Мир самоцветов и драгоценных камней

Когда алмазных пил не было, для резки камня использовали абразивные порошки, например наждак или карбид кремния, которыми «заряжали» стальные диски или полотна. Эти абразивы подавалась к периферии диска в виде жидкой суспензии или шлама – отработанного абразива, смешанного с каменной пылью и охлаждающей жидкостью. Когда стальной диск вращался, частицы абразива захватывались им и царапали камень, вышлифовывая постепенно канавку. Это был очень медленный процесс. Теперь он применяется редко при некоторых операциях.

Конструкция алмазных пил. Использование алмазного порошка известно издавна.

Алмаз применялся как абразивный материал задолго до того, как был найден способ полировки этого самого твердого минерала. В настоящее время почти все камнерезные пилы, которые применяют любители, содержат алмазный порошок. При распиловке крупных блоков, идущих на каменную кладку или изготовление памятников, до сих пор используют большие пилы со свободным абразивом, однако большинство предприятий переходят на алмазные пилы – они пилят гораздо быстрее.

От пил с использованием свободных абразивов алмазные пилы отличаются тем, что абразив в них включен непосредственно в стальной диск. Есть несколько способов закрепления алмаза по периферии диска, и в зависимости от применяемого способа алмазная пила получает то или иное название. Сам диск обычно делают из мягкой стали, есть небольшие диски из бронзы и меди. Пилы диаметром до 100 мм применяют для резки ценных материалов, диаметром 200 мм – для подрезки, пилы до нескольких десятков сантиметров применяют для распиловки камня на пластины и блоки.

В основном любители применяют пилы с дисками из мягкой стали. Они разнообразны по диаметру, толщине, концентрации алмазного порошка и недорогие.

Как закрепляют алмаз на пилах? Для закрепления алмаза по всей периферии диска делают надезы и заполняют их металлическим порошком с равномерно распределенными в нем алмазными частицами. Затем край обкатывают, чтобы надрезы закрыть и сделать его более толстым по сравнению с остальной частью диска. Диск нагревают, чтобы расплавить металлический порошок, в котором находятся алмазные частицы и подвергают пилу правке.

Надрезы на пилах такого типа делают перпендикулярно или наклонно к краю диска. Первые одинаково хорошо работают независимо от направления движения, но часть пил второго типа необходимо вращать в направлении, указанном изготовителем. Однако многие любители переворачивают их, когда считают нужным, и не замечают каких-либо различий в эффективности их работы. В любом случае пилы нужно переворачивать, потому что независимо от аккуратной или неаккуратной эксплуатации одна сторона пилы изнашивается скорее, чем другая, что приводит к отклонению плоскости резания в сторону. Если пилу время от времени переворачивать, то износ ее становится более равномерным, сохраняя тем самым большую точность распиловки.

Для изготовления пил с металлокерамическим ободком алмазный порошок смешивают с металлическим и прессуют в виде тонкого кольца. Затем его нагревают до высокой температуры, пока частицы не сплавятся воедино, и припаивают к металлическому диску.

На практике применяют оба типа пил, но пила с надрезами предпочтительнее, так как дешевле и меньше подвержена повреждениям. Но пилы с металлокерамическим ободком работают ровнее, при аккуратной эксплуатации служат долго и имеют преимущества при выполнении некоторых операций. Эти пилы могут работать в любом направлении, хотя время от времени их нужно переворачивать по описаным выше причинам.

Принцип действия всех алмазных пил одинаков. Камень, которого касается пила, соскабливает с нее металл до тех пор, пока на ее поверхности не появятся частицы алмаза. В этот момент пила начинает резать. По мере «высвобождения» все большего числа зерен алмаза эффективность работы пилы увеличивается. Этот процесс выведения зерен алмаза из металла получил название "вскрытие пилы".

Алмаз – самый твердый из известных минералов, и именно это свойство делает его весьма ценным для резки других минералов, даже таких твердых, как сапфир и хризоберилл. Алмазы ювелирного качества являются наиболее чистыми, но они слишком легко раскалываются и поэтому для распиловки их использовать нельзя.

К тому же они очень дороги. Для абразивных целей используют загрязненные развидности алмаза, которые называют карбонадо. Они более вязкие и поэтому дольше служат. Измельченный и рассортированный по размерам, алмазный порошок продается на караты и может применяться для обдирки, полировки и иных целей. Порошок синтетического алмаза также применяется во всех операциях обработки камня, как и порошок природного алмаза.

КАМНЕРЕЗНЫЙ СТАНОК

Камнерезная пила принципиально ничем не отличается от циркулярной пилы для дерева и в сущности является 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.

Кроме того, 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 здесь надо помнить, что минералы гораздо тверже дерева и поэтому для работы с ними необходимы специальные технические приемы. Исправная 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.

Если размер камня больше 50–70 мм, держать его в руках при распиловке нецелесообразно. Однако камень редко имеет плоскую площадку и не может быть устойчиво установлен на столике пилы. По этой причине 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 контакт с диском.

Таким образом, 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 достаточтно 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.