Obróbka kamienia dla blatów kuchennych

W wyniku obróbki trakowej i kształtowo-wymiarowej otrzymujemy ukształtowany wyrób z kamienia o powierzchniach surowych, najczęściej w fakturach maszynowych: piłowanej lub przecinanej. Faktury te ukazują wyraźne ślady stosowanych narzędzi: równoległe (dla obróbki piłowej) i łukowe rysy (dla obróbki tarczowej). Dla wykorzystania walorów kolorystycznych i użytkowych kamienia poddaje się je obróbce mającej na celu nadanie im odpowiedniej gładkości (szlifowanie i polerowanie) lub przeciwnie- szorstkości (dla nawierzchni placów, schodów). Nowa europejska norma PN- EN 12670 Kamień naturalny. Technologia definiuje i opisuje szereg faktur znanych i stosowanych w polskich zakładach obróbki kamienia oraz wprowadza nowe faktury oraz nazwy niektórych faktur.

Podstawowe rodzaje faktur

⦁faktura wstępnie szlifowana uzyskiwana w wyniku szlifowania ścierniwem karborundowym o ziarnistości F60,

⦁faktura średnioszlifowana uzyskiwana za pomocą ścierniwa karborundowego F. 120,

⦁faktura pełnoszlifowana uzyskiwana za pomocą drobnoziarnistego karborundu F.220,

⦁faktura matowa, stan powierzchni po obróbce tarczą szlifierską o ziarnistości F.400

⦁wysokiej płaskości i dużej gładkości, lecz bez połysku.

⦁faktury szlifowane

Faktura polerowana - wykończenie powierzchni za pomocą tarczy polerskiej lub filcu nadająca jej wysoki połysk.

Faktura woskowana (nowe określenie, dotychczas stosowano nazwy szpachlowanie, żywicowanie):

⦁wypełnienie naturalnych pustek występujących na powierzchni skały za pomocą spoiwa, szlaku, żywic i innych materiałów,

⦁polerowanie powierzchni wyrobu kamiennego połączone z jego myciem.

Faktura wypełniona: wypełnianie naturalnych pustek w powierzchni skały kitem, szpachlówką, szelakiem, żywicami lub innymi materiałami.

Norma przewiduje również faktury otrzymywanie w wyniku różnych technologii obróbki:

⦁faktura piaskowana uzyskiwana przez uderzanie ziarnpiasku lub innych ziarnściernych wyrzucanych z dyszy urządzenia piaskującego,

⦁faktura płomieniowana stan powierzchni uzyskany w wyniku obróbki termicznej skały z użyciem wysokotemperaturowego płomienia,

⦁faktura groszkowana uzyskiwana na drodze udarowej obróbki narzędziem metalowym z piramidkowymi zębami na powierzchni czołowej.

Materiał ścierny czyli ścierniwo

Dla podstawowych technologii obróbki gładkościowej :szlifowania i polerowania stosowane są najczęściej narzędzia pracujące na zasadzie ścierniwa związanego. Ścierniwo luźne stosowane jest wyjątkowo do wyrównywania nierówno przepiłowanych płyt lub kształtowania powierzchni nieforemnych.

Narzędzia szlifierskie i polerskie o różnych kształtach i wymiarach składają się z dwóch podstawowych składników: materiału ściernego (ścierniwa) oraz spoiwa, w którym rozmieszczone są ziarna ścierne.

Podstawowe materiały ścierne stosowane do produkcji ściernic i segmentów ściernych do obróbki kamienia:

DIAMENT - najtwardszy naturalny materiał ścierny o twardości 10 w skali Mohsa. Stanowi główny składnik diamentowych segmentów metalowo-diamentowych do piłowania, cięcia i szlifowania kamienia KARBORUND - węglik krzemu SiC otrzymywany sztucznie przez stapianie czystego kwarcu i koksu w temperaturze 2500-3 0000. Twardość 9, 7 w skali Mohsa. Odmiany: zielony o zawartości minimum 97%, twardszy lecz bardziej kruchy, czarny o zawartości do 95% miększy i mniej kruchy KORUND (Al2O3) - twardy minerał o twardości 90 w skali Mohsa. Doskonały naturalny materiał ścierny, był stosowany przed wprowadzeniem na rynek karborundu do szlifowania granitów i sjenitów oraz piłowania granitu linami helikoidalnymi.

ELEKTROKORUND - sztuczny materiał ścierny wytwarzany z boksytu w piecach elektrycznych. Twardość 9-9,5 w skali Mohsa. Stosowany do produkcji tarcz tnących i narzędzi szlifierskich.

SZMERGIEL - drobnoziarnista skała przeobrażona zawierająca znaczne ilości korundu. W kamieniarce najbardziej znany jest szmergiel z greckiej wyspy Naxos. Był i jest stosowany do ostatecznego szlifowania granitu i marmuru przed polerowaniem.

Własności mechaniczne i twardość nie są jedynymi czynnikami decydującymi skuteczności narzędzia, czynnikami tymi są: ziarnistość (wielkość) ziaren, koncentracja (zagęszczenie ziaren w jednostce objętości) raz rodzaj spoiwa.

Ziarnistość ścierniwa jest ustalana metodą przesiewania przez sita do 53p,m (mikrometrów - dla przypomnienia 1 mikrometr = 1/1000mm), poniżej tej wartości za pomocą sedymentacji (separacji w wodzie).

Oznaczenia cyfrowe oznaczają ile otworów mieści się na umownej jednostce powierzchni sita. Im ziarno jest drobniejsze tym większe jest jego oznaczenie cyfrowe. Ziarna najgrubsze mają oznaczenia 8, 9, 10 najdrobniejsze F800, F1000 i F1200.

oznaczenia wielkości ziarnistości zawarte w opisach faktur szlifowanych.

Spoiwo

Spoiwo jest materiałem, którego zadaniem jest utrzymanie ziaren ścierniwa w ściernicy zapewnienie równomiernego wychodzenia ziaren na powierzchnię narzędzia w miarę zużycia, co nazywane jest samoostrzeniem się narzędzia. Do produkcji narzędzi kamieniarskich stosowane są spoiwa: 

MAGNEZYTOWE - Mg-spoiwo składające się ze szkła wodnego z dodatkiem chlorku magnezowego (cement Sorella), spoiwo mało porowate, wodochłonne i czułe na uderzenia GUMOWE -R- składające się z kauczuku naturalnego lub sztucznego, zwulkanizowanego siarką, spoiwo elastyczne mniej czułe na uderzenia.

METALOWO-SPIEKANE - M - spoiwo formowane z proszków, tlenków i węglików metali; podstawowe spoiwo narzędzi diamentowych.

Doboru ściernic oraz segmentów mocowanych w głowicach szlifierskich dokonuje się w kolejności:

⦁grupa materiałowa (granity, marmury, piaskowce),

⦁ziarnistość stopniowana według przyjętego schematu.

Technika szlifowania

Szlifowanie, czyli stopniowe zmniejszanie nierówności na obrabianej powierzchni wykonywane jest przez dużą ilość ziaren ścierniwa znajdujących się na powierzchni roboczej ściernicy. Pracę tą wykonują segmenty ścierne o coraz drobniejszym ziarnie.

Aby to nastąpiło ziarna te muszą poruszać się ruchem obrotowym a dodatkowo prostoliniowym lub krzywoliniowym względem obrabianej powierzchni.

Okrągła ściernica obracająca się względem pionowej osi.

Największą prędkość mają ziarna znajdujące się na obwodzie natomiast znajdujące się w osi obracają się w jednym miejscu i bez dodatkowego ruchu poprzecznego powodują jedynie miejscowe wycieranie materiału („zacieranie) skutkujące miejscowymi uszkodzeniami na obrabiane] powierzchni.

Szlifierki i polerki do kamienia

Istnieje wiele rozwiązań konstrukcyjnych szlifierek od prostych szlifierek ręcznych do automatycznych szlifierek wielogłowicowych .

Można jednak wyróżnić trzy główne rodzaje szlifierek.

•K. Szlifierki kolankowe Ruch główny, obrót tarczy realizuje silnik z przekładnią pasową umieszczone na dwuprzegubowym ramieniu. Ramię mocowane jest obrotowo do słupa lub ściany. Ruch wodzenia wykonuje szlifierz, który ręcznie prowadzi tarczę lub głowicę szlifierską po powierzchni płyty. Narzędzia wymieniane są ręcznie na ściernice o coraz mniejszej ziarnistości.

•M. Szlifierki mostowe Suport z tarczą lub głowicą szlifierską umieszczony jest na prowadnicach mostu, który przesuwany jest w kierunku prostopadłym do jego długości. Dzięki skojarzonym ruchom suportu i mostu suport przemieszcza się w obrysie stołu roboczego. Ruchem suportu można sterować ręcznie lub wykorzystać ruchy zaprogramowane w układzie sterowania automatycznego (ruch obwodowy, meander wdłużny, poprzeczny i inne). 

•P. Szlifierki przelotowe Schemat najprostszej, jednosuportowej szlifierki przelotowej. Suport szlifierski umieszczony jest na prowadnicach mostu ustawionego prostopadle do osi przenośnika płytowego lub taśmowego niosącego płyty.

Podczas przesuwania płyt na taśmie przenośnika suport wykonuje ruch poprzeczny wzdłuż mostu pokrywając powierzchnię płyty.

Obecnie produkowane są przelotowe szlifierki wielogłowicowe, w których kolejne suporty wyposażane są w diamentowe głowice kalibrujące a następnie ścierne o coraz mniejszej ziarnistości.

Współczesna szlifierka przelotowa szlifująca płyty o  szerokości 2,2 m.

Most ustawiony równolegle do osi przenośnika niesie zestaw suportów, które przesuwane są wspólnie w poprzek taśmy. Każdy z suportów posiada indywidualny napęd oraz układ śledzenia płyt oraz zużycia ściernic. Suporty zasilane są w wodę z rurociągu biegnącego wzdłuż mostu .

Zwróćcie uwagę! Naprzeciw każdego z suportów na długim stole ustawione są kartony z nowymi segmentami ściernymi przygotowanymi do wymiany.

Szlifierka mostowa (M) w wykonaniu półbramowym. Most szlifierki porusza się na szynie przy ścianie oraz torowisku na posadzce. Dzięki temu ułatwiony jest dostęp do stołu roboczego przy zakładaniu i zdejmowaniu płyt. Płyty rozmieszcza się na stole i szlifuje kolejno zmienianymi ściernicami, co skraca czas obróbki. Dla każdej z płyt ustawiane są indywidualnie pola obróbki (b x l).

Szlifierka przelotowa do płyt o szerokości 2 m z mostem podłużnym niosącym 16 suportów. Szlifierki i polerki do krawędzi

Według normy europejskiej EN 12670 i polskiej PN-EN 12670 „krawędź to bok elementu kamiennego, który znajduje się na obrzeżu jego ściany i ogranicza powierzchnię elementu. W szczególności jest to bok elementu kamiennego, którego wymiary są określone przez grubość i wysokość elementu.”

Dla uproszczenia przyjmujemy, że krawędź jest to linia przecięcia się płaszczyzny licowej i bocznej, zaś bok jest powierzchnią wyznaczoną przez krawędzie i grubość płyty.

Obrabiarki do obróbki powierzchni bocznych działają na podobnych zasadach jak szlifierki i polerki do obróbki powierzchni licowych i często określane jako „boczkarki”.

Obróbka powierzchni bocznych, według normy „polega na nadaniu jej ciągłego regularnie ukształtowanego profilu”. Z tego względu do szlifierek do płaskich powierzchni bocznych zostaje włączona duża grupa obrabiarek do profilowania bocznych powierzchni elementów kamiennych.

Obrabiane elementy ustawiane są i mocowane na stole. Wzdłuż stołu przesuwa się na szynach suport ze ściernicą garnczkową, który obrabia po kolei czołowe lub boczne powierzchnie ustawionych na stole elementów. Po wymianie ściernicy na następną, o niższym uziarnieniu cykl obróbki powtarza się od nowa.

Do seryjnej obróbki powierzchni bocznych długich elementów jak parapety i stopnice stosowane są szlifierki przelotowe. Obrabiane elementy przesuwane są na taśmie przenośnika wzdłuż kilkunastu głowic szlifierskich i suportu z tarczą tnącą. Umożliwia to obróbkę powierzchni bocznych fazowanie krawędzi oraz wycinanie rowków.

Suporty narzędziowe

Szlifierki i polerki do powierzchni bocznych wyposażane są w pojedyncze ściernice lub zespoły narzędzi umożliwiających mechaniczne wykonanie profili złożonych z linii prostych łukowych na długości elementu.

Podstawowe rodzaje głowic. Najczęściej stosowaną jest suport z tarczą lub głowicą szlifierską. Umożliwia ona obróbkę powierzchni płaskich oraz fazowanie krawędzi po zmianie nachylenia osi w górę lub w dół. Suport z tarczą tnącą umożliwia wykonanie nacięć i rowków w powierzchni bocznej, licowej i dolnej (również po zmianie ustawienia).

Do wykonania profili okrągłych lub zawierających elementy okręgu stosowane są głowice obiegowe . Dzięki zastosowaniu suportu obracającego się względem osi poziomej przechodzącej przez krawędź obrabianej płyty możliwym jest wykonanie obrysu o nastawionym promieniu profilu. Tą metodą można wykonać profile oznaczone A, B i C (oznaczenia literowe stosowane przez jedną z firm produkującej frezy profilowe).

Pozostałe profile wykonuje się za pomocą diamentowych frezów profilowych, standartowych jak na lub specjalnych, wykonywanych na zamówienie.

Istnieje wiele odmian ściernic karborundowych i diamentowych oraz wiele sposobów ich mocowania na wrzecionach szlifierek. Do tego celu służą tarcze oraz głowice szlifierskie polerskie lub uniwersalne, umożliwiające mocowanie narzędzi szlifierskich i polerskich.

Tarcze szlifierskie stosowane są zarówno w szlifierkach (polerkach) przegubowych, mostowych jak i przelotowych. Mogą mieścić od jednej do kilku ściernic. Woda chłodząca wypłukująca starty materiał najczęściej jest doprowadzana przez oś w części chwytowej.

Głowice szlifierskie różnią się od tarcz konstrukcją: oprócz ruchu obrotowego względem osi głównej umożliwiają dodatkowy ruch obrotowy ściernic rozmieszczonych na jej obwodzie.

Głowice szlifierskie powstały w wyniku poszukiwania coraz wydajniejszych metod obróbki. Ściernica obracająca się względem swojej osi oraz dodatkowo względem centralnej osi głowicy posiada większą szybkość przemieszczania względem obrabianej powierzchni. Umożliwia to szybsze wyrównywanie (niwelację) powierzchni surowych płyt oraz intensywniejsze nagrzewanie powierzchni przy końcowym polerowaniu.

Głowica wielostożkowa wyposażona jest w stożkowe frezy diamentowe obracające się względem swoich osi zbiegających się w centralnej osi głowicy. Zbieżność stożków jest tak dobrana, że w miejscu zetknięcia narzędzia z materiałem prędkość obwodowa jest zbliżona sama.

Głowica z wahliwymi segementami jest najczęściej stosowaną głowicą przy wysokowydajnym szlifowaniu płyt granitowych.

Głowica wyposażona jest w zestaw segmentów w kształcie prostopadłościanu (w gwarze warsztatowej nazywanych „wagonami”) z klinowymi zaczepami na górnej powierzchni.

Po uruchomieniu obrotu głowicy siła odśrodkowa wsuwa segment do uchwytu głowicy i mocuje na drodze klinowania. Podczas pracy segmenty oprócz ruchu obrotowego względem osi centralnej wykonują wahadłowy ruch względem swoich poziomych osi, dzięki czemu zużywają się równomiernie na ich szerokości.

Głowice te są chętnie stosowane ze względu na prosty i szybki sposób wymiany zużytych ściernic. Głowice planetarne były pierwszymi które zostały zastosowane na szlifierkach mostowych i przelotowych, stopniowo wypierając tarcze szlifierskie. Wewnątrz korpusu umieszczona jest tarcza zębata, która obracając się napędza mniejsze kółka zębate obracające wrzeciona ściernic. Najczęściej osie satelitarnych segmentów są równoległe do osi centralnej ; dla zwiększenia wydajności głowice do obróbki zgrubnej osie satelitów wykonywano z niewielką zbieżnością (wtedy zewnętrzne części obwodu ściernic wcinają się intensywniej w materiał pod kątem odchylenia). W głowicach tych wymiana narzędzia wymaga dłuższego czasu (odkręcanie zakręcanie każdego z segmentów oddzielnie)

Inne problemy stwarza mechaniczne szlifowanie i polerowanie powierzchni łukowych, będących wycinkiem koła lub elipsy. Takie płyty mogą być seryjnie wycinane za pomocą traków linowych klasy (xy). Architekci często projektują elewacje złożone z takich właśnie elementów.

Ich mechaniczne wykańczanie umożliwia zastosowanie talerzy przegubowych osadzonych na osi wrzeciona szlifierki za pośrednictwem przegubu Cardana . Umożliwia to dostosowanie się głowicy do kształtu profilu.

Podstawowe procedury szlifowania i polerowania

Sposób szlifowania i polerowania podstawowych rodzajów kamienia (granity, marmury, piaskowce) został wypracowany przez pokolenia kamieniarzy. Wprowadzenie nowych obrabiarek i narzędzi (zwłaszcza diamentowych) zmieniło w istotny sposób wydajność obróbki i jej jakość, lecz podstawowe zasady pozostały niezmienione.

G. Szlifowanie i polerowanie granitu

Technologia stosowana w zakładach rzemieślniczych wyposażonych w szlifierki przegubowe: G1. szlifowanie wstępne - za pomocą ciężkich tarcz żeliwnych obracających się z prędkością 100 obr/min., pod które podsypywany jest kolejno piasek stalowy nr 3, 4, 5, 6 i 8. Po zakończeniu wyrównywania powierzchni staranne spłukanie wodą.

G2. Szlifowanie wtórne- za pomocą lekkiej tarczy o grubości 3-4mm przy 150 obr/min z podsypywaniem karborundu o ziarnistości kolejno 60, 90 i 120.

G3. Polerowanie - za pomocą tarczy filcowej przy 200 obr/min z proszkiem szmerglowym „Naxos” przy minimalnej ilości wody. Dla granitów czarnych stosuje się proszek „Negrin”. Następnie zwiększa się obroty tarczy do 250 obr/min i podaje się proszek polerowniczy „Cynasz” z minimalną ilością podgrzanej wody.

Ziarnistość ściernic podana w normowej definicji faktur została określona na F60, F120, F220 co odpowiada szlifowaniu wtórnemu. W wyniku istotnej poprawy jakości powierzchni płyt surowych mo ż na wyeliminować klasyczne operacje szlifowania wstępnego. M. Szlifowanie i polerowanie marmuru

M1. Szlifowanie - za pomocą tarcz szlifierskich z segmentami karborundowymi o ziarnistości 20-2, obroty 100 obr/min przy dużej ilości wody: kolejne segmenty o ziarnistości 25-35, 60-70, 80-90 i 120-150. Po ostatnim szlifowaniu dokładne spłukiwanie. M2. Gładzenie - szlifowanie krążkiem lub pierścieniem parapitowym (szmergiel Naxos w spoiwie szelakowym) do uzyskania wyraźnego półpołysku. Zmywanie wodą.

M3. Polerowanie - za pomocą tarczy filcowej przy obrotach zwiększonych do 300 obr/min z zastosowaniem cynaszu lub innego proszku polerniczego. Tarcza dociskana mocno do materiału dla uzyskania efektu nagrzania powierzchni przy minimalnej ilości wody.

P. Szlifowanie piaskowca

P1. Piaskowce miękkie - szlifowane były tarczami żeliwnymi z rowkami na powierzchni roboczej, pod które podsypywano piasek płukany o ziarnach 1mm, przy gładzeniu piaskiem drobniejszym 0,2-0,3mm.

P2. Piaskowce twarde (Radków, Mucharz) szlifuje się tarczami lub głowicami wyposażonymi w karborundowe ściernice nerkowe lub pierścieniowe o ziarnistości od 25-35 lub 60-70. Obroty tarczy 100-150 obrotów/min., w warunkach intensywnego wypłukiwania wodą startego materiału.

P3. Polerowanie piaskowca - niektóre gatunki piaskowca twardego mogą przyjmować poler, fakturę tą można uzyskać za pomocą ściernic o ziarnistości 120-220 i większej.

Podane powyżej metody szlifowania i polerowania pokazują właściwą kolejność zabiegów niezbędnych do uzyskania równej i gładkiej powierzchni elementów kamiennych.

Faktury specjalne

Powierzchnia elementu kamiennego może być wykończona za pomocą faktur które można nazwać gładkimi (szlifowanie, polerowanie) lub faktur szorstkich (groszkowanie, płomieniowanie) stosowanych w miejscach zabezpieczających przed poślizgiem. Faktury takie można uzyskiwać również za pomocą urządzeń mechanicznych.

Faktura groszkowana wykonywana jest za pomocą groszkownika, narzędzia o obrysie kwadratowym lub okrągłym, zaopatrzonym na powierzchni czołowej w graniaste zęby. Narzędzie to może być mocowane na młotku pneumatycznym, wysięgniku szlifierki przegubowej lub na przejezdnym wózku przemieszczanym po obrabianej powierzchni.

W zależności od ilości jednocześnie pracujących młotków (do 6 sztuk) mogą być wyposażone we własną sprężarkę lub zaopatrywane w sprężone powietrze z sieci zakładowej.

Ruch główny wykonują groszkowniki uderzając w obrabianą powierzchnię zaś wózek przemieszczany jest ręcznie. W tym przypadku jakość powierzchni (gęstość i głębokość nacięć) zależy głównie od umiejętności i staranności pracownika.

Urządzenia przejezdne są stosowane najczęściej na placach i powierzchniach, na których ułożono płyty zbyt śliskie dla użytkowników.

Przy produkcji fabrycznej płyt o fakturze groszkowanej stosowane są urządzenia wzorowane na przelotowych szlifierkach mostowych. Płyty podsuwane są ręcznie na stołach rolkowych, w rejonie obróbki przechodzą na napędzane stoły rolkowe, które nadają im wymaganą prędkość. Zmieniając prędkość przesuwania płyty i poprzecznego ruchu suportu oraz narzędzie można uzyskać faktury.

Faktura płomieniowana uzyskiwana jest za pomocą strumienia gorącego powietrza wytwarzanego przez palnik. Palnik ten może być prowadzony ręcznie lub zamocowany na suporcie urządzenia.

Urządzenia tego typu czasem wykorzystywane są również do piaskowania powierzchni. Zapylenie i głośność pracy stwarzają istotne zagrożenie dla pracowników i otoczenia. Mogą być stosowane jedynie w zamkniętych, hermetyzowanych komorach piaskowania.

Zagrożenia przy pracy urządzeń do nadawania faktury

Przy pracy szlifierek do kamienia podstawowe zagrożenie stanowią szybko obracające się tarcze i głowice szlifierskie, z których w każdym momencie mogą oderwać się segmenty ścierne. W przypadku szlifierek mostowych i przelotowych dodatkowe zagrożenie stanowią poruszające się mosty, suporty i mosty suportowe. W warunkach intensywnego chłodzenia wodnego istnieje zagrożenie porażenia prądem.

Inne zagrożenia występują w przypadku obrabiarek do wykonywania faktur: możliwość zetknięcia z gorącymi spalinami z palników, możliwość zapalenia się butli z gazem lub zaprószenia oczu przez piasek i lub odpryski kamienia.

Większość obrabiarek (a wszystkie nowe) posiadają fabryczne zabezpieczenia przed wystąpieniem tych zagrożeń.

Należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa wypracowanych w wyniku analizy wypadków zaistniałych przy eksploatacji tych urządzeń:

⦁ Przed rozpoczęciem pracy na nowym dla Ciebie urządzeniu należy dokładnie przeczytać instrukcję obsługi informacji osób obsługujących te urządzenie lub serwisu, w przypadku maszyn nowo instalowanych.

⦁ Do obsługi obrabiarki mogą być dopuszczone tylko osoby znające sposób jego działania, znające sposób wymiany narzędzi w tarczach i głowicach, znające zagrożenia występujące przy jej eksploatacji. 

⦁ Wymiana narzędzi szlifierskich jest możliwa tylko przy unieruchomionych suportach mostach szlifierek mostowych i/lub przelotowych (chyba, że instrukcja obsługi dopuszcza taką sytuację)

⦁ Uruchomienie szlifierki jest dopuszczalne po założeniu fabrycznych osłon na stole lub trasie przenośnika.

⦁ Przy obrabiarkach do płomieniowania przestrzegać zasad bezpiecznego użytkowania butli z gazem (reduktory, szczelność połączeń i samych przewodów).