Спосіб визначення оброблюваності каменю

1. Спосіб визначення оброблюваності каменю, який включає обробку зразків каменю абразивним C2 2 (19) 1 3 (34 циклів випробувань), а також те, що він не пристосований для багатьох твердих видів природного каменю (яшма, кварц та інших), показники стирання яких не перевищують 0,1г/см2. При проведенні випробувань таких матеріалів карбід кремнію або кварцевий пісок сам піддасться зносу, що не дозволяє встановити цей показник. Крім того дані, які отримані за допомогою сухого тертя з застосуванням вільного абразиву, не відповідають реальним умовам обробки природного каменю, особливо тих його видів, які можливо обробляти виключно за допомогою алмазного інструменту. Відомий найбільш близький за технічною суттю до способу, що заявляється, спосіб визначення оброблюваності гірських порід і штучного каменю [Деклараційний патент. 63487 А. Україна (UA), МПК7 B28D1/00, С04В41/00, В28D1/00, Опубл. 15.01.2004, Бюл. №1, 2004p.], який передбачає обробку зразків каменю абразивним інструментом при постійній величині зусилля питомого притискання цього інструменту до досліджуваного зразка, яку оцінюють по часу заглиблення алмазного відрізного круга в зразок на обумовлену величину (від 0,005-0,015 до 0,0025-0,075D), вимірювання технологічної продуктивності алмазної обробки каменю, за якою визначають оброблюваність каменю, причому стабільність властивостей круга забезпечують регулярною правкою перед кожним розпилюванням та вимірюванням. Даний спосіб дає можливість вимірювати продуктивність обробки каменю алмазним інструментом на технологічних операціях, пов'язаних з його розпилюванням, але не дає можливості оцінювати продуктивність на основних технологічних операціях (шліфування та формоутворення), які також виконуються алмазним інструментом та займають провідне місце в загальному циклі виготовлення виробів із каменю. Крім того даний спосіб не дає можливості точного вимірювання продуктивності технологічного процесу. Це пов'язано зі складністю точного визначення величини заглиблення відрізного круга в зразок, а також тим, що проведення правки круга перед випробуванням кожного зразка не визначено конкретними параметрами, а саме часом роботи круга до вимірив, часом правки круга та співвідношенням часу правки до часу обробки. Відсутність таких даних може призвести до викривлення результатів вимірів. В основу винаходу покладено завдання такого удосконалення способу вимірювання оброблюваності каменю, при якому забезпечується можливість визначення оброблюваності на операціях пов'язаних зі шліфуванням природного каменю та формоутворенням виробів з нього, що значно розширює технологічні можливості процесу визначення оброблюваності, а також підвищення точності процесу. Це завдання забезпечується тим, що в способі визначення оброблюваності каменю, який включає обробку зразків каменю абразивним інструментом при постійній величині зусилля питомого притискання цього інструменту до досліджуваного зразка каменю, вимірювання технологічної продуктивності алмазної обробки каменю, за якою визначають оброблюваність каменю (k), згідно винаходу тех 90330 4 нологічну продуктивність оцінюють по об'єму зносу досліджуваного зразка каменю відносно об'єму зносу еталонного каменю при обробці його шліфувальним інструментом із стабілізованим зносом, а оброблюваність каменю k визначають за наступним співвідношенням: k=QE/QД, де QЕ - технологічна продуктивність обробки еталонного каменю; QД - технологічна продуктивність обробки досліджуваного зразка каменю, при цьому як еталонний камінь приймають мармуровий онікс; обробку зразків каменю шліфувальним інструментом здійснюють при зусиллі питомого притискання інструменту до досліджуваного зразка 0,6КПа, а результати вимірювання технологічної продуктивності оцінюють в розрахунку на путь тертя 1000м; процес визначення оброблюваності здійснюють при стабілізації зносу інструменту з використанням змащувально-охолоджувальної рідини. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними результатами, які досягаються внаслідок її реалізації, полягає у наступному. Завдяки вимірюванню технологічної продуктивності по загальному обсягу зносу зразка при обробці його шліфувальним інструментом досягається можливість визначити оброблюваність каменю, наблизити результати вимірювання до реальних особливостей процесу шліфування природного каменю та формоутворенню виробів з нього, що в свою чергу надасть можливість більш точно обирати алмазний інструмент, назначати технологічні режими процесу шліфування, та визначати необхідні норми продуктивності праці на операціях шліфування та формоутворення виробів. Використання загальноприйнятого при шліфуванні зразків значення тиску 0,6КПа, а також перерахунок продуктивності на 1000м тертя дає можливість співставити умови проведення випробувань та оцінки шліфування природного каменю з аналогічними випробуваннями будівельних матеріалів, наприклад бетонів, а також штучного каменю та кераміки при їх стиранні із застосуванням вільного абразиву у вигляді карбіду кремнію, або кварцевого піску та металевої (чавунної) шайби. Використання для проведення випробувань шліфувального інструменту із стабілізованим зносом, а також змащувально-охолоджувальної рідини (води) приводить до наближення умов випробування продуктивності та умов виробництва і, як наслідок, до зростання точності вимірювання. Спосіб проілюстровано кресленням, де представлено загальну схему реалізації даного способу. Схема включає: зразок каменю 1, оправку 2, трафарет 3, палець 4, алмазну шайбу 5, кулачки фіксації шайби 6, поворотний стіл 7. Пропонований спосіб обробки здійснюється таким чином. Зразок каменю 1 розміщений в трафареті 3 оправки 2 встановлюється на алмазну шайбу 5, яка кріпиться кулачками 6 на столі 7, який обертається навколо своєї осі з потрібною регульованою кутовою швидкістю ω. Потрібне зусилля притискання регулюється та передається за допомогою 5 пальця 4. Положення центру оправки 2, в якій розташований зразок 1 відносно осі обертання інструменту 5 та поворотного столу 7 регулюється. Для досліджень були вибрані деякі види природного напівдорогоцінного та декоративного каменю, які використовуються для виготовлення декоративно-художніх виробів, результати досліджень оброблюваності шліфування яких приведені в таблиці, наведеній нижче за текстом. Зразки виготовлялись розмірами 100×100×20-30мм, випробування продуктивності шліфування проводилось для сторін розміром 100×100мм. Експерименти виконувались на шліфувальнополірувальному верстаті ЗШП-320, який широко використовується в каменеобробній промисловості, в якому передбачена можливість регулювання зусилля притискання зразка та кутової швидкості обертання, встановленої на ньому алмазної шайби. Питомий тиск зразка до шайби встановлювався рівним 0,6КПа, кутова швидкість обертання дорівнювала 97об/хв. Алмазна спеціальна шайба мала такі характеристики: АП Ø150 АС 400 1000/800 МО4, яка завдяки високій міцності та крупній зернистості алмазів забезпечувала випробування зразків в найбільш жорстких умовах. Вказана шайба до проведення випробувань була притерта на еталонному матеріалі (кварці) впродовж 15 годин, що призвело до стабілізації її зносу на рівні 510мг/час. Як змащувально-охолоджувальну рідину використовували воду, об'єм витрат якої складав 1,5-2,0 літри на годину. Кожен зразок оброблювали упродовж 30 хвилин, що забезпечувало шлях тертя 1000м. Продуктивність шліфування оцінювалась виходячи з різниці у вазі зразків до та після випробувань: ΔΜ=Μ-М1; ΔV=ΔΜ/ρо де: М, М1 - вага зразка до та після випробувань; ΔΜ, ΔV - зміна ваги та об'єму зразків; ρо - середня щільність кожного зразка. Комп’ютерна верстка А. Рябко 90330 6 Середній шлях тертя за хвилину роботи при проведені випробувань дорівнював: LСХ= ×dC×ω, де: dC - середній діаметр тертя, який залежить від положення осі зразка відносно осі інструмента, LCX - шлях тертя за хвилину; ω кутова швидкість обертання шайби. Час, за який зразок пройде путь тертя, який дорівнює 1000м, може бути знайдений так: ТИ=1000/LСХ=30хв. Таким чином технологічна продуктивність обробки дорівнювала Q=2ΔV [см3/год]. Оброблюваність знаходилась виходячи з залежності k=QЕ/QД, де: QЕ, QД - технологічна продуктивність обробки еталонного та дослідного зразків, відповідно. Вибір як еталонного зразка мармурового оніксу (Карлюківського, Казахстан) пов'язано з тим, що в його хімічному складі відсутні такі компоненти як оксид кремнію, які підвищують міцнісні властивості каменю. Таким чином він є найлегше оброблюваним. Значення оброблюваності різних видів природного каменю наведені в таблиці. Таблиця № з/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Підписне Найменування каменів Оброблюваність Мармуровий онікс. (Казахстан) Мармур. Каррара. (Італія) Офіокальцит. (Росія) Мармур. Вердесерано. (Куба) Мармур. (Вердегватемала) Серпентеніт. (Росія) Лиственіт. (Росія) Лабрадорит. (Головинський. Україна) 1,0 1,6 3,1 4,1 5,5 6,3 8,1 8,4 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601