содержание   ..  10  11  12   ..

8

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЦВЕТНОГО КАМНЯ

До появления алмазных инструментов цветные камни, особенно твердых пород, обрабатывали ручным или машинно-ручным способом, требующим от рабочего больших физических усилий. Изготовление изделий производилось в основном свободным абразивом, точнее суспензией (абразив с жидкостью), на различных металлических, войлочных, матерчатых кругах,

Применение свободного абразива сдерживало механизацию трудоемких процессов обработки камня, а значит, и повышение производительности труда. Не случайно, что в первую очередь механизировались процессы обработки мягких и средних пород камня (твердостью по Моосу до 5), которые можно обрабатывать металлическими инструментами — быстрорежущими и твердо- сплавными.

Создание в СССР надежной сырьевой алмазодобывающей про- мышленности и затем промышленный выпуск синтетических алмазов дали народному хозяйству новый высокопроизводительный алмазный инструмент, а тем самым реальные возможности усовершенствования технологических процессов изготовления изделий из цветных камней, и прежде всего трудоемких операций обработки твердых пород, а также резкого увеличения производительности труда и ассортимента выпускаемых изделий.

В настоящее время алмазный инструмент на металлической связке широко применяется при обработке камня, иногда применяется абразивный инструмент из карбидов кремния и сво-бодный абразив — карбид кремния и электрокорунд в виде суспензии.

Особенностью обработки природного цветного камня является умение сочетать традиционный и единственно правильный подход к камню, т. е. индивидуальный подбор камня, с индустриальными методами его обработки, механизацией трудоемких процессов обработки.

Как уже говорилось выше, для эффективного использования цветного камня особое внимание необходимо обращать на его разметку до разрезания на заготовки с учетом цвета и рисунка;

конкретного сырья. Разметка — одна из ответственных опера-ций, и выполнять ее должны квалифицированные специалисты умеющие видеть в сырье будущее изделие, хорошо знать «харак-тер» цветного камня и по- хозяйски им распоряжаться. Часто художники-модельеры сами выбирают и размечают камень для опытного образца художественного изделия. Иногда образец может быть уникальным, особенно по подбору камня. В любом случае художник должен вести авторский надзор за изделием процессе его обработки. Технолог по опытному образцу опре деляет рациональную технологию, необходимый припуск на об работку (на отдельные операции) с учетом применяемого камня и необходимую квалификацию рабочего.

Технология изготовления художественных изделий из цвет ного камня твердых и некоторых средних пород за последив время значительно изменилась. Механизированы самые трудо емкие процессы обработки — разрезание, сверление и формао

образование (подбивка). Значительно сократился ручной труд и повысилась культура производства.

В связи с тем что технология обработки цветного камня мягких и средних пород в литературе уже отражена (особенно обработка средних пород, применяемых в строительстве, таких, как мрамор и гранит), мы основное внимание уделим изготовлению изделий из твердых пород цветного камня.

Технологический процесс изготовления художественных изделий из цветного камня состоит из следующих основных операций:

заготовительные операции; сверление;

формообразование (подбивка); чистовое шлифование и финишные операции.

Заготовительные операции — подготовка сырья для дальнейшей обработки.

Сверление применяется для получения цилиндрических заготовок или отверстий и углублений.

Формообразование (подбивка заготовок) придает заготовке приближенную форму будущего изделия с припуском на дальнейшую обработку.

Чистовое шлифование — выравнивание поверхности и подготовка ее к доводке и полированию.

Финишные операции придают изделию товарный вид.

Основным видом механической обработки камня, обладающего высокой твердостью и хрупкостью, является шлифование.

1. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

   К заготовительным операциям относятся выбор сырья по качеству, разметка, разрезка блоков на фанеру-пластину и разрезка пластин на штучные заготовки.

   Отбор сырья и разметка камня — операции ответственные, часто определяющие декоративное и художественное достоинство будущего изделия. Чтобы разглядеть цвет и рисунок, камень обычно смачивают водой. Смоченный срез выглядит, как полированный. Разметчик, кем бы он ни был — резчиком или мастером-камнерезом, должен не только знать камень, но бережно относится к сырью и помнить, что рисунок в камне и его цвет неповторимы и отнесясь к нему равнодушно, разрезав камень только с учетом необходимых для будущего изделия размеров, можно испортить художественное произведение.

   Разметчик должен знать, как следует резать различные породы камня, чтобы получить максимальный декоративный художественный эффект. Яшма, орлец, агат, обсидиан и многие другие цветные камни требуют индивидуального подхода. Особое внимание следует обратить на разрезание фанеры-пластины на штучные заготовки для ювелирных вставок, так как именно в этих случаях красивый камень часто разрезают на заготовки по шаблону, без учета его декоративных свойств. В результате вставки в запонках, серьгах и других ювелирных изделиях выглядят скучными, неинтересными, не отвечают эстетическим требова- ниям покупателя. При резке камня на заготовки важно не только учитывать его цвет и рисунок, но и правильно выбирать направление реза с учетом свойств камня. Это требование особенно важно для минералов и горных пород, обладающих такими оптическими свойствами, как иризация, переливчатость и игра цветов и др.

   Уже от резчика зависит, заиграет ли серебристым отливом изделие или деталь из обсидиана, будут ли изделия из лабрадорита серыми, невыразительными или появятся перед человеком во всей своей красе: блеснут при повороте синим огоньком или щедро одарят нас игрой цветов, напоминающих павлиний хвост.

   Резка камня. В зависимости от габаритов исходного сырья (глыба, валун, облом, плита, кусок) различают две основные стадии резки — предварительную резку и резку на заготовки.

   Задачей предварительной резки является получение из больших глыб (валунов) камня кусков, плит меньших размеров, удобных для транспортировки и дальнейшей обработки. Не менее важной задачей является определение качества разрезанных плит (наличие трещин, включений), цвета и рисунка. Именно после этой операции определяется дальнейшая судьба камня. В зависимости от его качества, цвета и рисунка определяют, для изготовления каких изделий должно быть предназначено данное конкретное сырье.

   Резка плит на заготовки — это изготовление штучных заготовок для конкретных изделий из цветного камня. Этой операции предшествует операция по разметке камня.

   Блоки неправильной формы из цветного камня (яшмы, родонита, агата, змеевика, нефрита и др.) разрезают на плиты на распиловочном станке КР-909. Для этого поворотный стол станка выводят из-под суппорта и устанавливают в крайнее переднее положение. Блок из цветного камня устанавливают на стол и закрепляют при помощи универсальных приспособлений.

   Пиноль с отрезным кругом перемещают вручную, если размеры камня позволяют разрезать его на полную глубину за один

   проход. При этом суппорт поднимают в такое положение, чтобы обеспечить проход отрезному кругу. Затем стол с камнем подводят под отрезной круг и настраивают на глубину резания.

   При разрезании высокопрочных камней толщиной более 50 мм пиноль перемещается полуавтоматически.

   Блок цветного камня больших размеров можно разрезать на плиты без поворота стола только до середины, т. е. когда рез выйдет за продольную ось стола не более чем на 20 мм. Затем стол поворачивают на 180° и разрезают вторую половину блока.

   Так как конструкцией станка предусмотрена возможность установки до четырех отрезных кругов, то за одну операцию резки можно получить несколько плит. Для получения плиты нужной толщины необходимо мерные распорки установить между отрезными кругами.

   Разрезать блок целесообразно по наибольшему размеру блока,- т. е. с продольной подачей, в направлении наименьшего размера.

   Блоки цветного камня разрезают отрезными кругами из натуральных алмазов в соответствии с ГОСТ 16115—78. Алмазные круги изготавливают на металлической связке зернистостью 200/160 с концентрацией алмазов 25—50%.

   При диаметре круга 1250 мм скорость резания составляет 40 м/с. Процесс резания проводят при обильном охлаждении. В качестве охлаждающей среды применяют воду или СОЖ (15%-ный водный раствор эмульсола Э—3В и смесь 50—60% керосина с веретенным или трансформаторным маслом). Разрезание плит на штучные заготовки производят на станках типа СРК или на универсальной бабке.

   Плиты из твердых пород цветного камня в соответствии с ГОСТ 10110—78 разрезают алмазными отрезными кругами из натуральных алмазов, изготовленными методом порошковой металлургии зернистостью 125/100—200/160 с концентрацией алмазов 25—50%. При зернистости круга 125/100 шероховатость поверхности реза составляет Rz = 20—10 мкм.

   При разрезании плит на станке типа СРК сначала проверяют надежность закрепления отрезного круга и его радиальное и торцевое биения. Для отрезных алмазных кругов диаметром до 200 мм радиальное биение допустимо до 0,05 мм, а торцевое — 0,02 мм, а для кругов диаметром свыше 200 мм — 0,1 мм. При увеличении радиального биения алмазный круг правят следующим образом. Приведя круг во вращение, на его торцевую поверхность наносят мелом или карандашом штрихи на участки круга, отклоняющиеся от нормального положения. Эти участки необходимо выправить. Для этого останавливают станок, отгибают

   отмеченные участки легким нажатием пальцев руки в сторону, противоположную намеченной. Эту операцию повторяют до тех пор, пока радиальное биение не станет в пределах допустимого.

   Затем устанавливают плиту на стол и закрепляют ее. Стол с плитой подводят к отрезному кругу и включают станок. Опустив отрезной круг на плиту из цветного камня, приступают к процессу разрезания на штучные заготовки. Выбор скорости подачи и резания зависит от обрабатываемого цветного камня.

   В процессе разрезания следят за износом алмазоносного слоя круга. При увеличении радиального биения из-за неравномерного износа или засаливания рабочей поверхности круга необходимо заправить его периферию бруском из карбида кремния, закрепленного в тисках станка.

   В качестве СОЖ при резке можно применять эмульсии на основе стандартных эмульсолов.

   Цилиндрические заготовки для изделий формы тел вращения и для круглых вставок высверливают полым алмазным сверлом из плит цветного камня. Толщина плиты должна быть равна высоте будущего изделия плюс припуск на обработку.

   Если будущее изделие должно иметь внутреннюю полость, ее высверливают в заготовке алмазным сверлом на заданную глубину. Эта операция также относится к заготовительным.

   
    

2. СВЕРЛЕНИЕ

   При обработке цветного камня сверление применяется для получения цилиндрических заготовок или отверстий и углублений, предусмотренных в обрабатываемом изделии. В первом случае сверление относится к заготовительным операциям, так как цилиндрические заготовки предназначены для изготовления из них изделий, имеющих форму тел вращения, или для круглых вставок в ювелирных изделиях. Если будущее изделие должно иметь углубление любой формы, в камне сначала высверливают его на необходимую глубину, после чего, не открепляя камень, но заменив сверло, высверливают цилиндрическую заготовку.

   Во втором случае отверстия обычно просверливают в заготовках для бус или для монтажа каменных деталей изделия с металлической арматурой, например в подставках к авторучкам, пепельницам, ножках к рюмкам, бокалам, шкатулкам и другим изделиям прикладного назначения, или специально для декоративною оформления художественного сувенирного изделия.

   Сверление — один из наиболее распространенных методов получения отверстий и цилиндрических заготовок на металло-

   обрабатывающих сверлильных станках, модернизированных для обработки камня.

   Процесс сверления осуществляется обычно при двух совмещенных движениях: вращении сверла (главное рабочее движение) и поступательном движении инструмента (подача на обрабатываемый камень). Для сверления цветного камня средних и твердых пород чаще всего применяют алмазные трубчатые сверла.

   Для эффективной работы алмазных сверл необходимо выбрать рациональные режимы обработки, например, чтобы скорость алмазного сверла доходила до 30—40 м/с, но при малых диаметрах сверления она может составлять 5 м/с. В процессе сверления подача, как правило, выполняется вручную. В зависимости от конструкции сверла и твердости обрабатываемых цветных камней она может быть от 10 до 50 мм/мин; шероховатость обработанных поверхностей Да == 0,63—0,32 мкм; точность II квалитета.

   Закрепленное в шпинделе станка сверло должно иметь радиальное биение не более 0,05 мм для малых размеров и не более 0,1 мм для больших. СОЖ должна поступать во внутреннюю полость сверла в достаточном количестве и под давлением.

   Заготовки закрепляются в универсальном или специальном приспособлении. При серийном изготовлении одинаковых изделий сверление целесообразно производить с помощью кондуктора.

   При сверлении сквозных отверстий трубчатыми сверлами не- обходимо в приспособлении и в столе станка иметь отверстие для выхода керна.

   Внутренние полости высверливают тоже трубчатыми сверлами. Если внутренняя полость имеет цилиндрическую форму, то диаметр сверла должен быть равен диаметру полости минус припуск на доводку. При сложном профиле полости диаметр сверла должен быть равен меньшему диаметру полости минус припуск на обработку этой части полости. Образовавшийся при первом сверлении керн скалывают. Для этого в получившийся круговой паз вставляют кусочек резины, а с противоположной стороны специальным бойком наносят по керну под углом 30—45° к его оси несколько легких ударов. Резина служит амортизатором и страхует от образования на заготовке сколов. Керн скалывается очень легко и обычно почти у самого основания, если в нем нет трещин.

   Если отверстие необходимо образовать двумя сверлами, то это делают с одной установки заготовки, чтобы оси внутренней полости и заготовки совпадали.

   Опыт работы алмазными сверлами показал, что для успешного осуществления алмазного сверления большое значение имеет со-

   
    

   

   стояние оборудования. Достижение необходимой точности обработки, шероховатости поверхности и стойкости сверл во многом определяется точностью, виброустойчивостью, жесткостью узлов и механизмов станка.

   Существенное влияние на производительность процесса оказывает также микрогеометрия поверхности инструмента. Для сверления твердых пород камня применяют алмазные трубчатые сверла из природного алмаза на металлической связке.

   Весьма важным фактором, влияющим на производительность процесса сверления и стойкость алмазного инструмента, является система охлаждения зоны обработки.

   Обработку (выборку) цилиндрических полостей в изделиях из твердых пород камня ведут по разработанному ЦНИЛКСом ме- ханизированному методу с применением специального абразивно- алмазного инструмента. Для этой цели используют метал- лообрабатывающий вертикально-сверлильный станок модели 2Н118 или подобный ему, оснащенный специальным устройством (рис. 74).

   Принцип действия данного устройства состоит в том, что ось 9 заготовки, вращающейся при выполнении операции, смещена на заданную величину е относительно оси 1 вращающегося алмазного инструмента. Одновременное вращение заготовки и инструмента и соответствующее смещение их осей обеспечивает получение полости заданного диаметра.

   Например, обрабатывая заготовку инструментом диаметром 50 мм при смещении его оси относительно оси заготовки на 15 мм получают полость диаметром 80 мм.

   Устройство состоит из редуктора 8, вращаемого электродвигателем 6. На оси червячного колеса редуктора устанавливается трехкулачковый самоцентрирующий патрон 5, в котором закрепляется обрабатываемая заготовка 4. Устройство монтируется на общей плите и устанавливается на столе станка. Рукояткой 7 суппорт устройства может быть передвинут на заданную величину смещения осей заготовки и алмазного инструмента 3, установленного в шпинделе станка 2.

   В процессе работы алмазный инструмент и обрабатываемая заготовка охлаждаются масляно-мыльной эмульсией, подаваемой в зону обработки центробежным насосом через систему трубок. Количество подаваемой эмульсии регулируется краном. Отработавшая эмульсия из поддона поступает в отстойник, откуда через специальный фильтр вновь подается в рабочую зону.

   Техническая характеристика специального устройства ЛВЦ-1 для обработки (выборки) углублений

   Размеры выборки, мм

   диаметр 20—150

   глубина 1 — 100

   Максимальная величина смещения оси заготовки отно- 150

   сительно оси алмазного инструмента, мм

   Диаметр применяемых алмазных инструментов, мм 15—50

   Частота вращения инструмента, об/мив 3100

   » » заготовки, об/мин 29

   Абразивно-алмазные инструменты применяются двух видов — с алмазной кромкой по торцевой и боковой поверхностям (рис. 75, а) и с алмазоносным слоем только на торцевой поверхности (рис. 75, б).

   Для грубого шлифования — формообразования — применяется только инструмент с рабочим алмазоносным слоем по торцу. Для окончательной обработки дна полости служат полировальники (рис. 75, в) — войлочные круги с окисью хрома или алмазной пастой.

   Выборочное устройство несложно в изготовлении и может быть установлено на вертикально-сверлильный станок любой конструкции.

3. ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ЗАГОТОВОК

   Операция формообразования заключается в придании заготовке приближенной формы будущего изделия с припуском на обработку с шероховатостью поверхностей Да = 2,5—1,25 мкм.

   
    

   Формообразование бывает предварительным и окончательным. Предварительное формообразование часто называют п о ц-. б и в к о и. Подбить заготовку — значит придать ей приближенную форму будущего изделия. Эту операцию выполняют на режимах грубого (предварительного) шлифования абразивными или алмазными инструментами зернистостью 60/40—40/28.

   Окончательное формообразование выполняют за несколько операций шлифования абразивными или алмазными инструментами зернистостью 14/10, 7/5 и М28.

   Формообразование можно осуществить машинно-ручным либо механизированным способом. При машинно-ручном способе детали, имеющие форму тела вращения, обрабатывают на универсальных бабках, а плоскостные — на планшайбах. При машинно-ручном способе заготовки обрабатывают абразивными кругами из карбида кремния или свободным абразивом в виде суспензий. Заготовку вручную подносят к абразивному кругу, установленному на горизонтальный шпиндель станка. Обработку производят периферией круга средней твердости из карбида кремния зернистостью 40^28 диаметром 20—350 мм при частоте вращения абразивного круга 500—600 об/мин. Подача воды должна быть обильной и непрерывной, чтобы предохранить камень от растрескивания при нагреве в процессе обработки.

   Плоскостные заготовки из цветных камней подбивают на планшайбе (рис. 76), на вертикальном шпинделе которой установлен чугунный круг (притир). На вращающийся круг подают суспензию из карбида кремния, а обрабатываемую заготовку прижимают к притиру вручную. Подбивку плоскостных заготовок можно производить и на плоскошлифовальных станках ОС-350 или ЭШП-350.

   При формообразовании (подбивке) на универсальной бабке ваз необходимо изготовить специальный шаблон из жести, под который подгоняется обрабатываемый камень. Оправку с наклеенной на нее заготовкой закрепляют на шпинделе универсальной бабки. На расстоянии 5—10 мм от заготовки устанавливают упор-подручник, на который опирается рука работающего. Куски абразивного круга из карбида кремния зернистостью 60/40 удобных формы и размера, служащие инструментом, подносят к вращающейся заготовке. При обработке с абразивной суспензией применяются порошки карбида кремния с водой, которые тоже подают вручную на обрабатываемый камень.

   После машинно-ручной подбивки шероховатость поверхностей должна составлять Rz = 10—20 мкм.

   Машинно-ручным способом можно выполнить все операции обработки изделий, вплоть до финишных, но это экономически

   
    

   

   
    

   
    

   нецелесообразно, так как ручная обработка и трудоемка, и мало- производительна. Ее применяют только в тех случаях, когда из- готавливается небольшое количество нестандартных изделий.

   Наличие алмазных инструментов и специального оборудования позволило механизировать все операции формообразования. Замена абразивного инструмента из карбида кремния алмазным позволило в 2—

   3 раза увеличить производительность обработки изделий из цветных камней.

   Круглое шлифование находит применение при изготовлении изделий, имеющих форму тел вращения. Круглым шлифованием можно выполнить все операции формообразования. Имеется несколько способов круглого шлифования. При обработке изделий из цветных камней находят применение продольное и врезное шлифование.

   При продольном шлифовании деталь 1 (рис. 77), вращаясь со скоростью круговой подачи (м/мин), совершает продольное перемещение вдоль своей оси. В конце двойного или каждого прохода алмазный круг 2 подается в направлении к оси детали на установленную глубину шлифования или поперечную подачу, равную глубине шлифования (мм). При достижении изделием заданного размера поперечную подачу выключают, и выполняют несколько продольных проходов для

   уменьшения шероховатости поверхности.

   Для круглого шлифования заготовок-вставок для ювелирных изделий из цветных камней их необходимо соединить в столбик и склеить, предварительно отшлифовав их поверхность. Соотно-

   шение между длиной и диаметром обрабатываемого столбика может быть от 5 до 15.

   Второй способ круглого шлифования — врезной — применяется при предварительном и чистовом шлифовании. Шлифование производят одним кругом, высота которого должна быть больше шлифуемой поверхности. Изделие не имеет продольной подачи. Поперечную подачу круга на заданную глубину производят непрерывно или периодически. Шлифовальному кругу сообщают небольшое (до 3 мм) дополнительное осевое колебательное (осциллирующее) перемещение влево и вправо для улучшения качества обработки поверхности.

   Этот способ шлифования целесообразно применять при обработке фасонных поверхностей профилированными алмазными кругами, имеющими специальный фасонный профиль. Если обработку ведут абразивными кругами, то правят их алмазными карандашами.

   Так как продольное шлифование возможно и на плоскошли- фовальных станках, целесообразно рассмотреть несколько способов правки абразивных кругов.

   Точность обработки поверхностей при профильном шлифовании зависит от точности правки шлифовальных кругов, которые профилируют алмазами или роликами. Профилирование алмазами производят с помощью различных приспособлений. Имеются приспособления для профилирования только наклонных или только дуговых участков, а также универсальные приспособления, которые профилируют не только наклонные, но и дуговые участки. Рассмотрим некоторые из приспособлений.

   Для профилирования круга по дуге окружности применяют приспособление, у которого острие алмаза смещено относительно оси алмазодержателя на величину заправляемого радиуса. Алмаз устанавливают с помощью калиброванной оправки и концевых мер. Приступая к правке круга, приспособление основанием 1 (рис. 78) устанавливают на стол шлифовального станка. Алмаз 5, закрепленный винтом 6 в алмазодержателе, подводят к калиброванной оправке 4. В этом положении алмазодержатель закрепляют винтом 7. Зная радиус профиля круга, определяют величину блока концевых мер: Н = dl2 ± Л, где d — диаметр калиброванной оправки; R — радиус шлифуемой поверхности, мм. Если круг должен иметь вогнутость, принимают знак плюс (+), если выпуклость — знак минус (—).

   Блок концевых мер устанавливают между кольцом 8 и плоскостью стойки 3. После этого кольцо закрепляют, винт 7 ослабляют и алмазодержатель 9 отводят назад для удаления блока концевых мер и калиброванной оправки 4. Затем алмазодержа

   
    

   

   
    

   тель перемещают до соприкосновения торца кольца 8 с плоскостью стойки 3 та. закрепляют винтом 7.

   Приспособление подводят к поверхности круга и, поставив алмаз перпендикулярно его образующей, гайкой 2 закрепляют стойку 3. Круг сначала правят по цилиндру до получения ровной поверхности. Затем острие алмаза устанавливают посредине круга. В этом положении стол фиксируют упором 10. Для профилирования круга ослабляют гайку 2 так, чтобы стойка 3 свободно вращалась. Поворачивая стойку с алмазом за рукоятку 11 и сообщая алмазу поперечную подачу, круг профилируют по дуге окружности.

   Универсальное приспособление предназначено для профилирования кругов с различным сочетанием прямых и дуговых участков, а также одноименных и разноименных дуг. На основании 6 (рис. 79) располагается поворотная каретка 4, в пазах которой может перемещаться суппорт 5. По верхнему выступу суппорта передвигаются салазки 11 со стойкой 13, несущей алмазодержатель 1. В центральном положении салазки 11 фиксируются штифтами 12. При выдвинутых штифтах салазки и алмазодержатель могут свободно перемещаться в обе стороны от центрального положения. Поворотная часть приспособления может быть закреплена в требуемом положении или свободно вращаться при помощи рычага 7.

   Профилирование кругов производят по элементам. Для про- филирования дуговых участков алмазодержатель 1, закрепленный в стойке 18 вместе с салазками 11, суппортом 5, застопоренном штифтами 12 и винтами 3, и поворотной кареткой 4, с помощью рукоятки 10 получает вращательное движение относительно ос-

   
    

   

   
    

   нования 6 приспособления. Радиус дуги устанавливают суппортом 5 путем измерения микрометром расстояния между штифтом 8 на каретке 4 и планкой 9 на суппорте. Если это расстояние будет равно постоянной величине данного приспособления, например 75 мм, а алмазо держатель 1 будет установлен по шаблону 2, то величина радиуса -R будет равна нулю. Если суппорт сместить вперед на величину (75 —-R), то приспособление будет настроено для профилирования на круге вогнутого дугового участка профиля. При обратном смещении суппорта на величину (75 + -и) будет осуществляться правка дуги выпуклого профиля.

   Профилирование прямоугольных участков производят возвратно- поступательным перемещением салазок 11. Для профилирования прямых участков круга, наклоненных к оси профиля, суппорт 5 устанавливают в исходное положение, а каретку 4 — на угол 90° и фиксируют стопорным рычагом 7.

   Скоростное шлифование изделий, имеющих форму тел вращения, осуществляют на модернизированном токарном станке. Заготовки для изделий типа ваз высверливают из плит цветного камня. Цилиндрическую заготовку наклеивают на металлическую оправку и закрепляют в патроне станка. На станке можно обрабатывать цилиндрические и фасонные поверхности. На станке выполняют также операции предварительного и окончательного шлифования перед доводкой. Эти операции можно выполнить с одной установки изделия. Предваритель-

   ное шлифование (формообразование) заключается в обработке наружной поверхности по копиру алмазными плоскими кругами с двусторонним коническим профилем диаметром 100 мм, зернистостью А40 при частоте вращения круга 17 000 об/мин, а изделия — 96 об/мин; продольная подача 0,35 мм/об. Предварительное шлифование ведут на больших глубинах резания (6—7 мм).

   Окончательную обработку под финишные операции выполняют алмазным плоским кругом с полукругло-выпуклым профилем А5П диаметром 100 мм, зернистостью М28; глубина резания 0,3 мм, ручная продольная подача 0,09 мм/об; частота вращения круга и изделия не меняются.

   Обработку внутренних поверхностей производят алмазными цилиндрическими головками АГЦ-А40. Диаметр головки определяется размером отверстия.

   В процессе обработки алмазный инструмент и обрабатываемую заготовку охлаждают 10—15%-ным водным раствором эмуль-сола Э-ЗВ. Плоское шлифование применяют для выравнивания поверхностей заготовок, для образования базовых плоскостей, подгонки толщины

   изделий, формообразования и т. д.

   Плоское шлифование может быть выполнено периферий либо торцом круга. В качестве инструмента могут применяться абразивно- алмазные круги либо чугунные планшайбы, на которые наносится суспензия с карбид — кремнием или электрокорундом. Профильное шлифование на плоскошлифовальных станках осуществляется профилированными кругами.

   На плоскошлифовальных станках в основном обрабатываются плоскостные изделия, в том числе вставки. Заготовки вставок наклеивают на металлическую плиту, которую затем устанавливают на магнитную плиту станка. Одновременно обрабатывается минимум 200— 300 штук плоских вставок в зависимости от их размеров. Шлифование происходит при продольном перемещении стола. Зернистость инструмента и режимы обработки выбирают в зависимости от требований к шероховатости обработанных поверхностей.

   Методы паклеивания плоских заготовок часто применяют при обработке первой базовой плоскости заготовок. В дальнейшем об- работанную плоскость используют как базовую, в этом случае можно использовать любое крепление заготовок.

   Плоское шлифование периферией кру-г а плоскостей, боковых граней, плоских фасок, прямоугольных выборок производят в обычном порядке. Каждый вид шлифования требует определенного алмазного инструмента и соот-

   ветствующего подвода СОЖ в зону обработки. В зависимости от обрабатываемого изделия диаметр алмазного круга может быть' от 20 до 200 мм.

   Плоскости шириной 100—200 мм обрабатывают кругом диаметром 200 мм с частотой вращения 1600 об/мин; толщина снимаемого за один проход слоя 2 мм при продольной подаче 82 мм/мин; шероховатость после обработки Ля == 20—10 мкм.

   При обработке плоскости алмазным кругом с частотой вращения 18

   000 об/мин и при продольной подаче 280—320 мм/мин толщина снимаемого слоя должна составлять 1—2 мм, а шероховатость поверхности Ra = 1,25—0,63 мкм.

   При обработке прямоугольных выборок алмазный инструмент работает и периферией, и торцом. В этом случае применяются цилиндрические алмазные головки диаметром 18—20 мм; минимальный радиус округления 9—11 мм; толщина снимаемого слоя за один проход 0,5—1,0 мм при подаче 42—52 мм/мин.

   Приведенные выше режимы обработки относятся к калканской (технической) яшме. При обработке пестроцветной яшмы подачу рекомендуется уменьшить в 1,1—1,2 раза, не меняя величины снимаемого слоя за один проход. Подачу следует уменьшить в 1,5—2 раза также при обработке нефрита и халцедона, но при обработке материалов типа лазурита и орлеца подачи следует увеличить в 1,2—1,4 раза.

   При обработке нефрита и халцедона для сохранения режущей способности алмазного инструмента его необходимо периодически править абразивными брусками из карбида кремния.

   Формообразование изделий сложных форм: со сферическими ложками, фасонными фасками, различными выборками.

   Из-за чрезвычайной трудоемкости технологического процесса изготовления изделий сложных форм многие годы такие изделия или вовсе не изготавливались, или изготавливались как индивидуальные, уникальные подарочные изделия.

   Опыт, полученный при модернизации металлообрабатывающего оборудования для обработки цветного камня, дал возможность механизировать процесс формообразования изделий сложных форм на станке ШАСК-70. Изделия сложных форм обрабатывают при частоте вращения инструмента 18000 об/мин алмазным инструментом зернистостью А40 и 100%-и концентрации.

   Фасонное копир ное шлифование осуществляют при помощи специального приспособления, которое устанавливается на столе станка ШАСК-70. Установив и закрепив заготовку на угольнике приспособления, суппорт перемещают

   в среднее положение, а инструмент подводят к заготовке так, чтобы ось его вращения совпадала с осью будущей выборки. Вертикальным перемещением устанавливают щуп на самую высокую точку копира. Заготовку следует подвести к инструменту так, чтобы между ними был зазор 2—3 мм. Одновременно вплотную к копиру подводится щуп и фиксируется в атом положении.

   Шлифование производят только вертикальным перемещением стола. Величину снимаемого за проход слоя устанавливают суппортом, закрепленным на угольнике.

   Для шлифования радиусных углублений максимальной шириной до 50 мм применяют круги плоские двустороннего конического профиля А2П диаметром 20 —50 мм с углом а = 45°, а для углублений шириной более 50 мм — круги диаметром 50—80 мм и а =30°.

   Величина снимаемого слоя и подач при обработке выборки размером 120Х50Х20 мм

   
    

   Заглубление, мм	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
   Величина снимае мого слоя, мм	4,0	3.5	2,5	2,0	2,0	1,5	1,5	1,0	1,0	1,0
   Величина подачи, мм/мин	64	52	52	52	42	42	42	42	42	42

   
    

   Шероховатость обработанных фасонных поверхностей должна находиться в пределах от Да =2,5—1,25 до 1,25—0,63 мкм.

   Фасонное бескопирное шлифование лотков, сферических выборок и фасонных фасок производят с помощью круглого поворотного приспособления, установленного на столе станка ШАСК-70. В зависимости от формы заготовки устанавливается необходимое приспособление для ее закрепления.

   Заготовку устанавливают на поворотном столе и подводят ее к инструменту так, что^ы нижняя его точка приблизительно совпадала с осью вращения круглого поворотного стола. Затем включают инструмент и без подвида охлаждения заглубляют его в заготовку на 0,1 мм. Заготовка должна сделать полный оборот, чтобы на ней подлилась риску в виде кольца. Затем заготовку устанавливают таким образом, тгобн нижняя точка инструмента находилась в центре полученного кольца.

   Установив величину снимаемого за проход слоя вертикальным перемещением стола, заготовку разворачиваю! на 180 4" 10° Д° выборки всей глубины.

   По окончании первой выборки приспособление последовательно разворачивают на заданный угол до окончания формообразования изделия.

   Настройка станка ШАСК-70 для фасонного бескопирного шли- фования отличается от настройки станка для фасонного копирного шлифования только тем, что заготовка крепится на приспособлении клеевым способом, а само приспособление крепится на угольнике каретки.

   Алмазный инструмент для фасонного бескопирного шлифования тот же, что и для фасонного копирного.

   При шлифовании сферических углублений частота вращения заготовки 0,2 —2 об/мин при глубине ревания 1 —3 мм.

   Меньшие значения частоты вращения заготовки относятся к большим диаметрам углубления и к труднообрабатываемым материалам.

   
    

4. ФИНИШНЫЕ ОПЕРАЦИИ

   Доводка и полирование изделий из цветных камней являются финишными операциями технологического процесса.

   В зависимости от замысла автора художественного изделия последней операцией процесса может быть доводка, которая уничтожает следы предыдущей обработки и придает поверхности матовость, а на ощунь бархатистость. В некоторых случаях для достижения определенного художественного эффекта в изделиях поверхности могут быть доведенные (матовые) и полированные (блестящие).

   Обычно доводка применяется только к изделиям из однотонно окрашенных камней. Все пестроцветные камни обязательно полируются, так как именно полирование придает не только блеск, но и яркость цвету камня и раскрывает для нас неповторимый рисунок, созданный самым великим живописцем —природой.

   Операцию доводки выполняют с помощью мелкозернистого абразива, зерна которого свободно распределены в доводочной пасте или суспензии. Инструментом служит притир, на поверхность которого наносится паста или суспензия. Относительное перемещение изделия и притира должно быть таким, чтобы абразивное зерно при каждом ходе перемещалось по новой траектории.

   Шероховатость поверхности изделий из цветного камня, по- ступающих на операцию доводки, составляет Ra = 2,5—1,25, а после доводки Rz = 0,16 —0,08 мкм.

   Полирование является последней операцией при изготовлении художественных изделий в вставок к ювелирным изделиям; кольцам, серьгам, брошам, кулонам, запонкам в другим украшениям. Полирование уменьшает шероховатость поверхности до Rz = 0,04 —0,02 мкм и придает ей блеск.

   Как уже говорилось выше, чтобы увидеть цвет в особенно рисунок камня, его при разметке смачивают влажной тряпкой. Мокрый камень воспринимается зрением совершенно вваче, чем сухой. Вот таким, каким увидел мастер смоченный камень, должно быть отполированное изделие из него.

   Луч света, падающий на полированную поверхность изделия, не рассеивается, как на шлифованной поверхности, а отражается, показывая камень во всей его красе. Этим в объясняется особая роль полирования.

   Как показали исследования и особенно многолетний опыт обработки камня, при доводке и полировании камня —большое значение имеет структура обрабатываемой породы, т. е. ее физико-механические свойства. Поэтому для различных пород камня применяют различные доводочные и полировальные материалы. Однородные породы, как калканская и сергучная яшмы, хорошо полируются алмазным инструментом или окисью хрома. Родонит и лазурит при механизированной обработке полируют алмазной пастой, а нефрит и жадеит можно успешно отполировать алмазной пастой, трепелом или окисью хрома.

   Чтобы получить блестящую поверхность любого полируемого камня, количество подаваемой пасты по мере завершения процесса необходимо уменьшать. Полирование должно закончиться «впросух» (термин, бытующий у камнерезов очень давно и определяющий характер последней стадии полирования).

   Финишную обработку твердых пород цветного камня производят ручным, машинно-ручным и механизированным (в полуавтоматическом цикле) методами. Ручную обработку производят в основном при изготовлении индивидуальных изделий.

   В настоящее время широко применяется машинно-ручной метод — обработка на универсальной бабке и плоскошлифоваль-но- полировальном станке (планшайбе).

   Все увереннее в процессы финишных операций проникают современные высокопроизводительные методы обработки цветного камня на специализированных отечественных полуавтоматах или на модернизированных станках со специальной оснасткой в инструментом.

   При финишной обработке художественных изделий из твердых пород камня болыпор значение имеют абразивные материалы, притиры, круги, щетки.

   При изготовлении доводочных паст, суспензий и брусков применяют электрокорунд, карбид кремния, карбид бора и алмаз.

   В зависимости от размера зерна абразивные материалы для доводки делят на три группы:

   шлифпорошки зернистостью от 5 до 3 — для грубой доводки; микропорошки от М28 до М14 — для предварительной доводки; микропорошки от М10 до М5 — для окончательной доводки.

   Изделия из цветного камня полируют в основном окисью хрома (СгдОз, зеленый крокус), которая обеспечивает яркое качественное полирование, выявляя блеск каждого минерала и горной породы. В промышленности для этой цели применяют окись хрома 0Х1 и 0Х2 (ГОСТ 2912—73) , изготавливаемую централизованно или в заводских условиях.

   При механизации процессов доводки и полирования цветных камней успешно применяются водорастворимые алмазные пасты (СТ СЭВ 206—75) с повышенной или высокой концентрацией алмазного порошка.

   Кроме абразивного материала большое значение имеет материал притира (полировальника, шлифовальника), который должен быть настолько вязок или шероховат, чтобы в нем мог удерживаться абразив (увлажненная окись хрома, алмазная паста, трепел и др.). Жидкость, добавляемая к абразиву, должна способствовать его прилипанию к полировальнику, а не вымыва-нню его оттуда. Пористость полировальника должна компенсировать его плохую смачиваемость, способствуя таким образом удерживанию жидкости на его поверхности. Шлифовальники и полировальники изготавливаются из металла, войлока, ткани, камня, дерева, фторопласта, волоса; чаще всего они имеют круглую форму, т. е. форму в виде кругов, которые

   устанавливаются на шпинделе полировальных станков.

   При доводке и полировании цветных камней в качестве притиров (полировальников) широко применяются волосяные щетки и войлочные круги.

   Щетка имеет алюминиевую основу — опорный диск, на котором по всей окружности укреплены волосяные кисти из мексиканской травы.

   Эластичность щетки определяется жесткостью и длиной волоса. Форма щетки изготавливается в зависимости от формы обрабатываемых изделий.

   В зависимости от породы обрабатываемого камня на ворс щетки, установленной на шпинделе специального станка, наносят алмазную пасту или увлажненную окись хрома.

   Индивидуальные художественные изделия, детали мозаичных наборов часто обрабатываются на универсальной бабке. На шпиндель универсальной бабки устанавливают притиры для доводки или полирования, на которые наносят увлажненную окись хрома, алмазные пасты или другие абразивы. Обрабатываемый камень вручную подносят к вращающемуся притиру. В некоторых случаях, наоборот, на шпиндель бабки крепится обрабатываемое изделие, а полировальник (притир), пропитанный увлажненным абразивом, вручную прижимают к нему.

   При полировании на планшайбах (шлифовально-полироваль-ных станках) войлочный круг устанавливают на шпиндель станка в горизонтальной плоскости, а обрабатываемый камень прижимают к вращающемуся кругу вручную.

   На войлочный круг периодически наносят увлажненный абразив.

   Как говорилось выше, в настоящее время самым прогрессивным методом финишной обработки изделий из цветного камня является обработка на полуавтомате «Блеск».

   Схема технологического процесса финишной обработки изделий из цветного камня на полуавтомате «Блеск» следующая.

   Установив на столе технологическую оснастку и копир, в шпинделе станка закрепляют щетки, пропитанные алмазной пастой АС60/40. В зависимости от материала и конфигурации изделия осуществляют несколько проходов до получения шероховатости Ra == 0,32—0,16 мкм, затем изделие промывают. Промытое изделие вновь устанавливают на полуавтомат «Блеск», работающий пастой АС20/14. Обработку ведут до получения шероховатости поверхности Да =0,16—0,08 мкм. Изделие подвергают второй промывке и вновь устанавливают на полуавтомат

   «Блеск», работающий пастой АСЗ/2. После третьего полирования шероховатость поверхности должна составлять Дг= 0,04—0,02 мкм.

   На этом процесс финишной обработки изделий, изготовленных из орлеца, лазурита, обсидиана и флюорита, заканчивается.

   Для изделий, изготовленных из всех других материалов, окон- чательной операцией является полирование окисью хрома войлочными кругами.

   Наружные поверхности изделий, имеющих форму тел вращения, и радиусные выборки, обрабатывают по копиру, остальные поверхности

   — без копира.

   При обработке изделий, имеющих форму тел вращения, ре- комендуется 2—3 раза изменить угол между щеткой и изделием, а при обработке остальных изделий — только направление вращения щетки.

   
    

   

   
    

   Уже отмечалось, что лучшим материалом для щеток является мексиканская трава. При ее отсутствии можно применять щетки из капрона с длиной волоса 20 —30 мм и с диаметром волоса 0,8 — 0,4 мм. Диаметр пучка не должен превышать 6 мм, а глубина за-' делки — 8 мм. Расположение пучков волоса — в шахматном порядке; расстояние между пучками 1 мм.

   Щетку заранее пропитывают алмазной пастой, но пасту можно подавать в зону обработки и во время полирования. В этом случае пасту рекомендуется слегка разбавить веретенным маслом.

   Для каждой зернистости пасты должна быть своя щетка. После каждой операции или перехода пасту с изделия необходимо смыть.

   При переходе от крупнозернистой пасты к более мелкой щетку необходимо установить так, чтобы ось ее вращения была пер- пендикулярна оси вращения щетки при предыдущей операции.

   При серийном изготовлении изделий из цветного камня ре- комендуется создать линию из четырех полуавтоматов «Блеск», три из которых должны быть настроены на работу с алмазными пастами и работать каждый только на пасте одной зернистости, а четвертый следует использовать для полирования окисью хрома. При такой организации труда сократится расход алмазной пасты и возрастет производительность труда за счет сокращения вспомогательного времени.

   Финишные операции на полуавтомате «Блеск» выполняются на следующих режимах резания; частота вращения инструмента 3—8 м/с; частота вращения изделия 35—50 об/мин; величина продольной подачи 8—15 об/мин.

   Финишная обработка наружных поверхностей изделий, имеющих форму тел вращения (рис. 80) из обсидиана, лазурита, орлеца, яшмы, кварца, кремня и агата выполняется за три операции (или перехода) цилиндрическими и торцевыми щетками диаметром 170 мм с алмазными пастами АСМ 60/40 на первой операции,

   
    

   

   
    

   АСМ20/14—на второй и АСМ7/5—на третьей. Частота вращения инструмента 600—1000 об/мин, а изделия 100 об/мин. Шероховатость поверхности до финишных операций Да = 2,5—1,25 мкм, а после доводки Rz =0,16—0,08 мкм.

   Декоративное полирование выполняется за одну операцию. Изделия из обсидиана, лазурита и орлеца полируют щетками с пастой АСМЗ/2; частота вращения инструмента 800—1000 об/мин.

   Декоративное полирование изделий из яшмы, кремния, агата и кварца осуществляют профильным войлочным кругом, увлажненным окисью хрома, с частотой вращения 1000 об/мин. Подача ручная.

   Шероховатость поверхностей после декоративного полирования должна составлять Rz == 0,04—0,02 мкм.

   Финишная обработка внутренних поверхностей (рис. 81) изделий мало чем отличается от обработки наружных. Внутренние поверхности перед финишной обработкой должны иметь шероховатость Ла= 2,5—1,25 мкм беззарезови задиров. Технологический процесс финишной обработки внутренних поверхностей диаметром от 30 до 80 мм состоит также из операции доводки и полирования и выполняется на полуавтомате «Блеск» в специальном приспособлении. Приспособление устанавливается и закрепляется на столе полуавтомата. Редуктор привода изделия крепится на оси кронштейна. Установка параллельности осей изделия и инструмента производится вертикальным подъемом и продоль- ным перемещением стола, а также поперечным перемещением изделия с редуктором по образующей инструмента.

   Доводку внутренних поверхностей изделий производят сменными фторопластовыми шлифовальниками, закрепленными на конической оправке. Для увеличения эластичности и удержания пасты на фторопластовых шлифовальниках изготовляют пазы под углом 30° к его образующей на глубину 000/3 радиуса шлифо-вальника. Ширина пазов 1,5—2 мм.

   
    

   

   
    

   Доводку производят пастами АСМ60/40 или АСМЗ/1, а поли- рование окисью хрома. Количество операций зависит от требований к шероховатости поверхности.

   Частота вращения инструмента до 600—800 об/мин, частота вращения изделия 30—40 об/мин.

   Доводка плоских поверхностей осуществляется торцевыми щетками диаметром 120 мм с такими же переходами и режимами, как при обработке наружных поверхностей.

   Декоративное полирование внутренних поверхностей производят войлочными или фетровыми кругами, диаметр и длина которых определяются обрабатываемым изделием.

   Полирование плоских поверхностей изделий из обсидиана, лазурита и родонита производится торцевыми щетками с водорастворимой алмазной пастой АСМЗ/2. Изделия из яшмы, роговика, агата и др. полируют войлочными кругами с применением водного раствора окиси хрома. Частота вращения инструмента 600—1000 об/мин, а число двойных ходов в минуту 1—3.

   Обработка ложков в изделиях из цветного камня производится по копиру (рис. 82, а): профилированными щетками при доводке и войлочными кругами при полировании. Число переходов, режимы и применяемые абразивные материалы те же, что и при обработке наружных поверхностей.

   Финишную обработку сферических выборок (рис. 82, б) производят щетками диаметром 120—170 мм при доводке и войлочными кругами при полировании. Количество переходов, режимы и абразивные материалы те же, что и при обработке наружных поверхностей изделий, имеющих форму тел вращения.

   Контрольные вопросы

   1. Станки для разрезания блоков.

1. Способ получения штучных заготовок для вставок.

2. Способ получения цилиндрических заготовок.

1. Станки для обработки заготовки изделий сферической формы.

2. Станки для шлифования заготовок изделий сложных форм.

3. Цель скоростного шлифования.

4. Операции, выполняемые на универсальной бабке.

5. Назначение ультразвуковой обработки.

9. Станки для выполнения финишных операций.

содержание   ..  10  11  12   ..