Způsoby zpracování přírodního kamene a použití strojů – Gantelstan – stroje na zpracování kamene

Pro zpracování dekorativního kamene se používají různé stroje a různé nástroje zajišťující převážně mechanizovanou výrobu kamenických výrobků.

Stroj je kombinací mechanismů nebo zařízení, které provádějí specifické účelové akce k transformaci energie nebo informací a také k produkci užitečné práce. Podle této definice se obvykle rozlišují tři hlavní skupiny strojů: motorové stroje, počítací stroje a pracovní stroje.

Motory přeměňují jeden typ energie na jiný. Patří mezi ně například spalovací motory, elektromotory a turbíny. K transformaci informací se používají digitální a analogové počítače. Pracovní stroje přeměňují energii na konkrétní práci, v důsledku čehož se mění vlastnosti, tvar, poloha a stav předmětů práce.

Každý pracovní stroj na zpracování kamene má ovládací zařízení a skládá se ze tří hlavních mechanismů (obr. 1): motor, převodový mechanismus a ovládací (pracovní) prvek.

Výkonný orgán je hlavní součástí každého stroje na opracování kamene. Podle složení tohoto mechanismu se určují technologické možnosti, stupeň univerzálnosti a název stroje (frézka nebo bruska, zatloukací stroj atd.).

V každém pracovním stroji se proces zpracování provádí bez přímé lidské účasti, protože pracovní nástroj je řízen samotným strojem. Stroj, který má rám (lože), se obvykle nazývá obráběcí stroj.

Stroje na opracování kamene jsou zařazeny do skupiny pracovních strojů. Patří sem pily, frézy a omítky, brusky a leštičky, které odpovídají hlavním technologickým postupům zpracování kamene řezáním za pomoci brusných materiálů a nástrojů. Do skupiny pracovních strojů pro zpracování kamene lze dále zařadit stroje a zařízení pro rázové a tepelné zpracování.

Brusné materiály (abraziva) jsou tvrdozrnné minerály (křemen, korund, diamant atd.) nebo podobné umělé materiály vyráběné v továrnách (elektrokorund, syntetický diamant atd.). Brusná zrna, spojená dohromady tmelící hmotou, tvoří brusné nástroje ve formě prvků různých tvarů (kotouče, tyče, segmenty atd.).

V některých případech se používá volné abrazivo (bez cementovacího pojiva), pomocí kterého se opracování provádí nástroji, jako jsou hladké ocelové pily (pásy) nebo litinové brusky.

Rýže. 1. Schematické schéma pracovního stroje na zpracování kamene

Pracovním prvkem většiny strojů na zpracování kamene je vřeteno s nasazeným nástrojem. Vřeteno je rotační hřídel se zařízením pro zajištění nástroje. Jeho název pochází z německého slova, které doslova znamená vřeteno. Prvky stroje spojené vřetenem tvoří skupinu vřeten. Skupina pohyblivých vřeten se obvykle nazývá podpěra nebo vozík.

Podpěra, jejíž název pochází z latinského slova „supporto“ – přináším, podpírám, nese pevný nástroj a zajišťuje jeho instalaci a pohyb vůči obrobku. S vynálezem podpěry přešel nástroj z rukou pracovníka do mechanismu. Samojízdná podpěra položila základ moderním strojům na obrábění kovů a kamenů s vyvinutým pohonem.

Konstrukce strojů na zpracování kamene kromě vřetena nutně zahrnuje rám, hlavní pohon a vozík nebo stůl stroje.

Rotace je přenášena na vřeteno z motoru převodovým systémem, který může sestávat pouze z přímého vazebního spojení vřetena s motorem nebo může zahrnovat převodovky (mechanismy měnící rychlost otáčení), mezihřídele, bloky převodů a další poměrně složitá zařízení. Propojení jednotlivých prvků stroje a jeho činnost je znázorněna na kinematickém schématu.

Jedním z hlavních ukazatelů obráběcího stroje, který charakterizuje jeho provozní efektivitu, je produktivita, tedy počet hotových výrobků nebo polotovarů vyrobených na daném obráběcím stroji za jednotku času. Rozlišuje se technologická produktivita (na čistou dobu provozu stroje bez přerušení) a provozní (skutečná) produktivita, při jejímž stanovení se zohledňují praxí stanovená přerušení práce.

Rázové nástroje pro opracování kamene jsou vyrobeny z uhlíkové nástrojové oceli. Pracovní část nástrojů určených pro zpracování tvrdé horniny je vyztužena tvrdými slitinami, jejichž odolnost proti opotřebení je 15-50krát vyšší než u nejlepších jakostí nástrojových ocelí.

Níže se budeme zabývat klasifikací strojů a nástrojů pro kámen, tyto informace mohou být užitečné pro specialisty na výrobu cihel pracujících pomocí technologie hyperpressingu. Poměrně často se cihly Lego, stejně jako další výrobky vyráběné pomocí strojů na cihly a dlaždice, podrobují následnému dekorativnímu zpracování: rustikace, leštění atd.

Rozdělení strojů a nástrojů na zpracování kamene

Stroje na opracování kamene lze klasifikovat podle mnoha charakteristik, mezi které obvykle patří charakter dopadu pracovního nástroje na kámen, účel stroje, jeho provozní podmínky, konstrukce a hmotnost stroje.

Podle charakteru dopadu pracovního nástroje na kámen lze stroje rozdělit na stroje a mechanismy pro abrazivní zpracování (řezání, broušení), úderové a tepelné zpracování kamene.

Podle účelu se stroje na zpracování abraziva dělí do tří velkých skupin:

• řezání pilou;
• frézování a omítání;
• broušení a leštění.

Každý z nich lze zase rozdělit podle stejného znaku do menších skupin. Některé stroje jsou tedy určeny pouze pro zpracování desek, jiné pro výrobu profilových prvků, jiné pro výrobu spotřebního zboží atp.

Podle provozních podmínek se stroje dělí na mobilní nebo přenosné a stacionární. Stacionární stroje se dělí podle hmotnosti na lehké, střední a těžké. Podle jejich provedení existují portálové, mostové, konzolové a dopravníkové stroje.

Různé nástroje používané při rázovém a tepelném zpracování kamene lze podle principu činnosti rozdělit do tří hlavních typů:

• ruční bubny;
• pneumatický;
• tepelný.

Podle účelu se tyto typy dělí na nástroje pro těsné a přesné opracování kamene.

Stejnojmenné ruční nástroje pro opracování kamene se liší tvarem, hmotností, velikostí atd. Klíny tedy mohou být jednoduché nebo kompozitní (s lícnicemi). Jednoduché klíny dělíme na obdélníkové a kulaté a složené klíny na hranolové a kuželové. Zakolniki se dělí na jednoruční o hmotnosti do 5 kg a obouruční o hmotnosti nad 5 kg. Ruční dláto se od dláta na sekací kladivo liší tvarem stopky atp.

Stejnojmenné pneumatické (perforátory, sekačky a sbíječky) a tepelné (tepelné řezačky a termické lamače) nástroje se od sebe liší hmotností a velikostí, produktivitou i spotřebou stlačeného vzduchu a paliva Pro zpracování dekorativního kamene se používají různé stroje a různé nástroje, zajišťující především mechanizovanou výrobu kamenických výrobků.

Řezání

• Stroj na řezání chodníků
• Průměr mostové pily 3m
• Lanová pila pro řezání kamenných bloků
• Multi-rip stroj
• Multi-rip stroj s průměrem kotouče 800 mm
• Lanový stroj
• Stroj na řezání desek s kotoučem 700 mm
• Stroj na řezání desek s kotoučem 800 mm
• Stroj na příčné řezání
• Stroj na řezání dlaždic

Broušení

• Bruska a leštička „Shine“
• Bruska

Srážení hran

• Přímý srážecí stroj
• Stroj na srážení hran

Nástroje

Ostatní produkty

• Cathead
• Skládací činky, kotouče, činky

• Hlavní
• База знаний
• Způsoby zpracování přírodního kamene a použití strojů

Moderní technické vybavení průmyslu zpracování kamene umožňuje využívat pro zpracování kamene různé způsoby destrukce hornin, které lze rozdělit na dva typy: mechanické a fyzikálně-technické.

Mechanické způsoby zpracování kamene

Mechanické způsoby zpracování kamene, jako je štípání, řezání a rázová destrukce, jsou v současnosti nejrozšířenější.

Chipping

Štípání se používá k výrobě stavebních výrobků s texturou „Rock“ a provádí se jak ručně pomocí sady klínů, tak pomocí strojů. V tomto případě se využívají anizotropní (nejednotné, vícesměrné) a křehké vlastnosti kamene. Stroje na štípání kamene mají poměrně jednoduchou konstrukci, která zahrnuje dva ocelové nože vyztužené tvrdokovovými nástroji, poháněné hydraulickými válci.

Typicky se stroje na štípání kamene používají k výrobě štípaných nebo štípaných dlažebních kamenů z přírodního kamene pro dláždění ulic, silnic a oblastí s vysokým provozem. Tyto stroje se také používají pro výrobu obkladových kamenů s nerovným přírodním povrchem, jako jsou „Rocks“.

Při zpracování kamene metodou štípání se získá několik typů texturovaného zpracování, které lze rozdělit do následujících skupin:

• Textura reliéfu a plochého „Rock“. První se získá štípáním po obvodu přední plochy kamene kladivem a kladivem. Během procesu štípání může být kámen opatřen reliéfem různé hloubky. Při štípání kamene na štípacím stroji lze získat méně reliéfní texturu „plochého kamene“. Reliéfní textura „Rock“ má výšku 500 mm nebo více.
• Hrudkovaná textura, vyznačující se přítomností rovnoměrně rozložených hrbolků a prohlubní na předním povrchu, získaných zpracováním štípacími nástroji. Tato textura je rozdělena na jemně hrudkovitou s výškou reliéfu 3-7 mm a hrubozrnnou s výškou reliéfu 7-15 mm. Hrudkovitá textura se získává štípáním kamene na štípacích strojích nebo zpracováním kamene s perem a drážkou a úzkým scarmelem.
• Vlnitá textura vyznačující se přítomností paralelních rýh s výškou reliéfu 0,5 až 3 mm a je dosaženo řezáním středně tvrdých hornin trojankou. Drážkované textury lze dosáhnout opracováním kamene na hoblovacích strojích pomocí hřebenové frézy.

Řezání nebo řezání

Pásové řezání. Jednou z rozšířených technologií řezání, známou již od starověku, je zpracování kamene pásovým (pásovým) pilováním, které se dělí na pásové řezání ocelovými a litinovými broky a diamantové pásové řezání.

U moderních pásových strojů jsou pracovní částí pásové pily, které jsou zavěšeny v rámu. Jsou to ocelové pásy 3-4 metry dlouhé, několik centimetrů vysoké a 4-5 mm silné. Většina pil má po stranách svislé nebo šikmé drážky. Produktivita pásového stroje závisí na počtu pil – čím více jich je, tím vyšší je produktivita. Takové stroje pracují s použitím volného abraziva – speciální broky vyrobené z kalené uhlíkové oceli a vyznačující se vysokou tvrdostí.

Kotoučové řezání. Tento typ zpracování kamene se nyní stal nejrozšířenějším a používá se pro řezání hornin jakékoli síly a dělí se na dva typy: diamantové kotoučové řezání a kotoučové řezání frézami. Stroje pro tuto technologii řezání kamene jsou kompaktnější a produktivnější.

Řezání lanem. V moderní praxi je řezání lanem široce používáno pro řezání hornin a pro horniny velmi různé tvrdosti, jejichž vývoj jde třemi směry: řezání lanem pomocí brusiva; řezání diamantovým drátem; řezání pomocí lan vyztužených karbidovými podložkami.

Hoblovací kámen. Zpracování měkkých hornin a hornin střední tvrdosti řezáním lze provádět i hoblováním kamene na speciálních hoblovacích strojích pomocí fréz vyztužených tvrdou slitinou jako nástrojem, stejně jako soustružením kamene na soustruzích při výrobě výrobků s válcovou a komplexní rotační plocha (detaily dekorativních schodů, sloupů a dalších). Frézování kamene lze provádět čelními, válečkovými a kotoučovými frézami. Válcové frézy se obvykle skládají ze sady různých tvarových fréz potřebných k výrobě složitých profilů.

K řezání desek se používají kotoučové frézy vyztužené diamantem nebo tvrdou slitinou a pro získání čistě opracovaného dekorativního povrchu se široce používají stopkové frézy.

Broušení a leštění

Kameny se brousí na portálových, hadicových, planetových a dalších typech strojů. Proces broušení se skládá z několika fází, obvykle pěti. Jedná se o hrubé broušení, hrubé broušení, první a druhé broušení a leštění. Broušení se provádí pomocí brusných kotoučů na corborundových zrnech nebo brusných nástrojů na syntetických diamantech.

Kámen je leštěn plstěnými a látkovými kolečky pomocí pasty GOI (oxid chromu) nebo dusičnanu cínu. V poslední době se do praxe podniků na zpracování kamene stále více zavádí leštění diamantovými nástroji.

Při zpracování kamene pomocí výše uvedených metod se dosáhne řady textur zpracování. V praxi takového texturovaného zpracování se nejčastěji vyskytují tři typy: leštěné, se stopami nástroje; leštěný, v němž nejsou žádné stopy po nástrojích a povrch kamene má nízký lesk; leštěný, vyznačující se zrcadlovým leskem.

Zpracování dopadu

V praxi výroby tesaných výrobků je široce používána rázová destrukce kamene, prováděná převážně ručně pomocí klínů, kolíků, škrabek, křovinových kladiv, jazýčků, pilot a pneumatických kladiv. Jedná se o tzv. klasické metody opracování nárazu.

Z těchto typů zpracování je nejběžnější křovinové oklepávání kamene, aby měl kámen drsný povrch, který zabraňuje klouzání, které se provádí ručními klešťovými kladivy, předbuškovými kladivy a pneumatickými kladivy s 25, 36, 64 a 100 zuby. . Keřové tepání kamene v praxi opracování kamene má široké uplatnění při výrobě stupňů, obrubníků, mostních opěr, pomníků a dalších výrobků.

U tohoto typu zpracování je dosaženo tečkované textury zpracování.

Fyzikální a technické metody zpracování kamene

Zpracování kamene ultrazvukem

V průmyslu a zejména při zpracování dekorativního kamene se používá ultrazvukové zpracování. Kámen je zpracováván ultrazvukem v abrazivním prostředí, proces zpracování je pomalý, ale vyznačuje se vysokou přesností. Jako zdroj ultrazvuku se používají ultrazvukové generátory a magneticko-strikční měniče pro mechanické zpracování.

Při zpracování kamene se ultrazvukové vibrace používají ve třech směrech:

• aby se odhalila přirozená textura řezaných a broušených desek bez leštění. V tomto případě se v kapalném prostředí vytváří ultrazvukové pole;
• zintenzivnit stávající technologické procesy aplikací ultrazvukových vibrací na nástroje pro opracování kamene;
• pro ultrazvukové rozměrové zpracování složitých profilů v abrazivním prostředí.

Zvláště vysoce účinné je, jak ukázaly experimentální výsledky, ultrazvukové ošetření řezaných nebo nahrubo broušených desek ve vodném prostředí, ve kterém se vytváří ultrazvukové pole, zajišťující odstranění narušené a odřené vrstvy vlivem kavitace (proces vzniku a následný kolaps bublin v proudu kapaliny). To dává kameni vzhled čerstvé zlomeniny.

Větší technologické účinnosti, zejména při diamantovém broušení přírodního kamene, je dosaženo aplikací ultrazvukových vibrací na řezný nástroj. To snižuje opotřebení nástroje, zvyšuje produktivitu zpracování a zlepšuje kvalitu obrobeného povrchu. Odborníci navrhli jednoduchou a spolehlivou metodu pro buzení ultrazvukových vibrací v diamantovém nástroji, ve které je kovové pojivo vybráno z kovu, který má magnetostrikční vlastnosti. Kolem přístroje se vytváří střídavé magnetické pole. Použití této metody umožňuje opustit složitý oscilační systém.

Pomocí ultrazvukového rozměrového zpracování můžete získat reliéfní obraz na kameni jakékoli složitosti. Zpracování kamene se provádí kovovým nástrojem, který má negativní obraz požadovaného vzoru. Ultrazvukové zpracování kamene má velký příslib, protože tato metoda také umožňuje získat různé obrazy na kameni.

Laserové zpracování kamene

Zpracování kamene pomocí laserů, a to jak na základě úplného zničení, tak k oslabení horniny pro následné zničení mechanickými prostředky. Kvantové generátory dokážou účinně zničit téměř jakoukoli horninu, dát jí jakýkoli tvar během zpracování a také získat trojrozměrné a basreliéfní snímky.

Opracování kamene vodním paprskem

Němečtí specialisté vyvinuli metodu zpracování kamene vysokorychlostním vodním paprskem přiváděným pod tlakem více než 10 MPa tryskou o průměru několika milimetrů. Takový paprsek pod vlivem své kinetické energie působí na kámen řezným účinkem, přičemž jej rozřezává na jeden průchod do hloubky až 4 cm Navíc je pro zvýšení účinnosti řezání kamene nutné zcela eliminovat turbulence paprsku po opuštění trysky, čehož se dosáhne jeho přidáním do pracovní kapaliny zcela nebo částečně ve vodě rozpustných speciálních přísad. K řešení tohoto problému nejlépe vyhovují látky s molekulami s dlouhým řetězcem a zejména polyethylenglykol. Rychlost řezného kamene se výrazně zvýší, pokud se v krátké vzdálenosti od otvoru trysky do vody přidá nerozpustná přísada, která zvyšuje řezný účinek, například písek, jemná litina atd.

Závěr

Výše popsané mechanické a fyzikálně-technické způsoby zpracování hornin výrazně zvýšily produktivitu v průmyslu zpracování kamene a také umožnily zlepšit technologii zpracování kamene, organizovat nepřetržitou výrobu kamenných výrobků, zlepšit jejich kvalitu, efektivně a komplexně využívat minerální surovin a zlepšit ekonomickou výkonnost podniků na zpracování kamene.

A.G. Smirnov, N.T. Bacca et al. Těžba a zpracování přírodního kamene.