Съвременна обработка на естествен камък Естественият камък от древността до днес се използва широко както като строителен материал, така и като суровина за изработване на декоративни изделия за украса на вътрешни и външни пространства - градини, паркове и площади. Новите методи за обработка на камък позволяват от него да се получат не само здрави и практични, но и изключително оригинални и стилни продукти, заемащи водеща позиция в интериорния и екстериорния дизайн.
текст Вела Динкова
Съвременната каменообработваща промишленост използва различни технологии за производство на материали от естествен камък, които се разделят на две големи групи – механични и термични.
Механичните методи като отцепване, рязане, ударно разрушаване са най-разпространени. При разцепване се получава материал с релефна или плоска повърхностна структура. Първата е резултата от цепене по периметъра на лицевата повърхност на камъка с чук и длето-секач или пневматичен чук. В процеса на разцепване може да се придаде релеф с различна дълбочина. Ако се използва машина за цепене – секачка, релефът може да не е много дълбок или повърхността да е почти плоска, стига машината да е с подбран за постигане на такъв ефект режещ механизъм. При цепенето може да се получи и хълмиста повърхност, която се характеризира с наличие на равномерно разпределени вдлъбнатини и възвишения. Това се постига с инструменти за цепене на камък като шпунт и тесен скалпел или машина за цепене – секачка. При специфично разцепване на камъка може да се получи и гофрирана повърхностна структура. Характерно при нея е наличието на паралелни бразди с височина на релефа от 0.5 до 3мм. Този ефект се получава при третиране на скални материали със средна твърдост със стъргателна машина с гребенчати резци. Ако се цели получаване на груба скалиста повърхност с неравномерни вдлъбнатини и възвишения с височина 50-200мм, се използват клинове, които се забиват в предварително направени дупки, или се прибягва до машини за цепене с армирани ножове.
Както стана ясно, с машините за цепене на камък може да се получи различно изразен релеф в зависимост от механизма им на цепене.
Рязането е най-разпространеният начин за механична обработка на естествен камък. За него се използват машини с праволинейно движение на режещата рама. Това са циркуляри (с режещи дискове), машини с режещи стоманени въжета и банцигови ленти. Получава се груба повърхност с бразди с дълбочина от 1 до 5мм. Банциговите ленти са стоманени и чугунени или комбинирани с диамантни режещи повърхности. Циркулярите имат все по-широко приложение при рязане на скални материали с различна твърдост. Те предоставят възможност за два начина на рязане на камък - чрез диамантни дискове и циркулярно рязане с дискове с резци. Машините, използващи стоманени въжета, позволяват рязане на камък с различна твърдост в три разновидности: с помощта на абразив, с диамантно-стоманени въжета и със стоманени въжета, армирани с твърдосплавни шайби. С използване на абразивен материал при рязането на камък може да се подчертае декоративната повърхност на материала, т.е. да се получи допълнителен релеф, докато рязането с армирани пластини дава по-гладка повърхност. Машините за рязане на камък се предлагат в много разновидности, съчетаващи различни технологии. Могат да са мобилни (ръчни) и стационарни. Много от стационарните машини за рязане на камък имат възможност за настройване на ръчен или автоматичен режим на работа. Предлагат се във варианти или с движеща се глава или с подвижна шейна. Повечето съвременни модели предлагат рязане по три начина – чрез плъзгане на главата, чрез вертикалното движение или под ъгъл от 45 градуса. Все по-широко се използват електрическите циркуляри с водно охлаждане. Различните модели показват вариации в мощността, ротационната скорост, диаметъра на диска, дълбочината на рязане, профила на диска и цената. Ножовите триони също се предлагат във варианти за рязане с диамант, система за охлаждане с вода, възможност за настройване на необходимото количество вода, водоструйно рязане, разнообразен дизайн и различни цени.
Шлифоването на естествения камък е също много важен етап от обработката, особено за облицовъчни материали. Извършва се с разнообразни модели шлайфмашини, като една част от тях са предназначени за работа с материала преди неговото използване в строителството или декорирането, а други дават възможност за полиране на вече поставен материал, например на каменна настилка. Шлайфмашините работят с абразивни дискове с различна твърдост и релеф. Сред тях има както твърди, атака и еластични разновидности, повечето изработени от диамантен прах, тъкан, метал. Съществуват и фибродискове, дискове тип четка и т.н. Шлифованата повърхност се характеризира с равномерна грапавина с разлики в релефа до 0,5мм височина. Този тип обработка е подходяща предимно за светли типове естествен камък, тъй като при тъмните предизвиква неестетична промяна в цвета. Ако целта е получаване на огледален блясък, се извършва фино шлифоване и обработка с полираща паста на основата на калай и хром. За обработка на страничните ръбове се използват кантообработващи фрези, които работят с аналогични абразивни дискове.
Термичната обработка на естествен камък се прилага предимно при материали предназначени за облицовка на фасади, подове, външни настилки и стълби, където се цели постигане на специфичен ефект на разтопена повърхност. Така се постигат определени цветове и шарки върху камъка. За целта се използват термогазоструйни апарати.
Нова ера във високотехнологичните решения
Най-модерната технология за обработка на естествен камък е чрез CNC (Computer Numerical Control) центрове, т.е. машини с ЦПУ (Цифрово Програмно Управление). Те са предназначени за рязане на плоскости, обработване на ротационни детайли, изрязване на резби, оформяне на изображения, гравиране на фигури върху цилиндрични, челни, конусни и ротационни профилни повърхнини на материали от естествен камък. Обикновено това са циркуляри за рязане на плоскости и фрези за гравиране на повърхности и изрязване на отвори. Цифровото програмно управление на движенията при тези машини се свежда до управление на движенията на шейни, работни маси и валове, върху които се поставят заготовките и режещите или гравиращите инструменти. В съвременните системи с ЦПУ производствения процес от начало до край е високо автоматизиран с използване на Computer Aided Design /Computer Aided Manufacturing системи, известни като CAD/CAM програми. По тези програми се създава софтуерен продукт, който се зарежда в машината с ЦПУ, след което той се тълкува и от него се извличат команди, необходими за експлоатацията и получаването на точно определен продукт. Тъй като всеки отделен компонент, може да изисква използването на редица различни инструменти - свредла, триони и други, съвременните машини често съчетават множество инструменти, които в процеса на работа се сменят автоматично. Има и машини с външен контролер и робот или оператори, които движат компонентите на машината. И в двата случая за производството на всеки детайл се преминава през сложна поредица от стъпки, която е високо автоматизирана и именно това гарантира производството на продукт, точно съвпадащ с оригиналния CAD дизайн. Така чрез компютърна система от изходния скален материал се създават 3D механични структури, които могат да служат като облицовка, украса, орнамент и т.н.
Съществуват и CNC рутери (ротационни гравиращи машини, фрези), които са с по-малка работна площ, като някои са оборудвани с вакуумна маса за по-обемни и тежки обекти. И тук има модели със система за автоматична смяна на инструментите, особено полезна при изработката на по-сложни детайли. Вертикалните машинни центрове, обединяват в един производствен цикъл фрезерната машина с ЦПУ и автоматичната смяна на инструменти.
Сред съвременните методи за рязане и гравиране на естествен камък, широко използвани в днешните CNC системи са лазерните и абразивните водоструйни. Лазерните машини са един изключително модерен вариант за обработка на естествен камък чрез лазерен лъч. Използват се за рязане, гравиране, обработка на повърхността, пробиване на дупки. Лазерната технология се прилага все по-широко, благодарение на нейната голяма точност и висока производителност. Лазерът навлиза перпендикулярно на материала и го реже (или гравира) по оста на лъча. ЦПУ позволява да се получи информация за елементи от всякакво ниво на сложност и гарантира крайно високо качество. Много от моделите са с Digital Signal Processor (DSP) процесор за цифрова обработка на сигнали. С лазерно гравиране върху камък чрез CNC център може да се получи изображение с резолюция по-висока от 600 пиксела на сантиметър и с 256 нюанса на сивото (при работа с черен гранит). Това е буквално фотореалистично изкуство, отпечатано върху камък. При гравиране на букви, тъй като системата е компютъризирана, можете да избирате всеки шрифт, който поискате.
Абразивното водоструйно рязане (water jet cutting) на камък е също силно застъпено в CNC системите. И при него могат да се изпълнят много сложни апликации. Така че водоструйните CNC центрове могат да се разглеждат като свързващия елемент между художествения свят в архитектурното проектиране и неговото материализиране в промишлена среда. Предимствата на този тип рязане и обработка са много – върху обработвания материал няма вибрации, той не се загрява и производствения процес се съкращава. Тези машини работят на принципа на насочване на голям обем абразивна водна струя с голяма скорост (налягането е над 10MPa) през малък отвор с диаметър няколко милиметра. Това съсредоточаване на частици в малка работна площ води до ерозиране на материала, в следствие на което се получава разрез, отвор или изображение. Ако водната струя се съчетае с електрохидравличен ефект (пулсация на струята от 300 до 3000 импулса в минута), създадената кинетична енергия може да въздейства на скален материал със всякаква степен на твърдост.
В промишлената декоративна обработка на естествен камък достойно място заема и ултразвуковото въздействие в абразивна среда. Този процес на третиране е сравнително бавен, но се характеризира с висока точност. В каменообработващата промишленост ултразвуковите колебания се използват за разкриване на естествените шарки на отрязани плочи без полиране. Особено ефективна е ултразвуковата обработка на отрязани и грубо шлифовани плочи във водна среда. Ултразвуковото поле обезпечава отделяне на повърхностния слой на камъка чрез кавитация, при което материалът получава по-ясен цвят и по-изразени шарки. С ултразвуковата обработка върху камък могат да се получат релефни изображения с различна степен на сложност. Това става с метални инструменти, които имат огледално изображение на това, което се цели да се постигне. Много разпространено напоследък е и вибрационното рязане. Това е ударно-силово рязане, което се основава на колебателните движения на режещите инструменти с амплитуди 1,5-2,0мм и честоти 30-50Hz. В термо-механичната обработка много активно се използват и термореактивни газови горелки от бензиново-въздушен и керосиново-кислороден тип. Те се използват за изготвяне на архитектурно-строителни детайли. С използването на подобни апарати се повишава производителността, подобряват се условията на труд и се намалява себестойността на продукта. За получаване на облицовъчен материал за стълби, бордюри, алеи се използва високочестотна обработка с честоти до 20MHz. Обработката на естествен камък с такива високи честоти все повече се усъвършенства и има голяма перспектива. Едно изключително оригинално решение за третиране на камък е плазменото въздействие върху кристалната структура на материала. За целта се използва плазмотрон, образуващ струя със скорост 1000м/сек и температура 2400°С, която има силата да реже камък с различна твърдост.
Всички тези съвременни методи на обработка на естествен камък се съчетават с най-новите разработки на CNC системите, които благодарение на CAD/CAM програмите, гарантират бързина и прецизност на производствения процес, както и оригиналност и качество на произведения продукт.18/11/2010 |
