Камнерезный станок
Камнерезная пила ничем особенно не отличается от обычной циркулярной пилы для дерева и в сущности является довольно простым механизмом. В обеих конструкциях можно видеть почти одни и те же приспособления.
Основными деталями камнерезного станка являются:
- стальной вал или шпиндель, на который крепится диск,
- шкив и клиновидный ремень, соединяющий вал с электромотором,
- а также платформа, или суппорт, куда помещают распиливаемый материал.
К камнерезной пиле нужно иметь емкость с охлаждающей жидкостью для погружения в нее диска при вращении, чтобы пилу охлаждать и вымывать из нее каменную пыль.
Принцип работы камнерезной пилы тот же, что и пилы по дереву, но надо помнить, что минералы гораздо тверже дерева и поэтому для работы с ними необходимы специальные технические приемы, которые нужно изучить. Хорошая алмазная пила режет мягкие минералы со скоростью около 5 мм/мин, а более твердые и вязкие минералы с несколько меньшей скоростью. Пила по дереву проходит то же расстояние за секунды. Поскольку алмазные отрезные диски значительно тоньше и во много раз дороже пил по дереву, с ними нужно обращаться очень осторожно, чтобы избежать заклинивания, изгибания и поломки. К точности изготовления камнерезных пил предъявляются очень высокие требования. Это тонкая техника.
Если размер камня больше 50–70 мм, держать его в руках при распиловке нецелесообразно - неудобно. Но камень - природный материал, поэтому он редко имеет плоскую площадку и не может быть устойчиво установлен на столике пилы. Нужно применять различные зажимы, чтобы они прочно удерживали камень и исключали его проворачивание или дрожание. Зажим крепится к суппорту, скользящему вдоль направляющих к отрезному диску. Камень подается медленно и осторожно, чтобы обеспечить только самый легкий его контакт с режущим диском.
Итак, основными узлами камнерезной пилы являются: шпиндель, на котором крепится отрезной диск; приводное устройство для вращения диска; суппорт с зажимом для камня; емкость для содержания охлаждающей жидкости и станина.
Желающим сделать камнерезный станок своими руками нужно знать, что отрезные диски должны устанавливаться на достаточно толстые стальные валы, чтобы сохранялись жесткость конструкции и точность ее работы под действием прилагаемых напряжений.
Небольшие диски (диаметром до 100 мм) могут хорошо работать на валах диаметром 12 мм, хотя предпочтение следует отдавать валам диаметром 15 мм. Для дисков диаметром до 400 мм необходим диаметр валов 18–25 мм. Конец вала может быть меньшего диаметра, если остальная часть имеет соответствующий диаметр.
Диски с обеих сторон закрепляются фланцами, чтобы обеспечить жесткость и равномерность их вращения. Тонкие диски требуют больших фланцев, нежели диски потолще. Для диска диаметром 112 мм следует использовать фланцы диаметром 75 мм; для дисков в 200 мм – фланцы 37–50 мм; для 300–400 мм – фланцы 75 87 мм. В некоторых случаях, когда требуется, например, пропилить тонкие прорези с большой точностью, фланцы могут лишь на 12 мм не доходить до края диска.
Вал пилы снабжается подшипниками, чтобы обеспечить легкое и точное вращение. Долговечными являются шариковые подшипники, которые необходимо применять. Пила с шариковыми подшипниками сохраняет точность после очень многих часов работы с камнем, что обеспечивает прямой срез и длительную работоспособность отрезного диска.
В некоторых пилах используют подшипники скольжения, но пилы с такими подшипниками быстро теряют точность в работе, если к концам валов прилагаются значительные усилия. Валы начинают вибрировать, теряется точность распиловки. Поэтому в большинстве современных пил применяются только шариковые подшипники.
Большинство подшипников, конечно, нуждается в смазке, особенно подшипники скольжения, в которых тонкая пленка масла помогает центрировать вал и предотвращать трение.
Сегодня разработаны несколько типов подшипников, которые обходятся вообще без смазки или же требуют ее изредка. В некоторые шариковые подшипники смазка закладывается при их изготовлении, и в дальнейшем они уже не требуют заправки благодаря наличию сальников. Эти подшипники защищены от попадания абразивного порошка, который быстро выводит из строя подшипники других типов.
Ухода не требуют и подшипники скольжения из пористой бронзы. Бронза в них пропитывается маслом, обеспечивающим смазку в течение многих дней.
Нужно помнить, что вал любого камнережущего оборудования независимо от его типа, должен быть жестким и не прогибаться, а подшипники любой конструкции должны обеспечивать точность вращения – тогда распиловка камня будет проходить без затруднений.
Суппорт и зажимные устройства станка являются следующими по важностями деталями после отрезных дисков и шпинделя. Они служат для удерживания и подачи камня к отрезному диску. Современные станки снабжены массивными суппортами и зажимами, которые позволяют легко и точно манипулировать камнем от небольшого размера (5–7 см) до крупного – 30 см.
Для зажима камня из соображений прочности обычно используют металлические губки, но их внутреннюю поверхность обычно облицовывают кусками твердого дерева, из-за упругости которого происходит лучший захват камня. Cуппорт скользит или катится вперед по направляющим, которые отрегулированы таким образом, чтобы обеспечить продвижение суппорта на определенное расстояние. Самым важным требованием, предъ являемое к любому камнерезному станку, является то, чтобы суппорт скользил или катился строго параллельно плоскости отрезного диска. Если этого нет, то при распиловке камней большого размера диск будет тереться о камень и изгибаться.
Подача суппорта в простых станках осуществляется за счет тяжести груза, прикрепленного к тросику, который перекинут через блок и соединен со скользящим суппортом, движумся в сторону отрезного диска. Мастер включает мотор и руками двигает суппорт так, чтоб началась распиловка камня. Когда глубина разреза достигнет 12 мм или более, грузу дают возможность тянуть суппорт. Масса груза регулируется в зависимости от размера распиливаемого камня.
Подобная конструкция имеет недостатки.
Так как большинство обрабатываемых камней бывает неправильной формы, поперечное сечение их меняется, т. е. местами они будут шире, а местами уже. Следовательно, и груз должен быть то тяжелее, то легче. Поэтому, если распиловке не уделять постоянного внимания, то будет трудно регулировать массу груза. Если груз будет достаточно тяжелым, то отрезной диск, попадая на тонкие сечения будет испытывать вредное для него повышенное давлени и быстро придет в негодность. Если же выбрать массу массу груза, рассчитывая на тонкие сечения, то это затянет распиловку толстых сечений.
Другим недостатком конструкции является то, что в конце распиловки, когда поперечное сечение камня внезапно сужается и скорость отрезного диска из-за уменьшения сопротивления резко возрастает, оставшийся кусок камня часто обламывается и на пути отрезного диска остается зубчатый выступ, который при дальнейшем продвижении диска не срезается, а налезает на него, что вызывает изгибание диска в форме тарелки. А изогнутый диск в дальнейшей работе становится все более криdобоким, и наконец, деформация достигает таких размеров, что дальнейшая распиловка оказывается невозможной и диск приходится выбрасывать, даже если на нем осталось много неиспользованного алмаза.
Но зато такие станки недороги, так как у них нет сложного механизма подачи, и, если мастеру-любителю знакомы указанные недостатки, он, эксплуатируя пилу с соответствующими предосторожностям, может получать хорошие результаты.
Из механических способов подачи суппорта особенно часто используется винтовая подача и подача с применением груза регулируемой массы.
При винтовой подаче используется длинный вал с нарезкой, который проходит через суппорт или соединяется с ним посредством ходовой гайки. При вращении отрезного диска вал медленно вращается и передвигает суппорт вперед. В некоторых станках предусмотрены различная скорость вращения вала и, следовательно, возможность регулировать скорость подачи суппорта. Большие сечения или вязкий материал, например нефрит или халцедон, требуют минимальных скоростоей подачи.
Мягкие материалы (кальцитовый оникс или змеевик) можно пилить с более высокими скоростями подачи. Ценной особенностью некоторых станков с механической подачей является наличие муфты сцепления, которая не допускает заклинивания диска в камне в случае, если скорость резки камня отстает от скорости его подачи.
Зажимные устройства
Точные зажимы дают возможность отрезать пластины толщиной до 1,5 мм или блоки толщиной до 100 мм.
Охлаждающие жидкости камнерезных станков
Камнерезный станок обязательно должен быть снабжен ванной с жидкостью, через которую при вращении будет проходить отрезной диск. При распиловке камня выделяется много тепла. Это тепло, а также каменная пыль, образующаяся при резке, должны отводится. Но жидкость нужна еще как смазка, уменьшающая трение диска о камень. 
Жидкости, применяемые при распиловке камня, называются охлаждающими.
Однако охлаждение не единственная их цель. Удобно пользоваться легкими, почти бесцветными маслами, которые применяют в авторемонтных мастерских, а также керосином, к которому добавляют обычное моторное масло в пропорции 1–2 части масли на 10 частей керосина.
Можно использовать и дизельное топливо.
Дизельное топливо и керосин – огнеопасны. Лучше всего их держать вне дома или помещения, где обрабатывается камень, и не проливать их на пол. Пол под станком нужно покрыть материалом, с которого легко стереть пролитую жидкость, а маслянные тряпки выбрасывать в безопасное место.
Для распиловки камня можно применять водомасляные эмульсии, которые применяют при обработке металла на метеллорежущих станках. Однако они могут способствовать возникновению коррозии деталей станка, даже если их тщательно обтирать и чистить.
Поэтому производители камнеобрабатывающих станков требуют не применять в работе эмульсии и воду.
С хорошими результатами в качестве охлаждающей жидкости применяют антифриз, применяемый в автомобилях в качестве незамерзающей жидкости. Он медленно испаряется, не воспламеняется и почти не имеет запаха.
Занимаясь распиловкой камней, необходимо иметь под рукой ведро или таз с раствором моющего средства для отмывания отрезанных пластин от излишков масла.
При больших масштабах распиловки должен быть ящик с опилками для поглощения избытка масла, при этом нужно позаботиться о противопрожарной безоспасности.
Тряпки, применяемые для удаления масла, нельзя хранить в закрытых контейнерах, так как они могут самовоспламениться. Охлаждающие масла легко проникают в камень, поэтому их нужно быстро удалить, чтобы как можно меньше загрязнить художественный и ювелирный материал.
Бирюза, варисцит и другие пористые минералы впитывают масло очень быстро, поэтому перед распиловкой их нужно выдержать несколько дней в воде, которая заполнит поры и предотвратить проникновение масла.
На дне поддона образуется шлам из тонких частиц каменной пыли, который нужно периодически удалять. Для того, чтобы шлам плотно осел на дно поддона, несколько дней пилой не пользуются. Затем жидкость над шламом осторожно сливают и при желании используют поврторно. Поддон тщательно очищают, наливают в него очищенное масло и добавляют порцию свежего, чтобы довести уровень жидкости до соответствующей отметки. По правилам, отрезной диск должен погружаться в жидкость на глубину не более 6 – 12 мм.
Многие камнерезные пилы устроены таким образом, что бак не только служит емкостью для охлаждающей жидкости, но и является конструктивным элементом, несущим шпиндель и суппорт. Тогда бак обычно делают из толстого стального листа, сваривая места соединений.
В станках другого типа бак изготавливают из тонкой листовой стали и вставляют в деревянный ящик, который служит основой всей конструкции станка. Важно, чтобы он был жестким, так как он является опорой для суппорта и шпинделя с отрезным диском и обеспечивает их строго определенное расположение относительно друг друга.
Независимо от того, является станок самодельным или изготовлен промышленностью, он должен стоять вертикально и прочно на своем основании.
Шум и вибрацию можно значительно снизить, подложив под опоры станка войлок или губчатую резину. Для станка можно изготовить и специальную подставку из досок, лучше всего сечением 60 х 120 мм.
Станку необходим защитный кожух, который бы задерживал брызги масла при вращении отрезного диска и возвращал его в бак. Кожухи делают из металла, пластмасс.
При конструировании самодельного камнережущего станка нужно знать, что главным в нем является шпиндель – место монтажа отрезного диска и суппорт, подающий к диску камень. Опорой для обоих узлов служит бак для охлаждающей жидкости, который должен обеспечивать неизменность расположения этих узлов относительно друг друга при распиловке. Бак лучше всего изготовить из листовой стали толщиной 3 мм, сваривая места соединений. Но можно сделать и из досок или толстой фанеры (12 мм), облицевав изнутри листовым металлом, спаянным в местах соединений. Если такой бак сделать хорошо, он ничем не уступит баку, сделанному из металла.
Шпиндель крепится к боковой стенке готового бака с помощью болтов и шайб.
Если стенки бака сделаны из дерева, применять нужно большие шайбы, чтобы дерево не продавливалось, а болты не расшатывались. Зажим для камня можно сделать из бруска твердого дерева сечением 60 х 120 мм, на одном конце которого в качестве шарнира приделана обычная дверная петля. Камень зажимается с помощью длинных болтов с барашковыми гайками. Так как в продольном направлении петля двигаться не может, возникает необходимость не один раз переставлять камень в зажиме. Но если поперек бака закрепить кусок трубы, вдоль которой скльзит втулка, соединенная с этим бруском рычагом, то можно отрезать сразу несколько пластин, не переставляя камень в зажиме.
Для изготовления станка понадобятся также двигатель мощностью около 0,25 кВт, клиновидный ремень и защитный кожух. Заднюю стенку кожуха делают из металлического листа, а боковые и переднюю стороны закрывают полосками ткани, которые можно поднимать, для наблюдения за распиловкой камня.
Готовый станок и мотор устанавливают на общем основании, подложив под них листы губчатой резины или войлока для уменьшения шума и вибрации.
Станок для резки и шлифовки камня можно собрать на базе электрического точила или электрического сверлильного устройства. У такого устройства два выхода вала, один – оснащенный патроном (суппортом), другой наждачным кругом или специальной планшайбой с алмазным или иным покрытием. Мощность устройства 0,25 кВт, частота вращения 2800 об/мин.
Для обработки камня можно применять и другие электодвигатели в дипазоне мощности от 0,25 до 0,5 кВт и частоте врадения от 1500 до 3000 об/мин.
Подставкой под станок может служить ящик с откидной крышкой. Станок крепится к крышке болтами. Откидная крышка позволяет при некоторых операциях устанавливать станок в наколонное положение.
К ящику со стороны патрона крепится приставной стол. Его высота регулируется, чтобы можно было работать режущими кругами различных диаметров.
На приставном столе установлена направляющая планка, выполненная из дюралюминиевого уголка 30 х 30 мм. Сбоку установлено защитное ограждение режущего круга. По столу и защитному ограждению проведена серединная черта, которая помогает ориентировать камень при резке.
Для звукоизоляции станка дно ящика-подставки и опоры приставного стола обиваются резиной или войлоком.
Под приставкой стола станка ставят поддон с водой для охлаждения режущего круга. Для уменьшения трения в воду можно добавить мыльный раствор. Второй поддон для воды устанавливают под планшайбой.
Самодельные камнерезные станки могут быть улучшенной необычной конструкции. Главное - соблюдать технику безопасности при работе с камнем.