8 800 505 20 45
О станках для обработки натурального камня
Для повышения архитектурно-художественной выразительности зданий и сооружений в архитектуре используют элементы сложной формы, изготовленные из природного камня. Многие архитектурно-строительные детали из камня отличаются сложностью формы и не могут производиться на унивесально-фрезерных станках. Для их изготовления необходимо специальное камнеобрабатывающее оборудование. Такие станки могут быть предусмотрены для изделий с формой тел вращения, для погонажных профильных изделий, объемных орнаментов, плоских изделий сложного контура, барельефов и т.д. Для изготовления и обработки прямолинейных погонажных сложнопрофильных изделий, т.е. изделий значительной длины, например, карнизов, лестничных перил и т.п., могут применяться некоторые из универсально-фрезерных станков, однако, более производительная и качественная обработка таких изделий может быть произведена на специальном оборудовании, которое отличается повышенной жесткостью, значительной длиной и ходом рабочего стола, наличием нескольких автономных шпиндельных узлов, имеющих возможность фиксированного поворота относительно вертикальной оси.
В качестве примера можно рассмотреть автоматизированный немецкий станок модели ВФХД. Он представляет собой массивную портальную конструкцию с пятью независимыми шпиндельными узлами, размещенными на неподвижном портале. Шпиндельные узлы предназначены для выполнения верхней плоскости, для выполнения наклонной плоскости и снятия фаски, для выполнения боковых плоскостей, для подрезки нижней плоскости и для выполнения торцевой поверхности. В качестве рабочего инструмента на станке используются алмазные торцевые фрезы и отрезные круги. Рабочая подача стола обеспечивается гидравлическим приводом. Станки этого типа способны обрабатывать сложнопрофильные прямолинейные изделия. Для изготовления сложнопрофильных изделий, имеющих криволинейную форму, служат радиально-консольные конструкции станков, оснащенные соответствующим рабочим инструментом.
Станки для изготовления изделий с формой тел вращения — колонн, балясин, декоративных ваз, подставок, шаров в своем большинстве конструктивно аналогичны токарным станкам, принцип работы которых заключается в воздействии неподвижно закрепленного резца на вращающуюся заготовку. При этом резец, углубившийся в заготовку на заданную глубину, совершает вместе с резцедержателем продольное перемещение, параллельное оси вращения заготовки. Токарный метод обработки камня в настоящее время применяется редко при изготовлении деталей небольших размеров в основном из низкопрочных горных пород. Инструментом в подобных случаях служит резец, армированный пластиной твердого сплава. Чаще используют усовершенствованный способ обработки, при котором на вращающуюся заготовку воздействуют вращающимся периферийным инструментом — отрезным кругом, шлифовальным кругом, фрезой. Такая схема обработки заложена в большинстве конструкций современных станков для изготовления изделий с формой тел вращения.
Для реализации этой схемы обработки может быть использовано как специальное оборудование, например копировальные итальянские станки, так и некоторые модели фрезерно-окантовочных станков, оборудованных дополнительной оснасткой. В некоторых случаях изделия из природного камня с формой тел вращения имеют простую цилиндрическую форму, например колонны, цилиндрические опоры и подставки, валы, вальцы для целлюлозно-бумажной промышленности и т.п. Для изготовления таких изделий в основном из изверженных пород возможен и другой, более простой способ изготовления — выбуривание или высверливание детали из блока или массива горной породы. Для этих целей используют буровые станки, оснащаемые инструментом в виде дробовой коронки соответствующего диаметра. Бурение осуществляют с использованием в качестве абразива металлической дроби. Однако чаще применяют специализированное оборудование, которое дает возможность выбуривать изделия большого диаметра.
Для изготовления объемных орнаментов и барельефов все чаще используют копировально-гравировальные станки, которые помимо объемных орнаментов и барельефов могут изготовлять скульптуру из мрамора, гранита и других пород, а также производить различные работы на камне.
Основными операциями обработки камня на таких станках является обтесывание, сверление, фрезерование, окол, для чего станок оснащается соответствующими сверлами, фрезами и иным рабочим инструментом. Станок состоит из станины, двух поворотных столов, копировального механизма и шпиндельного узла. На один из поворотных столов станка устанавливают модель, поверхность которой подвергается сканированию щупом копировального механизма, соединенного механической связью со шпиндельным узлом. Эти движения через механическую связь передаются на рабочий инструмент шпиндельного узла, который повторяет траектории всех перемещений щупа по модели, воздействуя на заготовку, размещенную на втором поворотном столе. В результате этих действий из заготовок получают изделия, которые являются точной копией модели.
Вихрекопирование является также одним из способов производства объемных орнаментов. Принцип обработки состоит в том, что инструмент, форма которого соответствует обратной заданной форме изделия, закреплен на планшайбе, связанной с электродвигателем, через редуктор и эксцентрик. Планшайба шарнирно соединена с двойным параллелограммом, предотвращающим ее поворот. При такой кинематике описанной системы вращение электродвигателя обуславливает рабочему инструменту плоскопараллельное круговое движение. Под инструмент подают свободный абразив, например, карбид кремния, зерна которого воздействуют на обрабатываемую поверхность.
Для того, чтобы облегчить проникание абразива в зону обработки и удаления из нее продуктов разрушения, инструмент и заготовка наклонены к плоскости кругового движения под некоторым углом. Благодаря постоянному действию нормальной нагрузки в процессе обработки, инструмент постепенно внедряется в заготовку, в результате чего на ее поверхности образуется рельефное изображение, негативное, обратное форме инструмента. Для производства орнаментных изделий по этому способу могут быть использованы настольные вертикально-сверлильные станки, которые должны быть соответствующим образом переоборудованы. Время получения сложного орнамента размерами 250 х 250 мм и глубиной 4 мм составляет 10 минут на мраморе и 4 минуты на туфе.
Конструкция станков для изготовления плоских изделий сложного контура, таких, как крышки, столешницы, полочки и т.п., включают следующие основные элементы: станину с консолью, шпиндельный узел и поворотный стол, ось вращения которого имеет возможность поступательного перемещения в станине — это станки консольного типа. Для обработки камня используют модель-копир из металла или твердых пород дерева, форма, которой соответствует заданной форме изделия (в плане). Модель укрепляют на поворотном столе, а над нею устанавливают обрабатываемую заготовку. В процессе обработки заготовка совершает вместе с поворотным столом плавные вращательно-поступательные перемещения, в то время как на ее торец воздействует вращающийся инструмент шпиндельного узла — это обычно алмазная фреза или шлифовальный круг. У некоторых станков на шпинделе имеется специальная насадка-ролик, которая в процессе обработки соприкасается с контуром модели-копира, ограничивая перемещение заготовки и инструмента, в соответствии с контуром копира. Таким образом, достигается получение изделий сложного декоративного контура. Получение фасок сложного сечения обеспечивается использованием рабочего инструмента соответствующего профиля. У некоторых станков для изготовления плоских изделий сложного контура перемещение стола автоматизировано и производится по заданной программе.
