寶石琢型設(shè)計與加工-謝艷

寶石琢型設(shè)計與加工

主講人：謝艷Tel/p>

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第一章寶石加工基本方法的原理和設(shè)備第二章寶石加工中常用的磨料、磨具和輔料第三章刻面型寶石的加工工藝第四章凸面型寶石的加工工藝第五章常見寶石的性質(zhì)和加工要領(lǐng)

教學(xué)內(nèi)容第一章寶石加工基本方法的原理和設(shè)備第一節(jié)鋸切一、鋸切法原理

鋸切是將寶石材料分割及修整成適當(dāng)大小和形狀的加工方法，一般為寶石加工中的第一道工序，為后續(xù)的琢磨工序提供合適的坯料。1、鋸切機理鋸片帶動磨料對寶石材料線性磨削的結(jié)果。2、鋸切方式(1)用固著磨料的鋸片，如金剛石鋸片。(2)用鋼鋸片帶動游離磨料，稱“泥砂鋸”二、鋸切加工的常用設(shè)備1、開石機（開料機、下料機）2、切片機（切塊機）3、修整機（寶石切割機）第二節(jié)琢磨

琢磨即研磨，是對寶石材料進行造型加工的基本方法，一般在將寶石材料分割及修整成一定規(guī)格大小和形狀的坯料基礎(chǔ)上進行，幾乎所有加工余料都要通過琢磨去掉，直至工件具備成品形態(tài)。1、琢磨方式按磨料使用方式：①以游離磨料琢磨②以固著磨料琢磨按磨具磨削方式：①輪磨②盤磨③帶磨④滾磨二、琢磨加工的常用設(shè)備

（1）輪磨機磨具是砂輪，主要用于磨削寶石毛坯，沖磨成所設(shè)計款式之雛形。（2）盤磨機磨具是磨盤，主要用于磨削寶石平面，如刻面型寶石，也可用于弧面型寶石的造型。（3）帶磨機磨具是砂帶，適用于磨削寶石的各種弧面，如凸面型寶石。（4）滾磨機磨具是滾筒，主要用于滾動磨削除去寶石毛坯和不規(guī)則小料的棱角，使之變圓滑。第三節(jié)拋光

一、拋光法原理

拋光是對寶石進行光整加工的方法，一般是在寶石加的是后，也是最關(guān)鍵的一道工序。其作用是消除寶石被加工表面因前道研磨工序所殘留的破壞層（凹凸層、裂紋層），以獲得光滑明潔的光學(xué)表面。二、拋光加工的常用設(shè)備

由于拋光工序是琢磨工序的繼續(xù)，工作方式基本相同，因此寶石加工中的許多琢磨設(shè)備與拋光是通用的，只須把磨具、磨料更換成拋光工具和拋光劑。專用拋光設(shè)備：振動拋光機滾動拋光機第二章寶石加工中常用的磨料、磨具和輔料

第一節(jié)磨料

磨料指可用于是研磨或拋光的材料，它們是一些具有棱角和一定硬度及韌性的粉狀物質(zhì)，可直接研磨工件和制成磨具用一、磨料的基本特性（1）硬度較高，一般不應(yīng)低于被加工材料的硬度；（2）韌性較好，不能因有研磨壓力而易變形和被磨損；（3）自銳性較好，即當(dāng)受研磨壓力而碎裂時，碎后的各部分仍保持尖銳的多棱角狀；（4）熔點或軟化點較高，在研磨發(fā)熱作用下，磨料尖角不易熔化或變軟；（5）化學(xué)穩(wěn)定性較好，不與被加工的材料起反應(yīng)；（6）形狀和粒度較均勻，每號磨料粒度在一定范圍內(nèi)。三、磨料的種類和性能

天然磨料：金剛石、剛玉、石榴石、石英，等

人造磨料：金剛石系、碳化物系、剛玉系

1、金剛石

2、碳化硅（SiC）

3、碳化硼（B4C）

4、剛玉（Al2O3）四、拋光劑的種類和性能

鉆石粉（C）將天然或人造的工業(yè)級金剛石壓碎成粉未，經(jīng)分級，即可制成不同型號的鉆石粉，呈灰白色，極精細（W10以下）的可用作拋光劑。用法：干鉆石粉與縫紉機油調(diào)成糊狀；鉆粉研磨膏可加適量縫紉機油稀釋?？捎糜趻伖馊魏螌毷?，效果好，但成本高，一般僅用于拋光硬度＞7的寶石。氧化鋁（Al2O3）、氧化錫（SnO2）、氧化鋯（ZrO2）第二節(jié)磨具

磨具是切割、研磨和拋光工具的總稱。磨具按功能分為三類：切割磨具——鋸片研磨磨具——砂輪、磨盤、磨頭、砂帶、砂布拋光磨具——拋光輪、拋光盤一、鋸片1、金剛石鋸片的結(jié)構(gòu)1）刀基：承載并支撐金剛石粉的金屬薄片。大型鋸片硬質(zhì)錳鋼、錳硅鋼片中型鋸片軟鋼片、沖壓鐵片、冷釓鐵片小型鋸片薄冷釓鐵片、青銅片二、砂輪

用途：沖坯、倒棱、預(yù)形。

種類：剛玉砂輪、碳化硅砂輪、金剛石砂輪

三、磨盤

用途：研磨寶石表面（平面、凸面）

種類：鑄鐵磨盤、金剛石磨盤

拋光盤一般都屬于游離磨料磨具，即在使用時，須在盤面上添加拋光劑，后者處于游離分散狀態(tài)。拋光盤按材質(zhì)不同可大致分三類，各適合拋光不同琢型和性質(zhì)的寶石：

1、硬盤

2、中硬盤

3、軟盤四、拋光盤1、硬盤指用金屬、合金材料等制作的拋光盤。多為平面盤，用澆鑄法制成，直徑主要有150mm、200mm兩種，厚度10mm左右。特點：導(dǎo)熱性好、彈性差、韌性好、易修理、壽命長，適合刻面型和其它琢型平面的拋光，拋光面形狀規(guī)整，棱角分明。常用的硬盤有：紫銅盤、鋁合金盤、錫盤、錫鉛合金盤（1）紫銅盤（2）鋁合金盤

（3）錫盤（4）錫鉛合金盤2、中硬盤

指用瀝清、木材、有機玻璃及其它塑料等中硬質(zhì)材料制成的拋光盤。特點：性能和適用性介于硬、軟盤之間，具較好的耐磨性、吸附性，并具一定彈性，既適合刻面型寶石、也適于弧面型寶石的拋光。常用的中硬盤有：有機玻璃盤、木盤、瀝清盤有機玻璃盤、木盤、瀝青盤、布盤、皮革盤、毛氈盤等等。第三節(jié)輔料

一、冷卻液（1）水應(yīng)使用清潔的水，如自來水。特點：熱容大，降溫作用好，清洗力較強，能溶解多數(shù)非金屬和金屬氧化物，但潤滑性較差，易使加工機械生銹。（2）皂化液一般用0.5％的肥皂溶液。特點：熱容較小，表面活性大，張力大，清洗力強，潤滑性較好。（3）油一般用柴油、機油。特點：熱容較大，降溫作用較好，潤滑性好，可防銹。多用于封閉式切割機上，對機具的防銹和冷卻都有利。二、粘結(jié)劑

用途：用于把寶石粘結(jié)固定在某些工具上，以便于加工。常用粘結(jié)劑：一號膠、二號膠、紅火漆、黑火漆、蟲膠片、502膠等。1、一號膠（綠膠）配比成分蟲膠片40％、氯化松香15％、石膏粉35％、環(huán)氧樹脂1％、白石蠟9％、氧化鉻粉適量2、二號膠（紅膠）（1）配比成分蟲膠片45%、紅火漆55%（松香30%、滑石粉63%、環(huán)氧樹脂1%、氧化鐵粉1%）三、清潔劑

用途：清除寶石表面的殘余粘膠、油污及其它雜質(zhì)。要求：應(yīng)具有對不同附著物的良好溶解能力，又不致引起寶石表面新的污染。常用的清潔劑有：乙醇、乙醚、汽油、丙酮、松節(jié)油、苯、甲苯、二甲苯、稀鹽酸等。最常用的是乙醇。第三章刻面型寶石的切磨加工

刻面型寶石的概念刻面型寶石指外形(琢型)輪廓由若干個小平面圍成的幾何多面體的寶石。又稱“小面型寶石”、“棱面型寶石”、“翻面型寶石”。對刻面型寶石各個小面的研磨加工，通常稱為“刻磨”、“切磨”、“琢磨”，又稱“磨翻”、“批工”、“車工”等。刻面型主要適于透明的寶石原料，因為它不僅能體現(xiàn)寶石的晶瑩透明和棱角分明的外觀美，更主要的是能發(fā)揮寶石潛在的光澤、亮度、火彩等特殊光學(xué)效果美。第一節(jié)刻面型寶石的款式

寶石款式：指寶石原石經(jīng)琢磨成型后的式樣，也稱“寶石琢型”。刻面型寶石的款式種類：1、多面型2、玫瑰型3、階梯型4、混合型1、多面型（鉆石型）主要特征：常具有圓的外形輪廓。適用于各種無色和有色的透明寶石，如鉆石、鋯石、黃玉、紅寶石、藍寶石、海藍寶石、橄欖石、石榴石、尖晶石、水晶等。圓多面型（圓鉆型）最常用，而標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型是最基本的款式。2、玫瑰型主要特征：上部若干個小面，下部僅一個大平底面，正面俯視形似“玫瑰花”3、階梯型（祖母綠型）主要特征：具階梯狀平行小面。4、混合型混合型：即由幾種琢型混合組成。以圓多面型（冠部）和階梯型（亭部）混合最常見。第二節(jié)刻面型寶石加工工藝

一、刻面型寶石加工工序概述1、開料開料：按設(shè)計要求，通過一定加工手段將寶石原料分割開來。初步保留有用部分，去掉無用部分。開料方法：劈裂法、鋸切法

（1）劈裂法適于一些解理或裂隙較發(fā)育的寶石原料。該法有利于合理分解和利用寶石原料，并在一定程度上消除加工過程中易引發(fā)一步破碎的隱患。操作方式：①鋸劈法、②楔劈法

2）小料的切割

塊度較小的寶石原料，宜直接用修整機切割。切割方式：視原料的形態(tài)、大小、瑕疵的發(fā)育和分布位置、適合何種款式而定。處理原則：“大面作頂，尖角作底”，細致修整。一般要求：所獲得的毛坯形狀應(yīng)與設(shè)計款式相近，各向上要為后續(xù)工序留有充分加工作量。2、沖坯用輪磨機對毛坯沖磨整形，使之成為更接近設(shè)計款式外形的粗坯。3、粘膠粘膠工序——利用粘結(jié)劑將寶石粗坯粘接到粘桿上，以便于后續(xù)工序的加工操作。（1）粘結(jié)劑及粘接工具①粘結(jié)劑②粘桿③粘接架（2）粘膠上桿的步驟①清洗坯料和粘桿；②預(yù)熱寶石坯料；③加熱粘桿前端，裹上適量膠；④將寶石粘接到粘桿上。⑤在粘接架上頂平校正寶石。重點（3）粘膠須注意的事項

粘膠前一定要把粘桿和寶石清洗干凈。熱源宜使用灑清燈。寶石預(yù)熱要恰到好處，不能過快、過度。粘桿一定要加后再裹膠，滾勻，以防出現(xiàn)“兩張皮”現(xiàn)象。粘結(jié)劑不宜在火焰上停留過久或燃燒，以防膠層老化。粘接時要校正寶石，盡可能使寶石琢型設(shè)計中心與粘桿軸線重合。粘膠后的寶石應(yīng)待其自然冷卻后再加工。（難點）4、圈形圈形工序——將寶石粗坯圈磨出與設(shè)計款式相一致的腰圍形狀，即使其腰圍形態(tài)與所設(shè)計款式的腰形基本吻合。（1）圈形方法①手工圈形②利用研磨夾具圈形③用仿形架或圈形機自動圈形（2）圈形工序應(yīng)注意的事項圈形磨具：鉆粉磨盤或砂輪，粗磨180#~220#，細磨240~W40粘桿心須平行于磨盤平面，才能圈磨出與頂面垂直的腰圍面。腰形輪廓應(yīng)線條流暢、過渡自然、長寬比例合適，為了便于把握，可使用模板畫線操作。5、刻磨

刻磨工序——在寶石刻磨機上，對寶石粗坯進行小面的研磨加工。要求心須將寶石幾乎完全加工到設(shè)計的形狀、尺寸、比例和角度，因為后續(xù)工序中基本不再消耗尺寸?？棠スば蜃⒁獾氖马椏棠チΧ纫鶆颍员ＷC同一組小面磨削深度相同；隨時檢查研磨角度和圓周分度，以免磨出多余的小面；自始至終要保持水冷。6、拋光

拋光工序——消除寶石被加工表面的研磨破壞層，獲得光潔透明的光學(xué)表面，同時精確修正琢型寶石的幾何形狀，使之更符合設(shè)計要求?？堂鎸毷膾伖庾鳂I(yè)也在刻磨機上完成，將磨盤換成拋光盤，配合使用合適的拋光劑。對寶石各部分刻面的拋光順序與研磨順序基本一樣。第四節(jié)刻面型寶石加工常用的琢磨設(shè)備

一、機械手琢磨機1、動力與磨盤電機功率250W，與磨盤之間通過皮帶傳動。2、機械手夾具（磨頭）分度輪：用于控制寶石切磨的圓周分度，一般配有

96、88、72、64、32分度輪。分度制動卡：用于鎖定分度輪。扇形角度盤：固定在支架臂上，刻有0°~90°角度。角度指針：固定在粘臂桿上，指示刻度值為粘桿臂軸線與磨盤表面的夾角（α）的余角（β）。3、升降支架支撐機械手夾具，調(diào)整上、下角度。分度微調(diào)螺旋，可調(diào)整1分度范圍。第四章凸面型寶石的加工

有關(guān)概念凸面型寶石——指表面呈弧形凸起的戒面、吊墜等一類款式的寶石，又稱弧面型寶石。俗稱：素身寶石、蛋面寶石、腰圓寶石、大面型寶石，等。用料種類：主要適用半透明—不透明的寶石原料。常用的有：翡翠、歐泊、紅寶石、藍寶石、貓眼石、月光石、日光石、石榴石、綠松石、青金石、孔雀石、瑪瑙、虎睛石、珊瑚以及其他一些色澤艷麗的玉石材料。第一節(jié)凸面型寶石的款式

凸面型寶石的款式分類：1、按正面形態(tài)分類2、按側(cè)面形態(tài)分類瑕疵的處理瑕疵也是凸面寶石中常遇的問題，如裂紋、臟色斑點、孔洞等。由于凸面寶石材料大多不透明，在設(shè)計中主要是注意“避臟躲綹”一、按正面形態(tài)分類

常用的有：圓形、橢圓形、橄欖形、心形、淚滴形、方形、墊形、八角形、十字形，等。二、按側(cè)面形態(tài)分類

（1）單