Чем режут, шлифуют и полируют камни

Станки для резки, шлифовки и полирования природного камня – казалось бы, грубая техника, используемая исключительно для создания чего-то монолитного…

А теперь представьте обратную сторону медали: перстни с лучистыми самоцветами; кулоны, серьги, запонки и другие украшения ; письменные приборы и изящные скульптуры; колонны и цоколи зданий…

Во всех этих случаях камни играют роль художественного, скульптурного и строительного материала, служат главной деталью художественно-прикладной композиции.

Красоту свою камень открывает не каждому — удивительное наслаждение он дарит только трудолюбивым.

А труд — это правильно разрезать камень, отшлифовать, отполировать или обработать по задуманной форме. За потраченный на него труд камень подарит картину, хранимую им тысячелетия, оживет и засверкает причудливыми красками и оттенками. И однажды испытав радость «открытия» камня, увидев в нем удивительное, человек поневоле влюбляется в камень.

Любить камень — одно из замечательных увлечений. Любители камня собирают все минералы, включая рудные породы. Но найти камень — это лишь первый этап. За ним следует обработка.

О том, чем можно резать, шлифовать и полировать декоративные и другие природные камни, подробно рассказывается в этом обзоре.

Алмазные пилы

Режется камень с помощью так называемых отрезных алмазных дисков — пил.

Отрезные диски, которыми пользуются любители, имеют диаметр от 125 до 200 мм и приводятся во вращение двигателем мощностью 160-200 ватт через ременный привод.

Для камнереза алмазная пила является одним из главных инструментов. Если алмазный порошок для шлифовки и полировки можно с успехом заменить дешевым и доступным корундовым или даже кварцевым песком, то равноценную замену алмазной пиле подобрать практически невозможно. Конечно, при нужде можно использовать обычные железные диски и свободный сыпучий абразив, как это делали раньше, до наступления эры алмазного инструмента. Однако такая замена будет выглядеть допотопной.

Ведь алмазная пила увеличивает производительность резки камня, сокращает расход электроэнергии в 5—6 раз и уменьшает ширину реза в 2—3 раза, что особенно важно при распиловке некоторых ценных рисунчатых камней, например малахита. Кроме того, износоустойчивость алмазных пил в 60-100 раз больше, чем карборундовых, самых твердых после алмазных.

Из дисковых алмазных пил наибольшее распространение и применение получили пилы с наружной режущей кромкой.

Такая пила представляет собою стальной диск, по наружной кромке которого методом порошковой металлургии нанесен слой, содержащий алмазные зерна, запрессованные в металлическую связку — смесь порошков медного (80%) и оловянного (20%), такая связка обозначается M1.

Порошки, применяемые для режущих кромок дисков, могут быть как из природных, так и из синтетических алмазов с величиной зерен от 630/500 до 50/40 микрометров и концентрацией минерала в связке в 25, 50, 100 и 200%. За 100-процентную концентрацию условно принята такая, когда в одном кубическом мм связки содержится 0,878 мг алмазного порошка.

К замечательным качествам алмазных пил относится их способность самозатачиваться. Зерна минерала настолько прочно удерживаются связкой в алмазном слое, что остаются в нем до полного износа. Вместе с ними истирается и металлическая связка, обнажая новые зерна, запрессованные глубже. Для «правки» пилы, ее «заточки», достаточно лишь разрезать ею небольшой абразивный брусок — наждачный или корундовый.

Геометрические размеры алмазных пил определяются четырьмя параметрами: наружным диаметром — D, диаметром центрального посадочного отверстия — d, толщиной режущей кромки — Н и ее высотой — S.

Отрезные круги выпускаются с наружным диаметром от 50 до 500 мм. Камнерезы-любители используют пилы, как правило, малых диаметров, до 250 мм. Более крупные пилы применять в любительских условиях нецелесообразно.

Режется камень при окружной скорости диска от 20 до 30 м/с. Обязательно обильное водяное охлаждение диска с обеих сторон.

Как именно сделать станки для резки камня в домашних условиях и в школьных мастерских, как подвести к нему охлаждение, — этот вид творчества предоставляется самим любителям. Для облегчения приводится две из конструкций станков, которые с успехом применяют камнерезы и по настоящее время.

Станок для резки и шлифовки

Камнерезный станок на базе комплекта «Умелые руки» имеет следующие характеристики:

• Наибольший диаметр отрезного круга 100 мм;
• Глубина реза 25 мм;
• Наибольшая ширина отрезаемой части камня 55 мм;
• Подача ручная материала на отрезной круг;
• Подача самотеком охлаждающей жидкости.

Устройство для охлаждения пилы в этом самодельном станке для резки камня выполнено из так называемой комбинированной грелки, продающейся в любой аптеке. Устройство состоит из подающего резервуара, подводящей трубки, краника, соединительной трубки, наконечника и приемной емкости. Все детали готовые, заводского изготовления. Некоторые из них нуждаются лишь в очень небольшой переделке. При работе на камнерезном станке краник должен плотно (туго) входить в паз кронштейна. Для надежности крепления краника на кронштейне кожуха его следует после подсоединения трубок примотать к кронштейну изоляционной лентой или мягкой тонкой проволокой — медной либо алюминиевой. В качестве емкости, в которой скапливается отработанная вода, используется обыкновенный посудный поднос. Поднос лучше взять не металлический, а пластмассовый размером 500×320 и глубиной 20 мм.

Шлифовка камня для получения плоских пластин может производиться на обычном стекле с помощью абразивных порошков.

Несколько капель воды на стекло и небольшую порцию порошка — и можно начинать. В процессе шлифовки порошок добавляется небольшими порциями по мере износа абразива, а вода добавляется для того, чтобы поддерживать на стекле сметанообразную массу.

Переходя при шлифовке от крупных фракций порошка к более мелким, стекло, шлифуемый камень и руки нужно промыть водой с мылом и щеткой. Если в мелкую фракцию порошка попадет хотя бы несколько зерен крупного размера, работа будет испорчена. После шлифовки камень полируется на механическом войлочном или фетровом круге диаметром 150-200 мм. При полировке нужен порошок окиси хрома и вода. Скорость вращения круга — от 400 до 700 об./мин.

Станок для обработки

Любителям камня предложена одна из рациональных конструкций домашнего станка для обработки драгоценных и других небольших по размеру камней, который изготовил А. Н. Коробков.

В качестве двигателя лучше использовать имеющиеся в продаже электродвигатели для стиральных машин — однофазные, мощностью от 180 до 230 ватт и развивающие скорость 1400 об./мин. При таких характеристиках двигателя шкивы могут быть двухступенчатые, с передаточными числами 1:1 и 1:0,35. Первая передача удобна для обработки камня на планшайбах с закрепленным абразивным материалом, а вторая, более быстрая, — для обработки камня с насыпным абразивом. Для передачи предлагается использовать клиновидный ремень.

Резьба крепления планшайбы может быть и правой, и левой, лишь бы при работе планшайба не сворачивалась с оси.

Размер корыта для сборки шлама должен быть примерно вдвое больше диаметра планшайбы, а высота бортов на 2 см выше поверхности планшайбы. На боковые стенки корыта можно прикрепить резину, чтобы камень, случайно выскочивший из рук, не разбился.

Вся обработка камня ведется обязательно с водой, но капельница на станке используется лишь при работе на планшайбах с закрепленным абразивом. При работе с насыпным абразивом смачивать камень лучше всего в отдельной ванночке.

К станку следует иметь набор планшайб: чугунных, деревянных, металлических с наклеенным фетром и войлоком. Такой набор необходим для постадийной обработки и полировки.

Станок для шлифовки и полировки

Станок для шлифования и полировки камней конструкции Л. С. Пронина состоит из следующих основных деталей: электродвигателя ДАО, закрепленного при помощи четырех стяжных болтов через прокладки и шайбы на основании с ножками, насадки, шлифовального круга, кожуха с втулкой, крышкой и установочными болтами, пускателя ПНВС-10 со шнуром 20 и двухполюсной вилкой. Кожух установлен на двигателе при помощи кронштейнов, в отверстия которых входят болты, фиксируемые гайками-барашками. Пускатель установлен на стойке, соединяющейся с основанием угольником. Ножки крепятся к основанию винтами с коническими «потайными» головками и гайками 15 М4. Необходимо, чтобы головки винтов были полностью «утоплены» — не выступали над основанием. Стойка привертывается к угольнику двумя винтами, также имеющими конические головки и резьбу по всей длине стержня, на которую наворачиваются для прочности контрящие гайки. Пускатель на стойке удерживается двумя винтами М4. Угольник крепится к основанию болтами М6. При соединении кожуха со втулкой алюминиевыми заклепками соприкасающиеся поверхности кожуха и втулки перед сборкой необходимо промазать клеем БФ-2 или эпоксидным. То же нужно сделать при заворачивании установочных болтов и гаек.

Кожух такого станка для шлифовальных и полировочных работ по камню изготовляется из алюминиевой кастрюли диаметром около 260 мм и высотой не менее 90 мм с толщиной стенки 1,5-2 мм. Отверстия под заклепки диаметром 3 мм необходимо сделать совместно с деталью, когда втулка плечиками фланца войдет в отверстие диаметром 50 мм в днище кожуха. В этом случае отверстия во фланце втулки будут служить кондуктором — направляющими для сверла. При таком способе сверления обеспечивается абсолютно точное совпадение отверстий на той и другой детали.

Шлифовальных кругов желательно изготовить несколько, чтобы иметь возможность использовать их раздельно при разных видах шлифования. Один из них служит основой для полировальника и делается для облегчения толщиной 4—5 мм. К нему приклеивается полировальник — войлочный круг диаметром 200 мм.

Ножки 14 — если в распоряжении мастера найдутся готовые, то в зависимости от размеров и конструкции их крепление к основанию может быть иным, чем показано на чертеже.

Насадка изготавливается из шестигранной стали с размером «под ключ» 32 мм при одной установке, то есть в процессе обработки деталь ни разу не должна выниматься из патрона токарного станка. Этим обеспечивается соосность наружного цилиндра с резьбой М22˟1,5 и внутреннего отверстия насадки диаметром 14 мм, которым она напрессовывается на вал двигателя.

Если применяется в станке другой двигатель, допустим, более мощный, то диаметр его вала, габариты и установочные расстояния между стяжными болтами могут быть иными. В этом случае посадочное отверстие в насадке и отверстия диаметром 9 мм в основании изменяются в соответствии с диаметром вала и расположением стяжных болтов. То же самое относится к установочным отверстиям на кронштейнах.

Электрическое соединение пускателя с пусковой и рабочей обмотками двигателя выполняется, как правило, на заводе-изготовителе. Этот двигатель широко распространен и нередко применяется в различных электробытовых устройствах, в частности старого типа стиральных машинах. Он имеется в продаже отдельно. Некоторые неудобства при постройке станка вызывает правое вращение его ротора, из-за чего необходимо для крепления на шпинделе рабочего инструмента применять левую резьбу.