Саморобні верстати з різання каменю
Верстати з різання каменю, в яких використовується вільний абразив, мають деякі переваги перед верстатами з алмазними пилами. По-перше, вони дуже дешеві, так як полотна і абразивний порошок коштують копійки в порівнянні з алмазними дисками. По-друге, їх можна зробити дуже великими, придатними для розпилювання масивних кам'яних блоків, які, якщо розпилювати їх алмазними дисками, зажадають великих витрат. Однак якщо істотне значення має тривалість різання то зазначені переваги втрачаються, так як верстати з вільним абразивом виконують розпилювання значно повільніше верстатів з алмазними дисками.
Різновиди верстатів з вільним абразивом.
У верстатах з вільним абразивом використовуються три типи робочого інструмента: 1) дискові полотна; 2) стрічкові полотна; 3) дротові полотна. Верстати, в яких використовуються стрічкові полотна, діляться на рамні пилки, де полотно рухається вперед і назад, як в звичайних ручних пилах, і стрічкові пилки, де вузька металева стрічка рухається навколо роликів у вертикальній площині. У верстатах всіх трьох типів вільний порошок карбіду кремнію подається до полотна або дроті у вигляді суспензії, яка потрапляє в паз і, захоплена рухається смугою металу або дротом, дряпає камінь, поглиблюючи поступово розріз до повного розпилу каменю. Циркулярні пилки дають плоску гладку поверхню, іноді навіть кращої якості, ніж отримується за допомогою алмазної пилки. У той же час стрічкові пилки часто дають хвилясті поверхні, що залежить від ширини полотна. Хвиляста поверхня утворюється і при використанні ножівкові пилки. І все-таки, якщо полотно досить довге, поверхня вийде гладкої. Найгірші поверхні залишають дротові пилки, тому що будь-який, навіть незначне бічний рух верстата, що приводить дріт в зворотно-поступальний рух, змушує її відхилятися.
Китайський циркулярний верстат з різання каменю.
Циркулярний верстат з використанням вільного абразиву винайшли китайці ще в давнину, і тепер, незважаючи на доступність сучасного алмазного устаткування, вони все ще використовують цей древній і надійний верстат (рис. 1). З боку такий верстат виглядає, як іграшка, і сама думка про те, що на ньому можна що-небудь розпиляти, здається неймовірною. Але, коли дивляться на працюючого на ньому майстра і бачать, як швидко і точно він ріже на пластини самий в'язкий нефрит, починають перейматися повагою до цього пристрою. Крім розпилювання, цей верстат можна застосовувати також для різьблення. Для подібної операції призначені змінні головки, закріплені на шпинделях. Ними замінюють відрізні диски, послаблюючи шкіряний ремінь і звільняючи від нього шпиндель з диском.
Мал. 1. Китайський верстат для різання каменю.
Дерев'яний шпиндель має форму конуса діаметром приблизно 100 мм в передній частині де кріпиться відрізний диск, і приблизно 50 мм в задній частині. Задній кінець гостро заточується і вставляється в змащений жиром поглиблення. Підшипники виготовлені з твердої деревини і змащені, щоб полегшити обертання. Через центральну частину шпинделя перекинуть шкіряний ремінь, кінці якого спускаються вниз до двох дерев'яних дощечках, використовуваним як ножні педалі. Над диском закріплений бризговики з листового металу, який перешкоджає розбризкуванню води і абразиву. Під переднім кінцем шпинделя розташовується піддон з абразивом і водою, якою обмивають оброблюваний виріб, контролюючи хід обробки. Відрізний диск роблять з покрівельного заліза і закріплюють на шпинделі за допомогою шелаку. Інших металевих частин, крім диска, в верстаті немає. У центральній частині диска молотком вибивають неглибоку виїмку, щоб зробити диск більш жорстким і забезпечити його рівне обертання. Наклеївши диск на шпиндель, починають його обертати рукою, щоб упевнитися в точності посадки, яку регулюють, нагріваючи шелак до розм'якшення, що дозволяє виправляти диск в потрібну сторону. Поблизу центру диска робиться кілька отворів, через які видавлюється шелак, фіксуючи диск в певному положенні. Останнім етапом підготовки диска до роботи є правка його кромки напильником під час обертання.
Майстер сидить перед верстатом на дерев'яній лаві, з'єднаної з рамою верстата, і по черзі натискає на педалі, змушуючи диск обертатися то в одну, то в іншу сторону. Опрацьований камінь майстер тримає однією рукою під нижнім краєм диска, іншою рукою безперервно подає абразив на диск. Процес розпилювання при цьому йде з дивовижною швидкістю і точністю. Як абразив застосовується порошок карбіду кремнію з номером 100 або 200. Абразив з номером 100 використовується для невеликих дисків і найтоншої роботи. Пластини невеликого розміру кладуть на дерев'яний брусок, який тримають в руці. Він запобігає травму руки в момент завершення розпилювання.
Диски пив з вільним абразивом розрізають матеріал тим швидше, чим вони тонше. Але тонкі диски вібрують і швидко набувають форму тарілки, якщо вони не зміцнена, наприклад, способом наклепу. Операція правки і зміцнення проста і може виконуватися не тільки на дисках з покрівельного заліза, але і на алмазних дисках, які придбали форму тарілки в ході роботи. Отже, покладіть диск на плоску металеву плиту і, відступивши від центрального отвору приблизно 2,5 см, несильно починайте постукувати по диску молотком з кульовим бойком або звичайним молотком, якщо першого у вас не виявиться. Удари наносите по спіралі від центру через 3-5 см, весь час повертаючи коло, і так до самого краю диска. Далі переверніть диск і повторіть все спочатку на іншій стороні. Коли відрізний диск буде наклепаного в достатній мірі (а для цього може знадобитися неодноразова обробка кожної з його сторін), він стане жорстким і зігнути його буде нелегко. Важливо пам'ятати, що операцію наклепу потрібно починати кожен раз з центру диска, поступово просуваючись до периферії. Безсистемні удари викликають викривлення диска, в результаті він не зможе обертатися рівно. Вивчіть цю операцію на якомусь зношеному диску або на шматку листового металу, перш ніж намагатися провести її на дорогому алмазному диску.
Циркулярний верстат з вільним абразивом, забезпечений приводом.
Звичайні алмазні каменерізні верстати можуть застосовуватися для розпилювання з вільним абразивом, якщо диск замість масла занурити в суспензію абразиву. Але в цьому випадку всі рухомі частини верстата будуть сильно зношуватися, якщо найретельнішим ніяк не закрити до них доступ абразиву. Так як захистити від нього ковзний супорт майже нереально, корисно застосовувати закріплений на шарнірі важіль з затискним пристроєм, щоб він утримував камінь при розпилюванні. Частоту обертання диска потрібно зменшити, щоб його край встигав їх ловити суспензію. При занадто швидкому обертанні диском підхоплюється лише вода, а абразив зривається і не потрапляє в зону різання.
Верстат з прямим полотном, що використовує вільний абразив.
Верстат з прямим полотном зробити легше, ніж дисковий, та й бруду від нього менше. Тут практично немає обмежень в розмірах ріжучого полотна, і є любителі, які використовують полотно довжиною 1,8 м і шириною приблизно 150 мм. На малюнку 2 показана схема такої пилки, яка особливо зручна для розпилювання дуже великих каменів. Так як полотно, якщо воно тонке, вібрує, його можна зміцнити поздовжніми дерев'яними рейками. У пилах невеликого розміру полотно утримується підставкою, схожою на старомодні "козли", що застосовуються при сопілці дров.
Мал. 2. Верстат з прямим полотном, що використовує вільний абразив.
Для невеликих пив товщина полотна (з м'якої сталі) може становити 0,8-1,0 мм; більшим пил з міркувань жорсткості потрібен металевий лист більшої товщини. Абразивний порошок і вода повинні безперервно надходити в зону різання. На малюнку 2 показано один з пристроїв, що використовуються для цієї мети. Абразивний порошок, який поступово ріже камінь, підхоплюється металом полотна. Краплі води, що падають згори на порошок, забезпечують його рівномірне і безперервне надходження в зону різання через зроблену з пластиліну ванночку. По обидва боки каменю можна поставити ємність для збору абразиву, для того щоб час від часу повертати його в зону різання. При розпилюванні вільним абразивом використовуються порошки з номерами 100 і 220.
Стрічковий верстат з вільним абразивом.
Іноді доцільно перетворити стрічкову пилку в каменерізну. І дійсно, деякі музеї та лабораторії пішли на це, щоб мати можливість пиляти дуже великі камені, недоступні для алмазних пил. У такій переробленої пилі звичайна стрічка з зубами замінена на незазубренную сталеву стрічку з незагартованої м'якої сталі, а на столі пили встановлений додатковий столик на роликах, який служить для пересування каменю при пилянні. Підшипники і вал вживають запобіжних засобів від попадання на них абразиву спеціальними чохлами. Як правило ці чохли робляться з брезенту і обмотуються шнуром. Найбільшу трудність при роботі на подібному верстаті викликає вибір швидкості подачі, яка забезпечувала б надходження достатньої кількості абразиву в зону різання і перешкоджала б занадто швидкому його видалення з неї. Для подачі абразиву можна використовувати також V-подібний жолоб, на який надходить вода з необхідною швидкістю. У зоні різання роблять бортики з пластиліну і по ходу просування пили бортики теж пересувають, забезпечуючи безперервне надходження абразиву.
Перед пилянням камінь фіксують на рухомому столі, щоб він не змінював свого становища і не вібрував. Далі його просувають ближче до стрічки, але трохи не доводять до неї. Збоку від каменю роблять з пластиліну щось на кшталт пташиного гнізда, через центр якого буде проходити працює металева стрічка. Пускають воду і, дочекавшись надходження на пилку в достатній кількості абразиву, включають двигун. Камінь просувають вперед дуже повільно, поки він не торкнеться пилки. Як тільки з'явився при цьому "дзвінкий" звук припиниться (це означає, що стрічка більше не ріже), камінь пересувають на 1,5-3 мм і знову починають різання. Процес повторюють до тих пір, поки камінь повністю не буде розрізано. Швидкість стрічки становить 5,0-5,5 м / с. Розмір зерен абразиву від 100 до 220 меш.
Дротові верстати досі застосовуються китайцями для розпилювання великих блоків жадеита на більш дрібні і більш зручні в роботі шматки. Практично немає меж розмірами шматків матеріалу, які можна пиляти цією пилкою, так як єдине обмеження накладається розміром дуги, на яку натягується дріт. Ця дуга повинна бути досить великою, щоб повністю охоплювати камінь. Пристрій верстата може бути засноване на принципі дуги або на роликовому принципі. У першому випадку дріт натягується між кінцями дерев'яної дуги, в другому вона перемотується з однієї бобіни на іншу зі зміною напрямку їх обертання після завершення перемотування. Любителі роблять обидва типи пив і благополучно працюють на них, незважаючи на те що вони пиляють камені повільніше інших пив, що використовують вільний абразив. Дротова пила промислового виробництва, що працює за принципом обертових бобін, зображена на рис. 3. У такому верстаті застосовується дріт з м'якого заліза діаметром 0,7 мм. Дріт може бути одинарної або скрученої з трьох дротів, що краще, так як V-подібні канавки між дротами добре утримують абразивний порошок, допускаючи високу швидкість розпилювання.
В іншому варіанті дротяний верстат складається з двох барабанів, на які намотується дріт, і кінці якої закріплюються на цих барабанах. Один з барабанів обертається по черзі то в одну, то в іншу сторону за допомогою кривошипа, що приводиться в рух двигуном. Другий барабан влаштований таким чином, що весь час утримує дріт в натягнутому стані. При включенні двигуна кривошип приводить в коливальний рух перший барабан, змушуючи дріт здійснювати зворотно-поступальний рух через весь камінь.
При використанні дротяної пилки треба у верхній частині каменю прорізати невелику канавку. Вона буде направляти рух дроту і не давати їй можливості відхилятися з місця пиляння. У будь-якому місці каменя на шляху руху дроту, з глини робиться чашка для суспензії абразиву. По ходу поглиблення розпилу додаються нові порції суспензії. Щоб знос дроту був рівномірним, потрібно по можливості використовувати всю її довжину. Під час роботи пилки необхідно якомога частіше міняти робочу ділянку дроту новим, перемотуючи її з барабана на барабан. Інакше дріт через зношування зробиться надто тонкою і вийде звужений розпил, в який вже не увійде ділянка дроту з первісної товщиною.
Невеликі дротові пилки можуть бути виготовлені з більш тонкого дроту, натягнутій в лобзику або в звичайній рамної пилки.