожухом. На станке предусмотрена возможность установки до четырех отрезных кругов. Для этого производится замена прижимных дисков и крышки защитного кожуха.

Техническая характеристика станка КР-909

Максимальные размеры обрабатываемого 800 X 500 X 500

камня, мм

Рабочая поверхность стола (длина X шири- 1400 X 750

на), мм

Ход стола, мм 2200

Диапазон рабочих подач стола, м/мин 0 — 15

Диаметр отрезных алмазных кругов, мм, 1250

не более

Скорость резания, м/с	40
Вертикальное перемещение суппорта, мм	510
Скорость вертикального перемещения суп-	0,618
порта, м/мин
Ход пиноли, мм	259
Расход охлаждающей жидкости, л/мин, не
более	35
Общая мощность установленных электро-	33,7

двигателей, кВт

Режим работы Ручной или

автома тический

Стол 7 состоит из корпуса и поворотной части. Поворот стола осуществляется вручную. Для уменьшения усилий при повороте стола применена гидросистема с ручным управле нием.

Для подачи СОЖ в зону ре зания, сбора и очистки охлаждающей жидкости на станке имеется насосно-фильтрующая установка, которая состоит из бака вместимостью 500 л и насосной установки BKC-l/16i

Бак для охлаждающей жидкости установлен в нишу ниже уровня сборной канавки в бетонной поверхности фундамента. Охлаждающая жидкость поступает в бак самотеком, отстаивается в нем и подается насосом в зону резания по трубопроводу через сопла, установленные в неподвижной части кожуха, ограждающего инструмент, и имеющие возможность поворачиваться для изменения угла подачи охлаждающей жидкости на отрезной круг.

Камень устанавливается на столе станка. Все операции по перемещению стола вдоль направляющих рельсов и перемещение суппорта по направлению станка производятся с пульта управления кнопками и рукоятками. Стол с камнем подводится под алмазный отрезной круг и настраивается на глубину резания. На станке можно резать камни в полуавтоматических режимах и вручную.

Ручную резку применяют при толщине камня не более 50 мм (за один проход).

Блок из цветного камня может быть разрезан на плиты без поворота стола только до середины. Затем стол необходимо повернуть на 180° и повторить цикл резки на второй половине блока. Положение стола фиксируется автоматическим фиксатором.

Для установки или замены алмазного круга переднюю часть защитного кожуха снимают, открывая свободный доступ к инструменту. Сопла, через которые охлаждающая жидкость поступает в зону резания, имеют возможность поворачиваться, меняя зону подачи жидкости на круг. Это дает возможность выбрать рациональный режим охлаждения в зависимости от формы и размеров разрезаемого камня и глубины резания. Расход жидкости регулируется вентилем.

Станок СРК. Станки этого типа, например, СРК-200, СРК-400 и др., являются самыми распространенными станками для резки камня абразивно-алмазным инструментом (цифры характеризуют максимальный диаметр инструмента). Эти станки были первыми резательными станками с алмазным инструментом для резки камня твердых пород.

Их применяют не только для резки цветного камня, предназначенного для изготовления художественных изделий или вставок к ним, но и для изготовления технической продукции из кварца, турмалина и других камней для электронной и радиотелнической промышленности.

Техническая характеристика станка СРК-200 Максимальный размер разрезаемого камня, мм 250 X 220 х 220 Диаметр рабочей площади стола, мм 280

Поворот стола в вертикальной плоскости, ± 14

град

Поворот стопа в горизонтальной плоскости, ± 60

град

Поворот на одно деление шкалы, град 1

Наибольшее перемещение стола, мм

продольное 800

поперечное 200

Перемещение на одно деление лимба, мм 0,02

Максимальный диаметр алмазного круга, мм 200

Частота вращения шпинделя, об/мин 2800

Мощность электродвигателя, кВт 0,52

Характерной особенностью станков типа СРК в отличие от предшествующих станков является подача отрезного алмазного круга на камень. Алмазный отрезной круг 8 (рис. 59) укрепляется на рабочем конце суппорта 1, который может поворачиваться вокруг горизонтальной оси 2 в станине 3. Противовес 4 и масляный демпфер 10 обеспечивают гидравлическую плавную подачу инструмента на разрезаемый камень, который крепится на столике 6. Столик может перемещаться в горизонтальной плос-

кости в двух взаимно перпендикулярных направлениях на 250 мм, поворачиваться вокруг оси на 360° и наклоняться относительно горизонтальной плоскости на ±15° с помощью рукояток 5 и 7. Охлаждающая жидкость подается гидравлическим насосом в зону резания через сопла (трубки), подведенные к алмазному кругу. Рукояткой 9 можно осуществить ручную подачу круга.

На станках СРК можно выполнять предварительную резку, а также резку на штучные заготовки. Поворотный стол позволяет резать каменную фанеру (плиты) на заготовки разнообразной геометрической формы для вставок к ювелирным изделиям (прямоугольники, квадраты, ромбы, параллелепипеды, треугольники и др).

СВЕРЛИЛЬНЫЕ СТАНКИ

Сквозные и глухие отверстия, а также цилиндрические заготовки из цветных камней высверливают на универсальных ме- таллообрабатывающих сверлильных станках и на специальных станках, предназначенных только для обработки камня.

К универсальным сверлильным станкам относятся настольные для сверления отверстий диаметром от 0,25 до 12 мм и вертикально- сверлильные для сверления отверстий диаметром от 18 до 50 мм.

Настольно-сверлильный станок 2М112 (рис. 60, а) предназначен для сверления отверстий диаметром не более 12 мм в небольших изделиях и получения цилиндрических заготовок. Он состоит из стола 2, колонны б, электродвигателя 7, кронштейна 8, механизма шпиндельной бабки 5, шпинделя 4, рукоятки 3 ручной подачи шпинделя. Шпиндельный узел смонтирован в корпусе шпиндельной бабки. Шпиндель находится в гильзе на шарикоподшипниках и вращается шкивом.

На станке установлен асинхронный электродвигатель трехфазного переменного тока, который управляется барабанным переключателем. На переключателе имеются надписи «Влево, О и «Вправо», в соответствии с которыми поворачивают рычажок барабанного переключателя. Настольные станки устанавливают на деревянном или металлическом верстаке.

Вертикально-сверлильные станки применяются для сверления отверстий и получения круглых заготовок сравнительно небольшого размера. К ним относятся станки моделей 2Н118 (рис. 60, б), 2Н125, 2Н135 и 2Н150 с условным диаметром сверления соответственно 18, 25, 35 и 50 мм.

На основании 1 укреплена станина станка в виде монолитной колонны. Станина имеет вертикальные направляющие в форме

ласточкиного хвоста. По вертикальным направляющим станины перемещаются предметный столик 2 и сверлильная головка, в которой монтируются все основные узлы станка. Привод станка состоит из электродвигателя мощностью 1,5 кВт. Управление механизмом подач осуществляется рукояткой 3.

Техническая характеристика сверлильных станков приведена в табл. 6.

В табл. 6 указаны максимальные диаметры сверления, отно- сящиеся к обработке металлов спиральными сверлами. Но при сверлении изделий из цветного камня полыми (кольцевыми) ал- мазными сверлами возникают усилия значительно меньшие, чем

Таблица 6. Техническая характеристика сверлильных станков

Показатель	Модель станка С-155 2Н 112 2Н106П 2Н118 2Б125
Максимальный диаметр сверления, мм	3	12	6	18	25
Максимальный ход шпинделя, мм	40	100	70	150	200
Вылет шпинделя, мм	100	180	125	200	250
Конус шпинделя (Мор зе)	la	2в	la	2	3
Частота вращения шпинделя, об/мин	1900— 12000	450— 4500	1000— 8000	180— 2800	165—2130
Подача шпинделя, мм/об	Ручная			0,1— 0,560	0,1—0,83
Мощность электродви гателя, кВт	0,18	0,6	0,4	1,7	3,0
Масса станка, кг	35	120	80	450	750

при обработке металлов. На основании опыта при обработке камней максимальные диаметры сверления могут в 3—4 раза превышать приведенные в табл. 6.

В зависимости от конструкции алмазного сверла и способа подачи СОЖ в зону обработки универсальные сверлильные станки модернизируются.

Существует несколько способов подвода СОЖ в зону обработки. Наиболее рациональный из них — подача СОЖ во внутреннюю полость сверла через полый шпиндель (рис. 61, а). Способы обработки камня, погруженного в ванну (рис. 61, б), или подводка СОЖ к режущей части сверла по трубкам (рис. 61, в) не обеспечивают вымывание отходов материала из-под торца сверла.

Учитывая все особенности обработки цветного камня Центральной научно-исследовательской лабораторией камней-самоцветов разработан и изготовлен опытный станок ЛСТ-1 для образования отверстий или заготовок диаметром до 60 мм с внутри-шпиндельной системой охлаждения.

Основание 1 станка (рис. 62)— сварная конструкция коробчатой формы с корытом, в котором расположен стол. В нишах 2 и 8 основания изолированно друг от друга расположены шкаф электрооборудования и бак для охлаждающей жидкости с центробежным насосом.

На верхней плоскости основания станка установлена шпиндельная стойка 5, в передней части которой смонтирована гильза со шпинделем. С правой стороны находится маховик 4 ручной подачи шпинделя с отсчетным лимбом глубины сверления. Скорость подачи шпинделя изменяется регулятором гидропривода. Пуск и останов электродвигателя главного привода станка осуществляются пускателем 9. При помощи специального регулятора плавно устанавливается заданная скорость электродвигателя 6 главного привода.

Под шпинделем на основании станины установлены два суппорта. Верхний продольно перемещается при помощи маховика 7. На суппорте установлен стол с тремя продольными пазами для установки и закрепления обрабатываемого камня. '

Нижний суппорт маховиком 13 может перемещаться в поперечном направлении. При этом будет перемещаться и верхний суппорт. Равбрызгиванию охлаждающей жидкости при работе станка на больших оборотах препятствует кожух 11, закрывающий достаточно плотно шпиндель и стол станка. В кожухе имеется дверца 10. Дверца и боковые стенки кожуха имеют смот

ровые окна 3 и 12. Освещение станка помещено внутри кожуха. Светильник расположен в защитном колпаке. Станок отключается кнопкой. Подача охлаждающей жидкости осуществляется по схеме замкнутой циркуляции. Жидкость из приемного бака подается центробежным насосом по напорному трубопроводу в пустотелый шпиндель, откуда через отверстие в хвостовике алмазного трубчатого сверла поступает в его внутреннюю полость. Отработавшая охлаждающая жидкость сливается в поддон, а оттуда в приемный бак. В месте ввода охлаждающей жидкости во вращающийся шпиндель штуцер напорного трубопровода снабжен лабиринтным уплотнением.

Техническая характеристика станка ЛСТ-1

Максимальный диаметр трубчатого алмазного 60

сверла, мм

Максимальная глубина сверления, мм 150

Предел частоты вращения шпинделя, об/мин

2800—5600

Регулировка частоты вращения шпинделя Бесступенчатая Продольное перемещение стола верхнего суп- 400

порта, мм

Поперечное перемещение нижнего суппор- 300

та, мм

Величина автоматической рабочей подачи 40 — 400

шпинделя, мм/мин

Мощность электродвигателя главного при- 4,5

вода шпинделя, кВт

Для образования отверстий диаметром до 35 мм предназначен специальный станок модели ВГ-2. Особенностью станка является применение вмонтированного в станине станка электрошпинделя Э-24, обеспечивающего скоростное сверление. Станок комплектуется двумя типами электрошпинделя. Для сверления отверстий диаметром до 10 мм применяется электрошпиндель Э-24/1 мощностью 1 кВт, а отверстий от 10 до 35 мм — электрошпиндель Э-24/2 мощностью 2 кВт.

Станок ВГ-2 состоит из станины 6 (рис. 63), электрошпинделя 1, системы охлаждения и электрошкафа, которые так жэ, как и у станка ЛСТ-1, вмонтированы в станине станка. Охлаждение подается под давлением через специальную насадку, соединенную со шпинделем, во внутреннюю полость алмазного пустотелого сверла и в зону обработки. Заготовку из цветного камня, закрепленную на столике станка при помощи рукоятки 4 подают вручную к вращающемуся сверлу. Пульт управления 5 расположен в передней части станка.

На станке ВГ-2 можно обрабатывать любые неметаллические материалы с твердостью 4—9 по Моосу.

Техническая характеристика станка ВГ-2

Пределы частоты вращения элект- 12 000 — 24 000

рошпинделя Э-24, об/мин

Частота питающего тока, Гц 200 — 400

Напряжение, В 380/220

Регулировка частоты вращения Ступенчатая Высота подъема стола, мм 120

Расход охлаждающей жидкости, 12 л/мин

Станок ВГ-2 прост в обслуживании и эксплуатации. Он получил диплом II степени ВДНХ.

Перед началом работы необходимо проверить наличие соот- ветствующей СОЖ и произвести правку алмазного инструмента. Для этого на предметный столик станка устанавливают абразивный брусок или кусок абразивного круга КЗ-60 и включают станок. Вращающийся инструмент подают на брусок вручную. За-сверливание абразивного бруска обеспечивает правку и зачистку алмазного инструмента.

содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ..