SU903134A1

SU903134A1 - Method of working stone surface

Info

Publication number: SU903134A1
Application number: SU802883908A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Кириллович Цокур
Original assignee: Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1982-02-07

Description

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ КАМНЯ(54) METHOD FOR TREATING STONE SURFACE

II

Изобретение относитс к способам обработки камн и может быть использовано дл обработки поверхности при изготовлении декоративных изделий, а также дл термического разрушени резки.The invention relates to stone processing methods and can be used for surface treatment in the manufacture of decorative articles, as well as for thermal destruction of cutting.

Известен способ обработки природного камн , включаюший нагревание обрабатываемой поверхности с последующим охлаждением с помощью сверхзвуковой струи сжатого воздуха и абразивных частиц 1.There is a method of processing natural stone, including the heating of the surface to be treated, followed by cooling with a supersonic jet of compressed air and abrasive particles 1.

Этот способ не обеспечивает возможности обработки поверхности при изготовлении декоративных изделий из камн , так как его операции и их последовательность не обеспечивают направленного трещинообразовани и направлени линии обработки и по глубине глыбы, поскольку операции нагрева и охлаждени осуществл ютс с разрывом во времени, и за это врем разрыва между операци ми тепло, переданное горелкой в зону обработки, успевает распространитьс в смежные зоны, не подлежащие обработке, что при последующем охлаждении приводит к по влению трещин вне зоны обработки и на глубину большую, чем заданна , т. е. этот способ не обеспечивает качества поверхности, необходимого при рельефной обработке поверхности камн . Наиболее близок к предлагаемому способ обработки поверхности камн , включающий синхронное перемещение п тен нагрева и охлаждени по поверхности камн 2.This method does not provide surface treatment in the manufacture of decorative stone products, since its operations and their sequence do not provide directional cracking and direction of the processing line and the depth of the block, since the heating and cooling operations are carried out with a gap in time, and during this time the gap between the operations, the heat transferred by the burner to the treatment zone, has time to spread to adjacent areas that cannot be processed, which upon subsequent cooling leads to the appearance of in the area outside the treatment area and to a depth greater than the target, that is, this method does not provide the quality of the surface required for embossing the surface of the stone. Closest to the proposed method of processing the surface of the stone, including the synchronous movement of the heating and cooling spots along the surface of the stone 2.

Этот способ не обеспечивает точности и производительности при рельефной обработке , так как охлаждающа зона кольцом охватывает пйтно нагрева.This method does not provide accuracy and performance in relief processing, since the cooling zone with a ring covers face-heat.

Экспериментально установлено и следует из теории, что образование трещин проис10 ходит, перпендикул рно от области нагрева к области охлаждени . .При дтом согласно известному способу охлаждающа зона выдерживаетс в форме кольца, охватывающего зону нагрева, что вызывает трещино 5 образование во всех направлени х от п тна нагрева к кольцевой зоне охлаждени . А поскольку, зона охлаждени выходит за пределы зоны обработки, в особенности, когда поперечное сечение обрабатываемого рельефа меньше диаметра п тна нагрева, тре20 щинообразование выходит за пределы обрабатываемого сечени . Кроме того, пространственно посто нное положение зоны охлаждени относительно п тна нагрева.It was established experimentally and follows from the theory that the formation of cracks occurs perpendicularly from the heating region to the cooling region. Then, according to a known method, the cooling zone is maintained in the form of a ring encompassing the heating zone, which causes cracking in all directions from the heating spot to the annular cooling zone. And since the cooling zone goes beyond the treatment zone, in particular, when the cross section of the treated relief is smaller than the diameter of the heating spot, the risk of formation of the drill goes beyond the treated section. In addition, the spatially constant position of the cooling zone relative to the heating spot.

не позвол ет произвести регулировку глубины залегани создаваемого перепада (градиента ) температур, что исключает возможность . регулировани толщины снимаемого, сло , а следовательно не обеспечивает точности обработки по глубине. По известному способу дл охлаждени пользуютс водой, котора нужна в первую очередь дл создани звукоизолирующего колпака. Охлаждающа вода, попав на разогретую поверхность, образует пар, который вл етс посто нной прослойкой между разогретой, охлдждаемой поверхностью и охлаждающей 1зодой, что приводит к резкому снижению коэффициента теплопередачи. Отсюда - слабый эффект охлаждени , малый перепад температур, больщие энергозатраты и мала производительность .It does not allow adjusting the depth of the temperature gradient created, which excludes the possibility. adjusting the thickness of the removed layer, and therefore does not provide the accuracy of processing in depth. According to a known method, water is used for cooling, which is needed primarily to create a sound insulating cap. The cooling water, once on the heated surface, forms steam, which is a constant interlayer between the heated, cooled surface and the cooling chamber, which leads to a sharp decrease in the heat transfer coefficient. This results in a weak cooling effect, low temperature difference, high energy consumption and low productivity.

Цель изобретени - повыщение производительности и качества обработки поверхности природного камн при рельефной обработке .The purpose of the invention is to increase the productivity and quality of surface treatment of natural stone in the relief processing.

Дл$ достижени поставленной цели при обработке поверхности камн способом, включающим синхронное перемещение п тен нагрева и охлаждени по поверхности камн , охлаждение- осуществл ют средой с отрицательной температурой, а п тно охлаждени размещают в пределах границ зоны обработки вне п тна нагрева и перемещают за п тном нагрева или относительно последнего и измен ют рассто ние между центрами п тен нагрева и охлаждени .In order to achieve the goal, when treating the surface of the stone by a method involving the simultaneous movement of the heating and cooling spots on the stone surface, cooling is carried out with a medium with a negative temperature, and the cooling spot is placed within the boundaries of the treatment area outside the heating spot and moved heating or relative to the latter and change the distance between the centers of the heating and cooling spots.

Сущность предлагаемого способа заключаетс в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Производ т местное охлаждение средой с минусовой температурой, перемеща зону охлаждени за п тном нагрева в любом положении влево от п тна нагрева, вправо от п тна нагрева, впереди и сзади п тна нагрева (согласно контуру зоны обработки), а это обеспечивает направленное трещинообразование согласно положению зоны охлаждени и п тна нагрева, т. е. в пределах требуемого направлени обработки, чем достигаютс точность обработки в горизонтальной плоскости и повыщение производительности .Local cooling is performed with a medium with a minus temperature, moving the cooling zone behind the heating spot in any position to the left of the heating spot, to the right of the heating spot, in front of and behind the heating spot (according to the contour of the treatment zone), and this provides directional cracking according to the position of the cooling zone and the heating spot, i.e. within the limits of the desired processing direction, thus achieving horizontal processing accuracy and an increase in productivity.

Охлаждение средой с минусовой температурой обеспечивает получение максимального перепада (градиента) температур при минимальной температуре нагрева поверхности , а направленное трещинообразованне происходит перпендикул рно от области нагрева к области охлаждени .Cooling with a medium with a minus temperature provides for obtaining a maximum temperature gradient (gradient) at the minimum surface heating temperature, and directed to crack formation occurs perpendicularly from the heating region to the cooling region.

Если поперечное сечение паза (фиг. 4) меньще диаметра п тна нагрева, при его обработке диаметр п тна охлаждени выдерживают не более поперечного сечени паза, если оно больще диаметра п тна нагрева (фиг. 3), диаметр п тна охлаждени выдерживают равным диаметру п тна нагрева . Это обеспечивает направленное трещинообразование только в пределах гранидIf the groove cross section (Fig. 4) is smaller than the heating spot diameter, when it is processed, the cooling spot diameter can be no more than the groove cross section, if it is larger than the heating spot diameter (Fig. 3), the cooling spot diameter is equal to the diameter of tna heating. This provides directional cracking only within the granid

зоны обработки, а следовательно обеспечивает точность рельефной обработки в горизонтальной плоскости.. Изменение рассто ни между центрами п тен нагрева и зоны охлаждени обеспечивает регулирование глубины образовани максимального перепада (градиента) температур при минимальной температуре нагрева обрабатываемой зоны. Это создает услови , обеспечи;вающие регулирование толщины, снимаемого сло ,, а следовательно повыщает точность и производительность рельефной обработки по глубине .the treatment zone, and therefore ensures the accuracy of the relief treatment in the horizontal plane. The change in the distance between the centers of the heating spots and the cooling zone provides for the regulation of the depth of formation of the maximum differential (gradient) of temperatures at the minimum heating temperature of the treated zone. This creates the conditions that ensure the regulation of the thickness of the layer being removed, and therefore increases the accuracy and productivity of the relief treatment in depth.

Дл проверки эффективности предлагаемого способа были проведены испытани известного и предлагаемого способов.To test the effectiveness of the proposed method, tests of the known and proposed methods were carried out.

Испытани иллюстрируютс схемамиThe tests are illustrated with diagrams.

расположени п тна нагрева и охлаждени , где Н - п тно нагрева, О - п тно охлаждени , а - зона полезного трещинообразовани и скалывани ; d - зона вредного трещинообразовани . Стрелками указаноthe location of the heating and cooling spot, where H is the heating spot, O is the cooling spot, and is the zone of useful cracking and chipping; d - zone of harmful cracking. Arrows indicate

0 направление движени п тен.0 direction of movement of the spot.

Пример L Обрабатываемую зону каменной глыбы ( нцевский гранит) нагрели пламенем реактивной горелки и одновременно охладили вод ным колпаком, образующим замкнутую круговую охлаждаемую зону.Example L The stone block area being treated (Ntsevsky granite) was heated with a jet burner flame and simultaneously cooled with a water cap forming a closed circular cooled zone.

Затем синхронно передвинули п тно нагреваи круговое п тно охлаждени вдоль обрабатываемой зоны. Скорость перемещени п тна нагрева - до 100 мм/мин, глубина снимаемого сло 3-5 мм. Ширина обраP батываемой строки 30-50 мм. Then, the heating and circular cooling spots along the treated area were shifted in synchronism. The rate of movement of the heating spot is up to 100 mm / min, the depth of the layer being removed is 3-5 mm. The width of the image of the dummy line is 30-50 mm.

Взаимное положение п тна нагрева и п тна охлаждени не изменилось.The mutual position of the heating spot and the cooling spot has not changed.

Исследовани обработанной зоны показали , что за пределами границ зоны обработки трещины вертикальна стенка, огранн5 чивающа выработанную зону, имеет углублени , сколы и глубокие трещины, т. е. трещины и другие дефекты имелись в зоне, по которой перемещалась кругова зона охлаждени , но котора не подлежала обработке (см. фиг. 1) - зона d.Studies of the treated zone showed that beyond the borders of the crack treatment zone, there was a vertical wall, limiting the developed zone, which had depressions, chips and deep cracks, i.e., cracks and other defects were present in the zone along which the circular cooling zone moved, but which did not to be processed (see Fig. 1) - zone d.

Затем эту же поверхность глыбы обра . ботали предлагаемым способом (фиг. 2) с применением местного направленного охлаждени . Дл нагрева использовали известную горелку с подвижно укрепленнойThen the same surface of the cube obra. We used the proposed method (Fig. 2) using local directional cooling. For heating, a known burner with a movably hardened

5 на ее корпусе трубкой дл подачи охлаждающего реагента. За п тном нагрева от реактивной горелки подавали хладоагент в виде струи воздуха, создающей п тно охлаждени с температурой - 10°С. Рассто ние между центрами п тен нагрева и охлаждени составило 40 мм. Процесс трещинообразовани и скалывани имел место только в зоне а. При этом щирина строки составила 30- 50 мм, глубина снимаемого сло 3-5 мм, скорость перемещени п тна нагрева ( скорость обработки) 170 мм/мин. Это позволило уменьщить врем обработки одной строки и повысить производительность обработки поверхности на 30-40%.5 on its body with a coolant supply pipe. Behind the heating spot, a coolant was supplied from the jet burner in the form of a jet of air, creating a cooling patch with a temperature of -10 ° C. The distance between the centers of the heating and cooling spots was 40 mm. The process of cracking and cleaving took place only in zone a. At the same time, the line width was 30–50 mm, the depth of the removed layer was 3-5 mm, the speed of moving the spot of heating (processing speed) was 170 mm / min. This made it possible to reduce the processing time of one line and increase the productivity of surface treatment by 30-40%.

При повышении скорости перемещени до 250 мм/мин глубина снимаемого сло уменьшаетс до 2-3 мм, что позвол ет повысить точность обработки поверхности при высокой производительности и уменьшить объем дальнейших ручных работ по приданию камню требуемой конфигурации.With an increase in the speed of movement up to 250 mm / min, the depth of the layer removed is reduced to 2-3 mm, which makes it possible to increase the surface finish with high productivity and reduce the amount of further manual work to give the stone the required configuration.

Пример 2.. Примен емым в промышленности способом термического разрушени гранита с помош,ью реактивной горелки в глыбе прорезали глубокий паз шириной 50 мм построчным методом, т. е. перемещали горелку вдоль паза многократно. Каждый проход осуществл ли со скоростью 70 мм/мин, глубина снимаемого сло за один проход составл ла 3 мм. Таким образом, паз глубиной 30 мм был прорезан за 10 проходов.Example 2. Using the industrial method of thermally destroying granite with a help of a jet burner, a deep groove 50 mm wide in a row was cut in a block in a block by line-by-line method, i.e., the burner was moved along the groove many times. Each pass was made at a speed of 70 mm / min. The depth of the layer to be removed in a single pass was 3 mm. Thus, a groove with a depth of 30 mm was cut in 10 passes.

Затем прорезали паз указанных размеров предлагаемым способом, т. е. с применением сопутствующего принудительного охлаждени . Дл этого за пламенем горелки (п тном нагрева) на рассто нии 30 мм от него на обрабатываемую поверхность подали хладоагент с температурой - 10°С. Это позволило увеличить скорость проходки до 150 мм/мин даже при прежней глубине снимаемого сло . Врем на прорезку паза сократилось на . Анализ обработанных зон показал, что при обработке по известному способу отклонение по глубине сечени составило 1,5-2 мм, на стенках паза имелось множество тр.ешин и углублений, на верхних кромках - сколы. Паз, выполненный предлагаемым способом, имел отклонение по глубине сечени до I мМ:, трещины в боковых стенках и сколы на кромках отсутствовали.Then, a groove of the indicated dimensions was cut by the proposed method, i.e., with the use of accompanying forced cooling. For this, behind the flame of the burner (heating spot) at a distance of 30 mm from it, a refrigerant with a temperature of -10 ° C was applied to the surface being treated. This made it possible to increase the penetration rate up to 150 mm / min even at the same depth of the layer being removed. The time for cutting through the slot has been shortened by. An analysis of the treated zones showed that when machining by a known method, the deviation in the depth of the cross section was 1.5-2 mm, there were many trunks and depressions on the walls of the groove, and chips on the upper edges. The groove made by the proposed method had a deviation in the depth of the section to I mM: there were no cracks in the side walls and chipped edges.

Пример 3. Поверхность глыбы обработали предлагаемым способом. При этом скорость проходки оставалась посто нной и составила 150 мм/мин. Оставались посто нными также ширина строки и размеры п тен нагрева и охлаждени . Измен ли только рассто ние между центрами п тен нагрева и охлаждени в пределах 20-120 мм. В зависимости от этого рассто ни измен лась также глубина снимаемого сло (см. табл.)Example 3. The surface of the blocks processed by the proposed method. At the same time, the penetration rate remained constant and amounted to 150 mm / min. The row width and the dimensions of the heating and cooling spots remained constant. Only the distance between the centers of the heating and cooling spots in the range of 20-120 mm changed. Depending on this distance, the depth of the layer to be removed also changed (see table).

При обработке глыбы известным способом с Неизменным рассто нием между п тном нагрева и охлаждени со скоростью перемещени 150 мм/мин глубина снимаемого сло составила 2-3,5 мм. Следовательно, изменением рассто ни между п тном нагрева и п тном охлаждени можно добитьс оптимальной глубины снимаемого сло и повысить скорость обработки на 20-40%, не измен параметров горелки и охлаждающего реагента. При этом повышаетс точность обработки благодар меньшему разбросу размера толщины снимаемого сло и регулированию этой толщины до заданных размеров путем изменени рассто ни между п тнами нагрева и охлаждени . Такое регулирование при известном способе невозможно из-за того, что охлаждение осуществл ют круговым п тном, концентрично охватывающим п тно охлаждени , т. е. исключена возможность изменени положени п тен друг относительно друга.When processing a lump in a known manner with a Constant distance between the heating and cooling spot at a speed of movement of 150 mm / min, the depth of the layer removed was 2-3.5 mm. Therefore, by changing the distance between the heating spot and the cooling spot, you can achieve the optimal depth of the layer to be removed and increase the processing speed by 20-40% without changing the parameters of the burner and the cooling agent. This increases the machining accuracy due to the smaller variation in the size of the thickness of the layer being removed and the regulation of this thickness to the specified dimensions by changing the distance between the heating and cooling spots. Such regulation with the known method is impossible due to the fact that the cooling is carried out by a circular spot, concentrically covering the cooling spot, i.e. the possibility of changing the position of the spot relative to each other is excluded.

Пример 4. На аналогичной гранитной глыбе необходимо было прорезать паз с поперечным сечением, меньшим диаметра п тна нагрева. В данном случае (см. фиг. 4) вс последовательность операций и режимыExample 4. On a similar granite block, it was necessary to cut a groove with a cross section smaller than the diameter of the heating spot. In this case (see Fig. 4), the entire sequence of operations and modes

0 аналогичны приведенным в примерах 1-3, а диаметр п тна охлаждени выдерживали не более поперечного сечени паза, что исключало трещинообразование за пределами сечени паза и скалывание его кромок.0 are similar to those shown in examples 1-3, and the diameter of the cooling spot was kept no more than the cross section of the groove, which excluded the formation of cracks outside the section of the groove and the chipping of its edges.

, Таким образом, описанный способ обработки поверхности камн обеспечивает:Thus, the described method of processing the surface of the stone provides:

повышение точности рельефной обработки поверхности в 3 раза за счёт направленного трещинообразовани и регулировани толщины снимаемого сло , достигнутогоimproving the accuracy of the relief surface treatment by 3 times due to directional crack formation and adjustment of the thickness of the layer removed, achieved

0 местным охлаждением в пределах границ зоны обработки;0 local cooling within the boundaries of the treatment area;

повыщение производительности процесса рельефной обработки поверхности декоративных изделий в 2-3 раза за счет увеличени скорости обработки, скорости перемещени горелок и повышени толщины снимаемого сло , за счет регулировани рассто ни между п тном нагрева и п тном охлаждени ;increasing the productivity of the process of relief treatment of the surface of decorative products by 2-3 times by increasing the processing speed, the speed of the burners and increasing the thickness of the layer to be removed, by adjusting the distance between the heating spot and the cooling spot;

позвол ет значительно сократить примед нение ручного труда при изготовлении декоративных изделий из камн путем повышени точности обработки, обеспеченного местным охлаждением в пределах границ зоны обработки средой с минусовой температурой, перемещением зоны охлаждени за п тномallows to significantly reduce the use of manual labor in the manufacture of decorative stone products by increasing the processing accuracy provided by local cooling within the boundaries of the treatment area with a medium with a minus temperature, by moving the cooling zone after the spot

5 нагрева, регулированием изменени рассто ни между центрами п тна нагрева и зоны охлаждени ;5 by adjusting the change in the distance between the centers of the heating spot and the cooling zone;

позвол ет экономить калорийное топливо, т. е. использовать в горелках некалорийное топливо и yмeньшиtь его расход в 2 раза allows you to save high-calorie fuel, i.e., use non-caloric fuel in burners and reduce its consumption by 2 times

0 путем достижени максимального перепада (градиента) температур при минимальном нагреве поверхности, обеспеченного применением местного охлаждени средой с минусовой температурой и изменением рассто 5 - ни между зонами нагрева и охлаждени . .0 by achieving a maximum temperature gradient (temperature gradient) with minimal surface heating provided by the use of local cooling with a medium with a minus temperature and a change in the distance 5 between the heating and cooling zones. .

Надежность способа и возможность его использовани дл рельефной обработки поверхности камн при изготовлении декоThe reliability of the method and the possibility of its use for the relief treatment of the surface of the stone in the manufacture of deco

Claims

Claim

1. The method of processing the surface of the stone, including the synchronous movement of the spots of heating and cooling on the surface of the stone, characterized in that, in order to improve productivity and quality of processing, cooling is carried out by a medium with a negative temperature, and the cooling spot is placed outside the heating spot and moved behind the spot heating or relative to the latter.

2. The method according to π. 1, characterized in that, in order to change the thickness of the layer to be removed, the distance between the centers of the spots of heating and cooling is changed.