Камень природного происхождения не имеет формы, поэтому нуждается в обработке. Самым доступным и распространенным способом работы с сырьем считается резка. Она может выполняться несколькими способами.

Что такое распиловка или резка камня

Любой камень натурального происхождения подвергается предварительной подготовке, которая заключается в разрезе большой плиты на более мелкие детали. На данном этапе важно сохранить природный узор.

Распил можно проводить:

• по прямой линии;
• по кривым линиям (согласно проекту);
• под углом (45 градусов);
• с выполнением сложных геометрических форм.

Что касается распила, он производится при помощи специализированного оборудования.

Виды пил:

• дисковые;
• канатные;
• с гладкими полосами.

Пилимость камня

Пилимостью камня принято называть общую технологическую характеристику, определяющую степень податливости камня при воздействии режущего приспособления. Это одно из важнейших свойств с точки зрения технологической обработки сырья, поскольку от него зависит производственная эффективность работы с теми или иными горными породами.

Пилимость определяется физическими и механическими свойствами камня, его петрографическими характеристиками, прочностью, твердостью, структурой, минералогическим составом, присутствием примесей и т. д. Например, слишком высокая вязкость затрудняет обработку, а мелкозернистые породы, наоборот, хорошо поддаются воздействию режущих инструментов.

Технологии распиловки камня

Современные технологии позволяют разрезать камень двумя способами:

• механическим;
• механико-физическим.

В первом случае используется традиционная технология резки (скалывание, ударное воздействие). Например, при помощи скалывания можно получить изделие, по форме напоминающее скалу.

Резка относится к числу самых популярных методов обработки камня. Ее реализуют по одной из технологий распиловки: дисковая, канатная либо штрипсовая.

Дисковая распиловка производится с помощью дисковых режущих приспособлений. Это распространенная методика, которая, в свою очередь, делится на несколько видов:

• стандартная;
• алмазно-дисковая;
• резцовая.

При помощи канатной резки можно обрабатывать камни любой структуры и твердости. Канатная резка также может осуществляться несколькими способами:

• с применением абразивов;
• канатно-алмазным;
• с использованием твердосплавных шайб.

Ударную резку целесообразно выбирать для производства тесанных изделий. Технология позволяет добиться максимальной точности, создать требуемую фактуру. Данную методику часто выбирают для изготовления отдельных деталей, например лестничных ступеней.

Современные технологии позволяют работать с камнем при помощи ультразвуковой аппаратуры с абразивной средой. Аппаратная методика позволяет добиться максимально точного результата, но сам процесс довольно длительный и трудоемкий.

Суть физико-механических способов заключается в применении тока с высокими частотами либо газовых горелок термоактивного типа. Такое оборудование широко используется в сфере производства каменных памятников, если нужно добиться высокой прочности.

Распиловка дисковыми алмазными пилами

Технология появилась относительно недавно, а широкое использование обусловлено изобретением способа добычи искусственных алмазов, которые позднее стали наноситься на режущие приспособления.

Распиловочные станки по камню применяются с двумя типами алмазных пил:

• прямыми (продольными). Изготавливаются из легированных сталей, имеют рабочую длину от 2,6 до 4,5 м, толщина варьируется от 4 до 6 мм. Алмазные сегменты для резки наносятся на несущею конструкцию при помощи пайки. Скорость обработки находится в пределах от 25 до 50 см/ч. Подходят для работы с крупногабаритными плитами, блоками габбро и прочими породами повышенной твердости;
• дисковыми. Отрезной алмазный диск выполнен в форме стального круга, оснащенного сплошной либо сегментированной кромкой для резки, размер которых может составлять от нескольких сантиметров до нескольких метров. Изношенные алмазные детали крупного размера подлежат замене. Они подходят как для промышленных, так и мелкосерийных производств. Дисковые пилы используют для производства фасадных плит, гранитных блоков, плит мощения и пр.

Преимущество алмазной резки заключается в следующем:

• экономичное потребление электроэнергии;
• высокая скорость обработки, что обеспечивает качественный и точный результат
• оптимизация производственного процесса за счет внедрения мультипильного оборудования;
• отсутствие ограничений относительно глубины разреза;
• возможность замены изношенных деталей.

Алмазная резка осуществляется с помощью различного оборудования. Например, станок для резки мрамора и других твердых пород позволяет настраивать направление режущей головки, может оснащаться программным обеспечением и дополнительными приспособлениями.

Распиловка канатными пилами

Пила канатного типа оснащается специальным режущим канатом, диаметр которого составляет от 3 до 6 метров.

Сфера применения канатных пил:

• добыча (выпиливание) блоков в горных массивах;
• предприятия, специализирующиеся на обработке камня;
• производство облицовочных материалов и пр.

Резка проводится при помощи стального неразвивающегося каната, длина которого не превышает 1,5 км. Под ним расположен пропил для непрерывной подачи абразивного состава и воды. Канат приводится в движение с помощью приводного механизма (от 7 до 11 м/с).

Самым подходящим абразивом для распила камня средней и высокой твердости считается кварцевый песок. В заводских условиях часто применяется карборунд. По всей длине каната имеются ролики, обеспечивающие фиксированное перемещение.

Максимальная длина пропила составляет 50 метров, глубина - около 3 метров. Для увеличения глубины принято использовать стойки с большей высотой.

На скорость резки влияет показатель пилимости, о котором говорили выше, степень износа режущего механизма, а также качество абразива. Например, разрез мрамора с использованием кварцевого песка выполняется со скоростью 1,5-3 см/ч, при резке карборундом этот показатель достигает 5 см/ч.

Значительную роль в усовершенствовании канатных пил сыграла разработка твердосплавных резцов и нанесение алмазного напыления. Алмазный канат считается передовым приспособлением для резки мрамора. Алмазная канатная резка позволяет воспроизводить сложные архитектурные изделия высокой прочности.

Распиловка ленточными алмазными пилами

Ленточная пила по камню с алмазным напылением широко используется в Японии и Германии. В России данное направление находится на стадии тестирования.

Рабочий контур в длину может составлять от 12 до 18 метров. Что касается технологических особенностей процесса, распиловочный станок в обязательном порядке оснащается шкивами диаметром не менее 1800 мм. Это нужно для повышения срока эксплуатации ленты и минимизации ее перегибов.

При уменьшении толщины ленточной пилы с алмазным слоем можно снизить процент потерь в ходе обработки, а также снизить энергозатраты и расход алмазного состава. Но для того, чтобы инструмент оставался достаточно устойчивым, не производил бракованных изделий в связи с уводом пилы, рекомендуется сильнее натянуть ленту либо сократить рабочую скорость.

Важно! Если толщина уменьшается на 0,2 мм, нужно снизить скорость хотя бы на 20%.

Натяжение обеспечивается за счет гидроцилиндра. Для измерения значения используют манометр. Оптимальный показатель натяжения варьируется в пределах от 40 до 50 кН (с учетом ленточной толщины).

Технологический процесс алмазно-ленточного распила практически не отличается от алмазно-канатной резки.

Скорость обработки:

• твердые породы (гранит и пр.) — 20 м/с;
• породы средней и низкой твердости (мрамор, травертин, туф, известняк) — 35-40 м/с.

Для реализации распила по алмазно-ленточной технологии уходит около 150 литров воды в минуту.

В некоторых моделях станков дополнительно предусмотрена функция качательных движений, что позволяет повысить производительность и улучшить условия эксплуатации алмазных приспособлений.

В ходе использования алмазной пилы ленточного типа важно регулярно следить за ее состоянием. Для этого рекомендуется проводить плановый осмотр и обслуживание как самой ленты, так и элементов с алмазным покрытием.

Чтобы избежать чрезмерного деформирования корпуса, нужно время от времени переворачивать ленту и производить повторную перенапайку ее концов. Это нужно делать как минимум 3 раза на протяжении эксплуатационного периода.

Распиловка штрипсовыми пилами

Штрипсовые режущие элементы представляют собой пилы с одной либо несколькими твердосплавными полосами. Такие приспособления появились очень давно. Например, в период средневековья в Европе активно использовались пилы лучкового типа, где режущую функцию выполняла традиционная металлическая полоса. Конструкция была несколько отлична от штрипсовых пил, используемых раньше.

В наше время технология штрипсового распила камня реализуется, преимущественно, при помощи армированных приспособлений. Твердосплавные штрипсовые конструкции используются редко.

Среди преимуществ алмазно-штрипсового способа:

• повышение производительности оборудования до 6 раз;
• улучшение характеристик распиленного камня;
• возможность повышения устойчивости инструмента;
• возможность изготовления изделий с оптимальной толщиной (12-15 мм) для последующей обработки;
• наличие благоприятных условий для производственной автоматизации.

Алмазно-штрипсовая распиловка осуществляется на станках прямолинейного движения. К этой категории относятся:

• станки для горизонтальной распиловки со спускным механизмом;
• горизонтальные станки с подъемным механизмом;
• станки для вертикальной распиловки с горизонтальным направлением инструмента.

Основным распиловочным приспособлением являются многоштрипсовые конструкции рамного типа. Что касается одноштрипсовых, их практически не используют в условиях современного производства.

Брак и контроль качества

В процессе распиловки могут производиться бракованные изделия в различных проявлениях, например:

• клиновидные плиты;
• разная толщина идентичных деталей;
• нарушение плоскости поверхности;
• ненадлежащее качество распила;
• сколы на углах и кромках;
• трещины, повреждение плит и пр.

Примечательно, что порядка 70% брака каменных плит связано с разнотолщинностью, клиновидностью и неплоскостностью. Немного реже фиксируются случаи некачественного распила. Такой брак, как правило, связан с уводом пил вследствие несоблюдения технологических требований (увеличение скорости сверх нормы, игнорирование необходимости планового обслуживания инструмента, ненадлежащее качество крепления рабочей детали и т. д.).

Для исключения такого брака необходимо обеспечить строгое соблюдение технологических стандартов распила на предприятии, а также провести детальный инструктаж для персонала по правилам эксплуатации инвентаря для распиловки камня.

Образование трещин и разрушение плит может быть причиной низкокачественного исходного сырья, реже — несоблюдением рациональности технологии. Это говорит о том, что все блоки перед допуском к обработке должны проходить тщательный контроль. Предварительный отбор бракованной продукции позволит сократить размер материальных убытков.

С учетом того, что в результате распила получат заготовки, а не готовые изделия, какой-то брак может быть устранен в ходе последующих мероприятий. Вместе с тем любое исправление недочета сопровождается повышением трудоемкости и, следовательно, повышению себестоимости готовой продукции.

Если речь идет о значительном браке, исправление, скорее всего, станет нерациональным решением. На практике встречаются случаи, когда предприятие несет существенные убытки именно по причине брака.

Нужно отдельно сказать о последствиях некачественного распила с использованием многодисковых и одновальных станков, производящих заготовки правильной геометрии с полной либо частичной окантовкой. В таком случае сколотые кромки могут быть устранены при помощи вторичной окантовки плит меньшего размера. Это приводит к необходимости повышения объема работ вместе с сокращением продукции на выходе. Во избежание такого брака нужно позаботиться о рационализации технологического процесса.

Контрольные мероприятия

1. Оценка качества распила и полученных заготовок, а также фиксация случаев брака осуществляется при помощи простейших измерительных средств.
2. Для определения линейных размеров применяется обычная металлическая линейка с обозначениями в мм. Для замера толщины используется штангенциркуль и толщиномер.
3. Для выявления отклонения плоскости к поверхности прикладывается стальная линейка ребром, после чего замеряется просвет при помощи стальных щупов.
4. Для измерения глубины запила и борозд предназначен глубиномер либо штангенциркуль.