ЧПУ-станки для обработки камня: разновидности технологий и перспективы отрасли

Современный рынок автоматизированного оборудования хорошо насыщен. Его многообразие включает ряды функциональных перерабатывающих комплексов и универсальных машин для различного производства. Особую нишу занимают ЧПУ-станки для обработки камня. Потому что продукция камнеобрабатывающей отрасли остаётся востребованной в строительстве, архитектуре, технической сфере и художественной резке. Сегодня камнеобработка уже не та что 300, 100 или 50 лет назад. В настоящее время её базируют цифровые технологии. Они привносят концепции высокой производительности, максимальной степени автоматизации, энергоэффективности и экономии материалов. Кроме числового программного управления (CNC) мировой рынок предлагает развёрнутый ассортимент станков с разными видами операционных инструментов: от прочной стальной пилы до высокотемпературной плазменной горелки, а также шлифовальные и полировальные машины.  

Виды ЧПУ-станков для камнеобработки

Эволюция камнеобработки претерпевала значительные изменения и усовершенствования на протяжении долгого времени. Сначала камнерезные работы выполнялись вручную с использованием простых инструментов, таких как молотки, долота и пилы. Но подобные операции были трудоёмкими и требовали от человека большого мастерства. С появлением электричества стали разрабатываться электроинструменты, которые упростили процесс обработки камня. Среди них дисковые пилы, шлифовальные машины и дрели. Электрифицированный инструмент заметно повысил эффективность и точность производства.

С развитием цифровых технологий, во второй половине 20 века, начали разрабатываться станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они получили масштабное распространение на предприятиях с 1970-х гг., в свете 3-й индустриальной революции. Четвертая промышленная революция происходит прямо сейчас. Инженеры и разработчики предлагают рынку ЧПУ-станки с подключением к интернету и полным автоматизированным процессом обработки камня с использованием заданных программ. Почти каждая современная машина оснащена инновационными элементами управления, среди которых:

• Устройство ЧПУ (УЧПУ).
• Управляющая программа (УП).
• Серводвигатели и шаговые двигатели.
• Исполнительные приводы (гидравлические, шаговые).
• Рабочие инструменты (пила, лазерный излучатель, плазменный источник и т.п.).

Перечисленные решения значительно повысили точность, скорость и повторяемость обработки камня. Помогают им в этом разнообразные сенсоры и камеры для обнаружения рабочих зон, определения форм и размеров, а также алгоритмы машинного зрения для точного расположения инструментов. Всё это позволяет производить камнерезные работы с минимальным вмешательством оператора.

Эволюционировали также инструменты. Сегодня всё чаще встречаются CNC-станки с технологиями лазерной, водоструйной, термогазоструйной и плазменной резки, а также механической шлифовки и химической обработки поверхности. Ниже рассмотрим 5+1 наиболее распространённых видов машин.

1. ЧПУ-фрезерные станки

Машины оснащаются реверсным шпинделем, который способен вращаться и перемещаться по координатам X, Y и Z. Для обработки здесь используются стальные фрезы с алмазным напылением и без. Такие станки применяются для создания трёхмерных форм и рельефа, перфорации и резьбы, пазов и других операций с поверхностью камня (натурального и искусственного). Для работы потребуется изображение в цифровом виде, созданное на компьютере в программе ArtCam и других. Фрезерные CNC-станки по камню бывают:

• Мостовыми.
• Портальными.
• Консольными.

Наличие числового программного управления в конструкции позволяет точно настроить все условия обработки, среди которых: скорость вращения фрезы, глубина нажатия, стартовые точки и другие параметры. Довольно часто фрезерные станки оснащаются гравировальным инструментом, поэтому представлены на рынке в категории – фрезерно-гравировальные. На фото фрезерно-гравировальный станок по камню SD-2430C

2. ЧПУ-гравировальные станки

Эти станки похожи на фрезерные, поскольку могут быть оборудованы реверсивным шпинделем с точечным фрезерным инструментом. А некоторые модели оснащаются более современным инструментом для гравировки – лазерным излучателем СО2. Оба вида этих машин используются для создания декоративных узоров, текстов и изображений на поверхности камня. На фото станок для гравировки по камню YD-3020II

3. ЧПУ-резательные станки

Резательные станки с ЧПУ оборудуются режущим инструментом, который быстро и ровно разделяет каменные глыбы и блоки на куски необходимых размеров. В зависимости от применяемой технологии раскроя, такие станки могут быть оснащены разными видами пил.Поэтому в каталогах производителей или дилеров они классифицируются по типу режущих технологий на такие, как:

• Баровые. В качестве рабочего инструмента здесь используются цепные пилы.
• Дисковые. Оснащаются твёрдосплавными дисками, в т.ч. с алмазным напылением.
• Канатные. В качестве рабочего инструмента используют гибкие стальные канаты Ø 5-15 мм различного типа: абразивные, алмазные, твёрдосплавные.
• Штрипсовые. Оснащаются полосовой (ленточной) пилой, длиной 3-4 м и толщиной 4-5 мм. По типу конструкции эти станки бывают горизонтальными и вертикальными.
• Лазерные. В качестве рабочего инструмента здесь используется лазерный излучатель СО2. Правда в основном такие станки предназначены для резки искусственного камня или керамики, поскольку обладают неглубоким резом 5–20 мм.
• Плазменные. Режут камень с помощью ионизации инертных газов при высоких температурах (около 5000°С) c их превращением в низкотемпературную плазму (до 30000°С). Плазморезы легко справляются с материалами толщиной до 55 мм.
• Гидроабразивные. Используют энергию водяной струи под высоким давлением смешанной с абразивным мелкодисперсным порошком. Тонкая, меньше 1 мм в диаметре, разогнанная до сверхзвуковых скоростей, такая струя способна с лёгкостью резать материалы любой твёрдости – гранит, бетон, керамику, габбро-диабаз.

4. ЧПУ-шлифовальные станки

Эти станки оборудованы различными шлифовальными инструментами, которые могут выполнять операции: абразивной обработки по удалению дефектов поверхности и неровностей кромок, а также для полировки. В качестве материалов здесь применяются алмазные шкурки и губки, гибкие шлифовальные круги, полировальные пасты и порошки. С их помощью производители получают ровный по краям камень, блестящего гладкого вида с лицевой стороны.

5. Многофункциональные обрабатывающие центры

Обрабатывающий центр с ЧПУ – это универсальная машина для обработки и формирования изделий из камня с использованием компьютерного управления. Работают с высокой точностью и скоростью с гранитом, мрамором, кварцем и другими. Оснащаются различными инструментами в базе, среди которых: фрезы, шлифовальные и полировальные площадки, специальные насадки для сверления и гравировки. Поэтому могут выполнять все ключевые операции:

• фрезеровка;
• гравировка;
• полировка;
• сверление;
• резка.

Этот тип оборудования снискал широкое применение в производстве мебели и элементов интерьера из камня, таких как столешницы, панели стен, ванные комнаты, камины и др.

6. Станки для сканирования камня

Сканер для камня – это программируемый аппарат для сканирования текстуры панелей из природного или искусственного камня. Оснащаются камерами с высоким разрешением и ЧПУ для отображения, кодирования и хранения фотографий (система связывает общую информацию: материал, цвет, толщина, размер и т.п.) Отсканированные изображения выглядят ярко и естественно (соответствуют истинным цветам), с чёткими текстурами и точным расположением узоров. Это позволяет покупателю выбрать плитку или панели из камня через интернет в каталоге продавца.

Виды ЧПУ-станков по типу конструкции

Виды камнеобрабатывающих станков с ЧПУ по конструкции и назначению могут быть классифицированы как стационарные, мобильные и передвижные.

Стационарные ЧПУ-станки. Устанавливаются на подготовленной бетонированной площадке и не могут быть перемещены без значительных усилий. Используются в производственных помещениях на крупных фабриках для серийной или массовой обработки камня.

Мобильные ЧПУ-станки. Имеют свободу перемещения и могут использоваться для обработки камня в разных местах: в помещениях и на открытых площадках. Конструкция таких машин может быть оборудована колёсами и выдвижными упорами (винтовыми, гидравлическими). Перемещают мобильные станки на прицепах или платформах. Чаще всего их используют в строительных проектах или на строительных площадках, где требуется обработка камня на месте.

Передвижные ЧПУ-станки. Обладают наибольшей гибкостью и мобильностью. Оснащаются колёсным или гусеничным шасси. Иногда самоходным. Поэтому легко перемещаются с одного места на другое. Часто используются в строительстве монументов или на площадках, где требуется обработка камня под различными углами и ориентациями. В зависимости от назначения могут быть оснащены дополнительными устройствами и механизмами, такими как автономная система питания или гидравлическая система, для облегчения процесса обработки камня.

Особенности и перспективы камнеобрабатывающей отрасли (с цитатами эксперта)

Перспективы развития в РФ камнеобрабатывающего производства на основе современных технологий имеет свои особенности. Во-первых, наша страна обладает огромными запасами природного камня, такими как: гранит, мрамор, габбро, лабрадорит, порфир, доломит, кварцит, шуньгит, сланец, известняк и другие. Это позволяет развивать камнеобработку для производства натуральных строительных и отделочных материалов.

Во-вторых, в стране уже действует много предприятий по добыче и обработке камня; регулярно проводятся специальные выставки и ярмарки, где потребители могут купить готовые изделия малыми, средними и крупными партиями. При этом растущая востребованность российского камня на внутреннем и внешнем рынках способствует дальнейшему развитию отрасли. Особенно в свете экономических и политических преобразований в стране.

Цитата: «В настоящее время существует около 200 крупных и средних заводов и около 50 развитых карьеров блочного камня, работающих в России» (Дмитрий Медянцев, президент российской Ассоциации предприятий каменной отрасли «ЦЕНТР КАМНЯ»).

В-третьих, развитие новых технологий не обошло стороной камнеобрабатывающую промышленность. Станки и машины активно оснащаются инновационными системами, такими как компьютерное моделирование, высокоточная фрезеровка, лазерная гравировка и другие решения. Это позволяет повысить эффективность производства и улучшить качество продукции. Например, мобильные станки помогают перерабатывать камень на месте добычи, что снижает его отпускную стоимость и упрощает доставку на объект для переработки или строительтсва.

«На сегодняшний день все больше и больше продукции из натурального камня используется при строительстве крупных автомагистралей и улиц в городах России». (Дмитрий Медянцев). 

Тем не менее Россия не играет существенной роли на мировом рынке. Это обусловлено целым рядом причин и закономерностей. Но уже сейчас происходит заметное смещение акцентов в отрасли от производства к сбыту. Российские производители расширяют номенклатуру каменных изделий, стараются обеспечить продукцию высокими потребительскими свойствами и предоставляют ценовое превосходство.

«Крупнейшие заказы на изделия из природного камня в России подрядчики получают от государственной или муниципальной власти». (Дмитрий Медянцев).

Всё вышесказанное говорит о хороших перспективах для камнеобрабатывающей отрасли. Но главный ключ к решению перечисленных задач – ускоренный переход к гибкому компьютерно-интегрированному производству.

Кто выступает потребителями обработанного камня?

Потребителями обработанного камня могут быть отдельные группы людей, а также различные организации. Среди них:

• Строительные компании и подрядчики, которые используют обработанный камень в строительстве зданий и сооружений.
• Дизайнеры и архитекторы, практикующие создание интерьеров и экстерьеров с природным или искусственным камнем.
• Домовладельцы, которые покупают обработанный камень для декоративных или функциональных целей: покрытие полов, стен или фасадов.
• Ландшафтные дизайнеры, использующие обработанный камень для создания пейзажных элементов, таких как тротуары, дорожки, водоёмы и пруды.
• Производители памятников и надгробий, поскольку обработанный камень прекрасно подходит для изготовления мемориальных площадок и памятников.
• Ритуальные службы и похоронные бюро, которые приобретают обработанный камень для создания памятников и надгробий.
• Производители мебели и изделий для декора, которые используют обработанный камень для создания различных предметов интерьера, таких как столы, столешницы, барные стойки и прочее.
• Скульпторы и художники применяют обработанный камень для создания скульптур и других художественных произведений.
• Предприятия по облицовке фасадов зданий, которые используют обработанный камень для создания эстетически привлекательных и прочных фасадов.
• Отели, рестораны и другие коммерческие заведения, которым требуется обработанный камень для создания эксклюзивного интерьера и экстерьера своих заведений.

За 2022 г российскими предприятиями было выпущено 94 502 тыс. т строительного камня, что на 29.3% выше по сравнению с результатами 2021 года. Производство в сентябре 2023 г выросло на 1.5% к уровню сентября прошлого года и составило 8 889,0 тыс. т. В октябре 2023 г средние цены производителей на гранит, песчаник и прочий камень для памятников или строительства составили 405,5 руб./т.

Помогает ли государство в приобретении станков для обработки камня?

Государство активно помогает российским организациям приобретать станки для развития камнеобрабатывающей промышленности. Например, господдержка помогла компании «Стоун РК» из Карелии нарастить мощности обработки камня. В 2022 году предприятие получило очередное льготное финансирование (пользуется господдержкой с 2017 г) и приобрело новое оборудование. Основная продукция компании состоит из каминов и облицовок для банных печей. Кроме того, предприятие производит облицовочные материалы – плитку, рваный камень, кирпич, уголки из талькохлорита, пироксенита и змеевика.

Заключение

ЧПУ-станки для обработки камня – главный ключ к успешному ведению бизнеса. Отрасль активно развивается, поскольку выпускаемая продукция отличается высоким качеством и доступной ценой. В свою очередь государство оказывает посильную помощь отечественным камнеобрабатывающим предприятиям, предоставляя льготное финансирование на закупку станков из Китая и другое.