Чем обрабатывают камень. Алмазные инструменты

В наши дни можно строить только предположения о том, каким инструментом обрабатывали такие твердые породы как гранит, мрамор, кварцит и габбро-диабаз древние мастера. Их работы поражают точностью исполнения деталей и высочайшим качеством финишной обработки, однако, трудно даже представить себе сколько труда требовалось вложить в каждое изделие.

С середины XX века, с появлением алмазного инструмента, трудоемкость обработки существенно снизилась, а ее скорость, точность и качество значительно выросли. Сегодня каждый гранитный завод оснащен оборудованием, станками и инструментом для распиловки, сверления отверстий, шлифовки и полировки камня, в которых используются синтетические алмазы. Благодаря исключительной твердости (максимальные 10 ед. по шкале Мооса) и высокой теплопроводности (до 2300 Вт/м К) они прекрасно выдерживают любые режимы обработки.

Технические алмазы и инструмент

К категории технических относят как природные алмазы, геммологические характеристики которых (чистота и цвет) не дотягивают до ювелирного качества, так и алмазы, полученные искусственным путем. При этом первые составляют более 80% общемировой добычи натуральных алмазов, а доля вторых в общем количестве технических алмазов составляет до 90%.

Существенным преимуществом синтетических алмазов является возможность «программирования» их свойств в ходе выращивания монокристаллов, что позволяет целенаправленно производить алмазы для нужд определенной категории заказчиков (промышленности). Использование алмазов в инструментах с истирающимися частями значительно снижает их износ и повышает качество обработки, что особенно важно при прецизионной обработке материалов.

Основную роль в изготовлении такого рода инструментов играют алмазные порошки, состоящие из кристалликов синтетических алмазов. Назначение конкретного инструмента определяется величиной кристаллов – более крупные предназначены для распила или грубой обработки камня, мелкие – для тонкой шлифовки и полировки.

Канаты алмазные

Ярким примером применения современных технологий могут служить канатные машины для алмазной резки – сегодня практически ни один блочный гранитный карьер не обходится без их использования. Алмазные канаты представляют собой абразивный расходный инструмент, в котором на многожильном стальном тросе крепятся втулки или кольца, изготовленные путем последовательного нанесения гальваническим методом слоев никеля и алмазного порошка. Такой инструмент обладает высокой износостойкостью, а значит, и большим ресурсом.

Добытые с использованием канатных машин блоки гранитные имеют ровные грани, не требуют дополнительной обработки и характеризуются низкой (природной) трещиноватостью, что в совокупности снижает их себестоимость и повышает продажную цену.

Диски

Более широкое распространение среди инструментов для распиловки природного камня получили алмазные диски различной конструкции. Сплошные и сегментные диски небольшого диаметра изготавливают методом горячей допрессовки – нанося на инструмент (отрезные диски) слой из смеси алмазов со связующим, разогревая его и помещая под пресс для окончательной формовки. Используются такие диски как в ручном инструменте, так и в различных станках, например, окантовочных, которые позволяют выпускать большой ассортимент изделий:

плиты мощения из гранита;

гранитный бордюр;

тротуарная плитка;

пиленая гранитная брусчатка;

подоконники;

ступени для лестниц.

Для производства больших дисков отдельные сегменты сначала прессуют в специальных формах из смеси алмазов и металлических порошков, а затем, после разогрева в азотной среде, запекают под давлением. Сборка такого диска происходит путем закрепления сегментов (используется лазерная сварка) на сплошной или сваренный из нескольких пластин диск из высококачественной стали. Изготовленные таким способом диски могут достигать диаметра в 3,5 м и позволяют распиливать даже самые крупные и твердые блоки габбро и гранита.

Коронки и сверла

Алмазные коронки и сверла служат инструментом для проделывания глухих или сквозных отверстий в гранитных и мраморных плитах. Для сверления более твердых пород используют сегментные коронки или сверла, для мягких – изготовленные гальваническим способом. Для сверления глухих отверстий рекомендуется применять алмазные кольцевые сверла, которые начиная с диаметра 12 мм и более показали себя исключительно эффективными.

При массовом производстве для сверления отверстий в камне инструмент следует закреплять в штативе, что существенно повышает точность обработки и увеличивает ресурс алмазного инструмента. Также важно правильно выбрать инструмент для работы с алмазными сверлами – лучше всего использовать перфораторы (если в них имеется возможность отключения ударного режима) или тяжелые дрели (в режиме сверления).

Фрезы

Обширный класс алмазного обрабатывающего инструмента для камнеобработки представлен фрезами. Разнообразие конструкций, методов их изготовления и форм в полной мере отображает их целевое назначение и соответствие обрабатываемому материалу. Фрезы используются как при работе с ручным электроинструментом (углошлифовальные машины), так и в фрезеровальных станках, кантофрезерах, станках с ЧПУ, мозаично-шлифовальных машинах. Основные направления использования фрез:

• фрезерование;
• профилирование;
• обработка кромок и торцов;
• гравировка;
• шлифовка и полировка поверхностей.

Здесь использование алмазных покрытий также зарекомендовало себя наилучшим образом. Хороший отвод тепла не позволяет алмазным сегментам прогорать, что увеличивает ресурс инструмента, а высокая твердость алмазов, в сочетании с правильно выбранным связующим материалом, позволяет с одинаковой легкостью обрабатывать как относительно мягкие, так и очень твердые горные породы.