Для производства художественных изделий с резьбой по камню мастера камнерезы используют селенит, белый ангидрит, цветной рисунчатый камень.
Техника изготовления камнерезных изделий заключается в токарной обработке, рельефной резьбе и гравировании.
Изделия мастеров и художников отличаются обобщенностью и условностью форм, а также тонким умением использовать определенную технику для выявления природных свойств и расцветки камней. Так, например, декорирование поверхности изделий небольшими порезками создает игру светотени. В тематике изделий преобладают изображения животных, рыб, фигур людей. Многие изделия сделаны по сказочным мотивам и преданий.
Мастера изготовляют письменные приборы из камней разных цветов и оттенков, пудреницы, туалетные коробочки, светильники, миниатюрную скульптуру.
В современном творчестве мастеров, продолжающих традиции уральских камнерезов, заметно сказываются старинные формы и орнаменты, которые получают новое звучание.
На некоторых предприятиях художественных изделий производят камнерезные работы из гипсового камня, кварцита и талькохлорита, стараясь максимально использовать фактуру и окраску камня, применяя неглубокую орнаментальную порезку. Часто для отделки мастера используют металл. Отделка из металла красиво оттеняет гладкую полированную поверхность пестрого по рисунку камня.
Для некоторых изделий характерно сочетание в одном изделии различных камней.
Здесь прослеживается традиция старых уральских мастеров, широко использовавших мозаичное искусство. Многие такие изделия отличаются поэтичностью образов и статичностью форм.
Для многих предприятий, таких как, например, "Русские самоцветы" материалом для изделий служат камни твердых пород – орлец и яшма различных расцветок. Из этих и иных материалов изготовляют вазы, шкатулки, ювелирные украшения из серебра с вставками из уральских поделочных камней.
Ювелирно-гранильные предприятия изготовляют из различных драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней (бриллиантов, изумрудов, сапфиров, аметистов, аквамаринов, бирюзы, малахита, лазурита, яшмы, нефрита и других), из синтетических камней с дополнениями из золота и серебра изготовляют различные ювелирные украшения: броши, кольца, медальоны, браслеты и др. Некоторые из них изготовлены комбинацией металла и камней. Например, ажурные звенья браслета чередуются со вставками камня: в брошах – это лента с зернью или накладной филигранью и вставками из камня. Отличительной особенностью изделий является строгость и простота геометризованных форм и ритмическое повторение орнамента филигранного рисунка.
Художественные изделия Алтайского края.
Производство художественных изделий из камня в Алтайском крае возникло в конце XVIII века. В 1786 году была основана первая шлифовальная фабрика – мельница.
Колывановская императорская шлифовальная фабрика была открыта позднее, в начале XIX века. Она выпускала чаши огромных размеров, парадные блюда, столешницы и другие изделия для украшения царских цворцов. Кроме того, изготовлялись заготовки для Петергофской гранильной фабрики. Производство мелких изделий декоративного характера и утилитарных вещей относится к концу XIX – началу XX века.
В настоящее время для производства художественных изделий из камня используют твердые камни, например, серый и белый гранит, ревневскую зеленоволокнитую и сургутную яшму, нефрит, камни средней твердости – серо-фиолетовые порфиры, воскресенский, ороктайский мрамор, желто-розовый кварц, а также мягкие камни, например белорецкие кварциты и др. Из них изготовляют различные украшения, вставки в ювелирные изделия, шкатулки, вазочки, памятные медали и сувениры различных размеров.
Многие художественные изделия из камня богато орнаментированы.
Архангельские художественные изделия. Архангельский завод камнерезных изделий был основан в 1952 году. Материалом для изделий служат местные породы твердого и мягкого камня. Из твердых поделочных камнй архангельские мастера применяют агат различных оттенков, из мягких – белый ангидрит, талькохлорит темно-зеленых оттенков, а также различных цветов и оттенков светлый гипс.
Кроме изделий из перечисленных материалов, мастера обрабатывают серпентин, своеобразно используя эффекты черно-зеленой полированной и светлой шероховатой поверхности камня. Техника изготовления состоит в токарной обработке, объемной и рельефной резьбе, гравировке.
Для архангельских изделий характерна северная тематика: ненцы, их труд, быт, исторические памятники (Соловецкий монастырь и др.).
Изделия нижегородских и иных мастеров российских регионов.
Нижегородские мастера вырабатывают изделия из селенита, кальцита, гипсового камня, применяя токарную обработку, объемую и рельефную резьбу, гравировку.
Мастера-камнерезы изготовляют художественно и технически качественные изделия. Это бытовые предметы, фигурки животных, декоративные изделия, подарочные изделия и др. Многие мастера используют гипсовый камень от бело-розового до темно-бурого цвета, кальцит от светло-желтого до темно-коричневых тонов, серозеленый талькохлорит.
На юге России мастера изготовляют различные изделия из твердых пород камня, таких как орлец, кавказский агат. Художники и мастера работают над умением выявить рисунок и цвет камня, придать изделиям выразительность и особую декоративность. Большое место в работе мастеров занимают декоративные вазы из белого и розового камня самых разнообразных форм.
ХУДОЖЕСТВЕНННАЯ ОБРАБОТКА ТВЕРДОГО КАМНЯ
РЕЗАНИЕ КАМНЯ
Обработка поделочных камней – одно из древнейших ремесел человека. Драгоценные камни широко использовались и используются для украшений. Минералы, которые идут на изготовления поделок, различных изделий, украшающих нашу жизнь, называют поделочными камнями, Четких границ между драгоценными и поделочными и облицовочными камнями нет. На выставках мастеров и любителей обработки камня можно встретить высокохудожественные изделия, изготовленные из простого строительного камня, не представляющего, казалось бы, никакой ценности. Однако ценность этих изделий – во вложенном труде и сотворенной красоте.
В чем начало искусства обработки поделочного камня?
В большинстве случаев каменное сырье почти не пригодно для непосредственной обработки, если оно предварительно не разрезано на достаточно мелкие куски. Поэтому для подготовки сырья к обработке любители камня используют несколько типов алмазных пил, крепя их в станке, конструкция которого зависит от размеров разрезаемых камней и конкретной цели распиловки.
Самые большие пилы применяются для распиловки камня на пластины или блоки, пилы меньшего размера – для распиловки на на пластины и подрезки; маленькие пилы употребляют для распиловки ценного материала, чтобы свести отходы к минимуму.
Многие, видя работу алмазной пилы, удивляются: как это она может пилить камень, если на ней нет острых зубьев. Когда человек проводит пальцем по краю диска, то не чувствует ничего, кроме незначительной шероховатости. Дело в том, что пилит не сам диск, а мельчайшие невидимые частицы алмаза, расположенные по краю диска. Алмазная пила представляет собой тонкий диск с мелкими алмазами по краю. Теперь с помощью алмазной пилы обработкой камня стали заниматься сотни тысяч любителей, а не несколько сот мастеров, как это было раньше.
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.
Диски с обеих сторон закрепляются фланцами, чтобы обеспечить жесткость и равномерность их вращения. Тонкие диски требуют больших фланцев, нежели диски потолще. Для диска диаметром 112 мм следует использовать фланцы диаметром 75 мм; для дисков в 200 мм – фланцы 37–50 мм; для 300–400 мм – фланцы 75 87 мм. В некоторых случаях, когда требуется, например, пропилить тонкие прорези с большой точностью, фланцы могут лишь на 12 мм не доходить до края диска.
Вал пилы снабжается подшипниками, чтобы обеспечить легкое и в то же время точное вращение. Долговечными являются шариковые подшипники, которые, если есть такая возможность, необходимо применять. Пила с шариковыми подшипниками сохраняет точность после многих часов работы, что обеспечивает прямой срез и длительную работоспособность отрезного диска.
В некоторых пилах используют подшипники скольжения, однако пилы с такими подшипниками быстро теряют точность в работе, если к концам валов прилагаются значительные усилия. Валы начинают вибрировать, теряется точность распиловки. По этим причинам в большинстве современных пил применяются только шариковые подшипники.
Большинство подшипников нуждается в смазке, особенно подшипники скольжения, в которых тонкая пленка масла помогает центрировать вал и предотвращать трение.
В настоящее время разработаны несколько типов подшипников, которые обходятся вообще без смазки или же требуют ее изредка. В некоторые шариковые подшипники смазка закладывается при их изготовлении, и в дальнейшем они уже не требуют заправки благодаря наличию сальников. Эти подшипники защищены от попадания абразивного порошка, который быстро выводит из строя подшипники других типов.
Ухода не требуют и подшипники скольжения из пористой бронзы. Бронза в них пропитывается маслом, обеспечивающим смазку в течение многих дней.
Нужно помнить, что вал любого камнережущего оборудования независимо от его типа, должен быть жестким и не прогибаться, а подшипники любой конструкции должны обеспечивать точность вращения – тогда распиловка камня будет проходить без затруднений.
Суппорт и зажимные устройства являются следующими по важностями деталями после отрезных дисков и шпинделя. Они служат для удерживания и подачи камня к отрезному диску. Современные станки снабжены массивными суппортами и зажимами, которые позволяют легко и точно манипулировать камнем от небольшого размера (5–7 см) до крупного – 30 см.
Для зажима камня из соображений прочности используют металлические губки, но их внутреннюю поверхэность обычно облицовывают кусками твердого дерева, из-за упругости которого происходит лучший захват камня. Cуппорт скользит или катится вперед по направляющим, которые отрегулированы таким образом, чтобы обеспечить продвижение суппорта на определенное расстояние. Самым важным требованием, предъ являемое к любому камнерезному станку, является то, чтобы суппорт скользил или катился строго параллельно плоскости отрезного диска. Если этого нет, то при распиловке камней большого размера диск будет тереться о камень и изгибаться.
Подача суппорта в простых станках осуществляется за счет тяжести груза, прикрепленного к тросику, который перекинут через блок и соединен со скользящим суппортом, движумся в сторону отрезного диска. Оператор включает мотор и руками двигает суппорт так, чтоб началась распиловка камня. Когда глубина разреза достигнет 12 мм или более, грузу дают возможность тянуть суппорт. Масса груза регулируется в зависимости от размера распиливаемого камня.
Подобная конструкция имеет следующие недостатки. Так как большинство обрабатываемых камней бывает неправильной формы, поперечное сечение их меняется, т. е. местами они будут шире, а местами уже. Следовательно, и груз должен быть то тяжелее, то легче. Поэтому, если распиловке не уделять постоянного внимания, то будет трудно регулировать массу груза. Если груз будет достаточно тяжелым, то отрезной диск, попадая на тонкие сечения будет испытывать вредное для него повышенное давлени и быстро придет в негодность. Если же выбрать массу массу груза, рассчитывая на тонкие сечения, то это затянет распиловку толстых сечений.