Układy technologiczne w zakładach obróbki kamienia

Szczegóły

Opublikowano: poniedziałek, 19, marzec 2007 09:24

Technologia obróbki kamienia

W procesie obróbki kamienia wyróżnia się następujące operacje obróbcze:

- cięcie bloków kamienia na płyty surowe,

- przecinanie i obcinanie płyt surowych na elementy kamienne płytowe o żądanym kształcie

i wymiarze,

- szlifowanie i polerowanie powierzchni,

- nadawanie określonego rodzaju faktury elementom kamiennym,

- operacje pomocnicze: wiercenie otworów, fazowanie, profilowanie

i wykonywanie nietypowych fragmentów elementów kamiennych itp. Do wykonywania wymienionych operacji obróbczych stosowane są następujące maszyny obróbcze: traki kamieniarskie, cyrkularki i frezarki, szlifierko-polerki i inne o mniejszym znaczeniu oraz różnorakiego rodzaju narzędzia kamieniarskie. Zakłady obróbki kamienia charakteryzują się różnorodnym zestawem maszyn i urządzeń oraz bardzo zróżnicowanym asortymentem produkcji. Obecnie dominuje produkcja kamiennych elementów płytowych z przeznaczeniem na okładziny poziome i pionowe. Następną grupę stanowią elementy kamienne budowlane dekoracyjne i konstrukcyjne jak: cokoły, słupki, obramienia okienne, parapety okienne, tralki, stopnie, krawężniki, płyty chodnikowe, kostka itp. Uzupełnienie stanowią elementy kamienne jako części składowe pomników i nagrobków. Surowcem do produkcji kamiennych elementów budowlanych są: granity i sjenity, piaskowce oraz skały węglanowe, czyli marmury, wapienie zbite i lekkie, dolomity i trawertyny. Natomiast inne rodzaje skał jak: gabro, granodioryt oraz niektóre wapienie zbite jakkolwiek przedstawiają dużą wartość pod względem jakości i walorów estetycznych i kolorystycznych, to jednakże na skutek złej bloczności złóż (silnie spękane złoża) nie mogą być eksploatowane na bloki, a tym samym nie mogą być wykorzystane do produkcji kamiennych elementów budowlanych. Do końca lat pięćdziesiątych ubiegłego stulecia podstawowym sposobem cięcia bloków kamienia na płyty surowe było przecieranie na trakach wahadłowych przy użyciu ścierniwa luźnego w postaci piasku stalowego oraz w mniejszym stopniu piasku kwarcowego. Natomiast do obcinania i przecinania płyt surowych, czyli operacji obróbczych nadających ostateczny kształt i wymiar produkowanych elementów kamiennych, stosowano piły tarczowe karborundowe. Dopiero na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych opanowanie produkcji segmentów diamentowych pozwoliło na całkowite zastąpienie mało sprawnych i o niskiej efektywności karborundowych pił tarczowych na diamentowe piły tarczowe. Obecnie w zakładach obróbki kamienia wszystkie frezarki i cyrkularki wyposażone są w piły diamentowe, a piły karborundowe stosowane są jedynie w małych zakładach rzemieślniczych. Opanowanie technologii wytwarzania segmentów diamentowych przyczyniło się także do skonstruowania traków o prostoliniowym ruchu ramy traka i zastosowanie tych wkładek diamentowych do cięcia bloków kamienia na płyty surowe. Obecnie traki diamentowe wyparły całkowicie traki wahadłowe przy cięciu marmurów i wapieni zbitych. W krajach Europy Zachodniej czynione były próby adaptacji tych narzędzi (wkładek diamentowych) i traków prostoliniowych do cięcia skał twardych, czyli magmowych głębinowych jak: gabro, sjenit, granit, dioryt, labradoryt i innych. Jednakże w tym samym czasie skonstruowano i opanowano produkcję wielkośrednicowych pił tarczowych, które z dużym powodzeniem mogą być stosowane zarówno do cięcia skał węglanowych, jak i do cięcia skał twardych i magmowych z dużą zawartością kwarcu. Zaletą pił wielkośrednicowych o średnicy dochodzącej do 5000 mm jest możliwość cięcia bloków nieregularnych i o bardziej zróżnicowanych wymiarach. Szczególne  zalety ujawniły się przy cięciu kamienia o dużej wartości użytkowej i wysokich walorach kolorystycznych i estetycznych, a pochodzących ze złóż, z których nie można uzyskiwać bloków o regularnym kształcie. Stosowanie pił tarczowych o dużej średnicy pozwala na cięcie bloków kamienia o wysokości do 2000 mm i prawie całkowite wykorzystanie ich objętości w przypadku cięcia na cienkie płytki o grubości rzędu 10 - 30 mm.

Układy technologiczne

Pod względem organizacji produkcji w zakładach obróbki kamienia wyróżnia się następujące układy technologiczne: Układ gniazdowy - charakteryzuje się wyodrębnionymi gniazdami, czyli zespołami jednego rodzaju maszyn jak:

- hala traków,

- hala cyrkularek, frezarek,

- hala szlifierek

- hala polerek,

- hala operacji pomocniczych i wykończeniowych

- pomieszczeń jako składowiska - magazyny półproduktu, czyli płyt surowych, elementów częściowo obrobionych oraz magazyn produktów gotowych. Podstawową cechą tego układu jest to, że obrabiany przedmiot w postaci półproduktu po zakończeniu kolejnej operacji obróbczej nie przechodzi do następnej operacji, ale składowany jest na składowisku lub w magazynie półproduktu. W zakładzie z układem gniazdowym prowadzona jest produkcja kamiennych elementów budowlanych o różnorakim kształcie i wymiarze oraz o bardzo szerokim wachlarzu, jeżeli chodzi o ilość, kształt, rozmiar oraz sposób wykończenia. Możliwa jest produkcja egzemplarzy pojedynczych jak również i w seriach o dowolnej długości. Schemat układu przedstawiono na rys. 1.

Linia obróbcza beztrakowa

Po pojęciem  linia obróbcza beztrakowa rozumie się szereg maszyn kamieniarskich  ustawionych w określonym porządku wykonujących na jednakowych przedmiotach wiele operacji obróbczych według z góry ustalonego planu operacyjnego, przy zachowaniu ustalonego rytmicznego przepływu obrabianych przedmiotów na przenośnikach (ruchomych stołach). Przykładem linii obróbczej może być zestaw następujących maszyn kamieniarskich: frezarka wielkotarczowa, czyli trak tarczowy, frezarka, automatyczna szlifierka do płaszczyzn, automatyczna szlifierka do boków, ręczna obcinarka (cyrkularka) poprzeczna.

Rozróżnia się trzy typy linii obróbczych beztrakowych.

Linia obróbcza beztrakowa    Typ  I

W skład linii obróbczej beztrakowej typu I wchodzą następujące urządzenia:

- trak tarczowy do przecinania bloku na płyty - formaki o grubości równej szerokości płyt, które zamierza się uzyskać w dalszym procesie obróbczym,

- rozcinarka (frezarka) wzdłużna wielotarczowa do rozcinania formaków na płyty,

- frezarka - obcinarka poprzeczna,

- automatyczna szlifierko - polerka przelotowa wielogłowicowa,

- automatyczna szlifierka do boków (tzw. boczkarka).

Pierwszym elementem tego układu jest frezarka wyposażona w piłę tarczową diamentową o średnicy powyżej 2500 mm. Najczęściej stosowane są piły tarczowe o średnicy 2700 mm, ale niekiedy średnica piły tarczowej dochodzi do 3500 a nawet do 5000 mm. Przy użyciu tej frezarki, zwanej także trakiem tarczowym, bloki kamienne przecina się na płyty (formaki) o grubości 200 do 500 mm w zależności od zapotrzebowania. Drugim elementem układu jest frezarka wielotarczowa o średnicy pił tarczowych 800 do 1600 mm. Najczęściej stosowana ilość pił wynosi 3 do 5 sztuk. Wymienione frezarki służą do cięcia płyt (formaków) na płyty o grubości 10 - 30 mm i szerokości równej grubości ciętych formaków, czyli o szerokości 200 do 500 mm oraz długości równej długości obrabianego bloku. Trzecim elementem układu jest cyrkularka jedno- lub dwutarczowa o średnicy pił tarczowych 250 - 500 mm. Cyrkularka ta służy do obcinania i wycinania płytowych elementów kamiennych o żądanym kształcie i wymiarze z płyt uzyskanych na frezarce wielotarczowej. Obcięte elementy kamienne podawane są następnie na ruchomy stół (taśmę) szlifierko-polerki przelotowej, gdzie ich górna powierzchnia zostaje wyszlifowana i wypolerowana. Piątym elementem układu może być szlifierko-polerka, tzw. boczkarka, przeznaczona do szlifowania i polerowania krawędzi bocznych obrabianych elementów kamiennych. Schemat układu przedstawiono na rys. 2. 

Linia obróbcza beztrakowa     Typ II.

Linia obróbcza beztrakowa II składa się z następujących maszyn:

- frezarka dwutarczowa (o tarczy pionowej i poziomej)  do wycinania długich formaków bezpośrednio z bloku,

- frezarka - rozcinarka wzdłużna jedno-, dwu- lub wielotarczowa do rozcinania formaków na płyty,

- frezarka - obcinarka poprzeczna,

- automatyczna szlifierko-polerka przelotowa wielogłowicowa,

- automatyczna szlifierko-polerka do boków (tzw. boczkarka).

Pierwszym elementem tego układu jest frezarka o tarczy pionowej i tarczy poziomej do wycinania długich formaków bezpośrednio z bloku. Przy użyciu tej frezarki bloki kamienne przecina się na formaki o określonej szerokości i grubości w zależności od zapotrzebowania. Drugim elementem układu jest frezarka wielotarczowa o średnicy pił tarczowych 1200 do 1600 mm. Najczęściej stosowana ilość pił wynosi 3 do 5 sztuk. Frezarki wielotarczowe służą do cięcia formaków na płyty o grubości 10 - 30 mm i szerokości równej grubości ciętych formaków, czyli o szerokości 200 do 500 mm oraz długości równej długości obrabianego bloku. Trzecim elementem układu jest cyrkularka jedno- lub dwutarczowa o średnicy pił tarczowych 250 - 500 mm. Cyrkularka ta służy do obcinania i wycinania płytowych elementów kamiennych o żądanym kształcie i wymiarze z płyt uzyskanych na frezarce wielotarczowej. Czwartym elementem linii obróbczej jest szlifierko-polerka przelotowa, gdzie obcięte do kształtu elementy kamienne poddawane są szlifowaniu i polerowaniu. Piątym i ostatnim elementem układu jest szlifierko-polerka tzw. boczkarka, przeznaczona do szlifowania i polerowania krawędzi bocznych obrabianych elementów kamiennych. Proces obróbczy tego układu jest następujący: z podstawionego bloku wycina się formaki żądanej grubości i szerokości (najczęściej 300 do 500 mm) oraz długości równej długości obrabianego bloku. Następnie formaki te dostarczane są do cyrkularki jedno- lub wielotarczowej, przy pomocy których wycina się płyty o żądanej grubości. Następnie uzyskane surowe płyty podawane są do frezarki węzła trzeciego, przecinane i obcinane do żądanego kształtu i wymiaru. W ten sposób uzyskane surowe elementy płytowe kierowane są na stół ruchomy szlifierko-polerki przelotowej, gdzie poddawane są szlifowaniu i polerowaniu górnych powierzchni, czyli uzyskują fakturę polerowaną lub tylko szlifowaną w zależności od rodzaju kamienia i życzenia odbiorcy. Przedostatnią czynnością obróbczą jest szlifowanie i polerowanie powierzchni bocznych na szlifierko-polerce tzw. boczkarce. Ostatnią czynnością jest odbiór, pakowanie i odstawa do magazynu wyrobów gotowych.  Rys. 3.

Linia obróbcza beztrakowa    Typ  III

W skład linii obróbczej beztrakowej typu III wchodzą następujące urządzenia:

- frezarka wielotarczowa o kilku tarczach pionowych i jednej tarczy poziomej  do wycinania długich płyt bezpośrednio z bloku,

- frezarka-obcinarka poprzeczna,

- automatyczna przelotowa szlifierko-polerka wielogłowicowa,

- automatyczna szlifierko-polerka do boków tzw. boczkarka.

Pierwszym elementem tego układu jest frezarka o wielu tarczach pionowych i jednej tarczy poziomej  do wycinania długich płyt bezpośrednio z bloku. Pionowe tarcze służą do cięcia pionowego na określoną głębokość, a tarcza pozioma służy do podcinania poziomego, w wyniku czego uzyskuje się wąskie płyty surowe o określonej grubości i szerokości oraz długości równej wymiarowi ciętego bloku.Drugim elementem układu jest cyrkularka jedno- lub dwutarczowa o średnicy pił tarczowych 250 - 500 mm. Cyrkularka ta służy do obcinania i wycinania płytowych elementów kamiennych o żądanym kształcie i wymiarze z płyt uzyskanych na frezarce wielotarczowej ogniwa pierwszego. Trzecim elementem układu jest ruchomy stół szlifierko-polerki przelotowej, gdzie surowe płytowe elementy kamienne poddawane są szlifowaniu i polerowaniu. Następnym i ostatnim elementem układu jest szlifierko-polerka tzw. boczkarka do szlifowania i polerowania powierzchni i krawędzi bocznych płytkowych elementów kamiennych. Schemat układu przedstawiono na rys. 4.

Podsumowanie i wnioski końcowe

Kamień ze względu na swoje walory użytkowe i estetyczne cieszy się bardzo dużym uznaniem jako materiał budowlany i z dużym powodzeniem stosowany jest w tradycyjnym i nowoczesnym budownictwie do zewnętrznego i wewnętrznego wystroju budowli różnorakiego przeznaczenia. Utrzymanie produkcji na poziomie umożliwiającym zaspokajanie istniejącego popytu na kamienne elementy budowlane związane jest z modernizacją zakładów obróbczych i postępu w technologii obróbki kamienia. W ramach postępu technicznego  w technologii obróbki kamienia obserwuje się:

- wzrost znaczenia i zakres stosowania narzędzi diamentowych w obróbce kamienia,

- wprowadzanie nowych konstrukcji maszyn i urządzeń do obróbki kamienia wyposażone w narzędzia diamentowe,

- wprowadzanie automatyzacji i wspomagania komputerowego do projektowania i procesów obróbczych. Wprowadzanie nowych maszyn i urządzeń wyposażonych w narzędzia diamentowe przyczyniło się także do zmian w układach technologicznych co pozwoliło na przechodzenie z układów gniazdowych na układy potokowe w postaci beztrakowych linii obróbczych umożliwiających produkcję masową płytkowych elementów kamiennych. Jednakże stosowanie nowoczesnych maszyn i urządzeń do obróbki kamienia wyposażonych w narzędzia diamentowe, w różnym stopniu zautomatyzowane i ze wspomaganiem komputerowym stawia również przed użytkownikiem wyższe wymagania odnośnie co do obsługi i właściwego doboru parametrów pracy przy obróbce danego rodzaju kamienia.

Praca wykonana w ramach badań AGH.

• « poprz.
• nast. »