宝石加工-加工设备及工艺材料.ppt

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1、宝石款式设计与加工工艺,吴卉菊,第一章 宝石琢型的概述和分类第二章 宝石琢型设计原理及方法第三章 宝石加工的基本方法和原理第四章 宝石加工常用磨料、磨具及辅材第五章 弧面型宝石的加工工艺第六章 刻面型宝石的加工工艺第七章 珠型宝石加工工艺第八章 异型宝石的加工,第一章 宝石琢型的概述和分类,1.1概念 1.2宝石的款式,1.1 概念,概念 宝石加工的一般过程 加工工艺的作用 宝石加工的工艺特点 宝石加工人员的技术要求,概念,宝石加工就是将宝石原料琢磨成精美的具有美原价值和商品价值的工艺品。,宝石加工的一般过程,原料观察和款式设计切割预型琢磨抛光（上蜡）（打孔）质检。,加工工艺的作用,“三分原料

2、、七分工”宝石产品的价值=原料（价值）+车工工艺,宝石加工的工艺特点,1）宝石加工的手工艺性；2）不同宝石种类的加工工艺技术有所不同3）造型不同、对工艺技术的要求也不同,宝石加工人员的技术要求,1）掌握各类宝石的性质和加工性能。2）熟练掌握各种加工设备的结构、操作规程和技术方法。3）熟练掌握不同种类宝石的工艺流程、操作规程和技术方法。4）能准确无误地理解宝石设计方案，并准确地通过工艺操作来实现设计意图。5）能对产品的质量和价格作出较准确合理的估价。,1.2宝石的款式,刻面型,珠 型,异 型,款式,凸面型,1.2宝石的款式,（一）凸面型（弧面型或素身型）（二）刻面型（三）珠型（四）异型,（一）凸

3、面型（弧面型或素身）,（1）根据腰围的形状人为园、椭圆（2）根据凸面的形状单凸、面琢型 扁豆凸面 上=下 都偏低双凸面：上下空心凸面：用于色深，透明度低凹面型：,（二）刻面型,（1）钻石式：冠部三层，亭部两层，要注意火彩和亮度。根据腰边又可分为：圆钻、椭圆、杆栏、梨式、心式、半杆栏式、三角式（2）玫瑰式：只有冠部，火彩和亮度都不好，用于薄片晶体。（3）阶梯式：有正方形、长方形，只是充分展示宝石的色美。（4）混合式：,（四）异型,（1）自由型：根据自己爱好或宝石原石的形状，将宝石琢磨成各种不常规的形状。（2）随意型是最单的宝石造型，基本上是原石的形状，反把原石棱角磨圆滑，并抛光。,第二章 宝石款

4、式设计,2.1 宝石原料的选用 2.2 宝石的款式设计,2.1 宝石原料的选用,（一）宝石的一般条件（二）宝石原料的分级和档次的划分,（一）宝石的一般条件,1）颜色艳丽、纯正、令人喜爱。2）透明度好，或透明度低，但有某种特殊的光学效应。3）有一定的硬度，一般不低于5，个别有奇异现象的宝石（欧泊、珍珠等）可以有较低的硬度。4）光泽应为金刚光泽玻璃光泽。5）有一定的热稳定性和化学稳定性。6）质地纯洁，无瑕疵或有微量瑕疵。7）有一定粒度和重量。8）具有良好的琢磨性和可抛光性。9）产地相对固定，产量供应较稳定，有一定生产服务年限。,（二）宝石原料的分级和档次的划分,宝石原料、档次及特点相关表,2.2

5、宝石的款式设计,设计原则设计要求和方法设计步骤,设计原则,最大限度地表现宝石的价值（美学价值+商品价值）。,设计要求和方法,（一）重量（二）颜色（三）色斑（四）琢型（五）瑕疵（六）色散（七）硬度（八）脆性和韧性（九）解理（十）高双折射率宝石（十一）热稳定性,（一）重量,（1）单粒宝石成品尽可能大，价格与重量的平方成正比。（2）一块宝石原石经琢磨所获得的宝石成晶的总重量尽可能地大。,（二）颜色,使宝石颜色特性达到最佳状态，即色彩浓艳、鲜亮、明快、色调均匀。色度与宝石的厚度和粒度有关，厚度越大，色度越大，同样粒度越大，色度也越大，反之则色度变浅。,（三）色斑,红：可安排在亭尖上，多次内反射后，台面

6、观察出现均匀柔和的色彩。杂：不可安排在亭尖上，尽量安排在腰。,（四）琢型,（1）透明度（2）亮度、火彩与琢型（3）重量与琢型（4）特殊光学效应和琢型（5）琢型的造型艺术美：强调形美与质美的统一、和谐，以质美为前提。,（1）透明度,透明宝石，选用刻面型。不透明宝石，选用弧面型。,（2）亮度、火彩与琢型,全反射原理，注意冠部角和亭部角。,（3）重量与琢型,增加腰部直径；增加腰部厚度；增加亭角。,（4）特殊光学效应和琢型,变彩 猫眼 星光 磨弧型,（5）琢型的造型艺术美,强调形美与质美的统一、和谐，以质美为前提。,（五）瑕疵,尽量避免，可排在腰部。,（六）色散,钻石：设计成圆钻型。,（七）硬度,硬度

7、不同所用辅料不同。,（八）脆性和韧性,（1）脆性：易磨，但易碎（2）韧性：难磨,（九）解理,要尽量避开。可利用其来开料。,（十）高双折射率宝石,会出现双影，看起来模糊，可采用光轴。,（十一）热稳定性,如热敏性高的杆栏石。,设计步骤,（一）宝石原石的审查（二）设计方案及方案的选择,第三章 宝石加工设备及工艺材料,3.1 加工设备3.2 工艺材料,3.1 加工设备,切割设备磨削设备和抛光设备钻孔设备,切割设备,（一）下料机结构和主要部件：（1）开石机、（2）切块机（二）修整机的结构和主要部件（三）切割设备的质量要求（四）辅助材料,磨削设备和抛光设备,（一）轮磨机（二）盘磨机（三）带磨机（四）滚磨机

8、（五）抛光设备,钻孔设备,（一）机械钻孔机（二）超声波钻孔机,3.2 工艺材料,磨料磨具辅料,磨料,（一）磨料的基本性能（二）磨料的种类和特点（三）抛光剂,（一）磨料的基本性能,（1）硬度比被加工材料高；（2）有适当的抗破碎强度和自锐性；（3）在高温下能保持固有的硬度和强度；（4）粒度和形状均匀；（5）与被加工材料不产生化学反应。,（二）磨料的种类和特点,（三）抛光剂,通常对抛光剂的要求有以下几点：外观均匀不含杂质；粒度基本均匀一致；有适当的硬度和比重；有一定的表面活性；有良好的分散性和吸收性。,磨具,（一）固着磨料磨具（二）游离磨料磨具,（一）固着磨料磨具,（1）金刚石锯片（2）砂轮（3）砂

9、带（4）砂盘,（二）游离磨料磨具,（1）磨盘（2）抛光盘,辅料,（一）冷却液（二）粘结材料（三）清洗材料,第四章 宝石加工的基本方法和原理,4.1 劈切法4.2 磨料的磨削原理及磨削加工方式4.3 抛光的基本原理4.4 宝石表面的加工质量4.5 加工余量,返回,4.1 劈切法,劈切法的原理劈切的操作劈切法的应用和注意事项,劈切法的原理,就是沿已有的破裂面或已知的解理方向施加一定压力，使其在垂直于破裂面的方向上产生一个拉应力，这样就可以使原石在失稳状态下发生低反应力脆断。,劈切的操作,（1）首先找到解理面（或裂理面），一般有片状阶梯面，有时可见珍珠光泽或晕彩现象。（2）用切割机的锯片轻轻沿解理方

10、向锯开一浅槽，若解理完全，则会自动裂开，若没有裂开，可在桌角边轻磕，或用一簿刀片插入切口，再用小木槌轻击刀背，也可使其裂开。,劈切法的应用和注意事项,（1）劈切只适用于具有解理中等完全的宝石中裂隙发育的宝石原石。（2）劈切应在认真观察分析原石破裂面性质的基础上有把握地进行，若把握不大，最好不要用劈切，可改用锯切。（3）劈切应按由外及内，先易后难的顺序进行，先解决原石外皮的碎块边角，再考虑内部的劈切。（4）劈切时，施力方向要正确，着力点要准确，用力要恰到好处，不然，可能会击碎宝石，劈切虽然操作简单，且成本低，时效高，但风险也较大，无经验者不宜试。大多数宝石原石的分割是用锯切的方法进行的。,4.2

11、 磨料的磨削原理及磨削加工方式,磨削原理磨削热磨削加工的方式,磨削原理,（一）磨削力磨削力是磨具与宝石坯料之间互相作用而产生的作用力和反作用力。它主要由宝石的形变及宝石与磨具间的磨擦而产生。一般宝石对磨粒的压力越大，磨具线速度越大和磨擦系数越大，则磨削力也越大，反之磨削力就小。,磨削原理,（二）磨削深度与磨料的磨损磨粒的磨削力越大，磨削深度就越大。磨削深度的增大，反映单粒磨粒的负荷也增大，从而使磨具磨损加快。,磨削热,（一）磨削热的产生和对加工的影响对加工的影响：（1）使宝石表面的性质发生变化。如孔雀石、欧泊等。（2）磨削热量在极短时间内主要集中于宝石磨削面表层，使共体积膨胀。若宝石的导热性差

12、，热量难传入宝石内部，故产生体积膨胀差应力，当该应力超过宝石强度极限时，就会在宝石表面出现裂纹。严重时，裂纹可一直延伸到宝石内部，使宝石碎裂。（3）磨削热量也会使磨具（锯片）发生热变形，或使磨具粘结剂软化，强度降低，或使磨粒受热碎裂，从而增加磨具的损耗，降低其使用寿命。,磨削热,（二）影响磨削温度的因素（1）磨具转动的线速度。磨具转动的线速度越大，磨削温度也增加越快。（2）宝石施加于磨具上的压力，压力越大，温度越高。（3）磨具性能对磨削温度的影响。据实验分析，磨粒粒度越粗，磨削温度升高越快，一般60#和80#的磨料磨削升温最快，46#以上磨料的磨削温度升高不明显；磨具硬度越大，磨削热也越大，温

13、度升高也快。另外，磨具组织越紧密（或磨料浓度越大），磨削温度也越高，这是因为单位时间内参加工作的磨粒多。,磨削加工的方式,（一）锯切（线形磨削）锯切是一种磨料对原石的磨削作用而将原石分割开的磨削方式，其最主要的特点是磨料的磨削面是线形的，它由支撑体（锯片）带动磨料对原石进行磨削时，所产生的磨削是侧向力，并产生切缝两侧的微破碎层。锯切是宝石原石分割的最常用方法，还用于修理宝石毛坯。锯切是用切割设备进行的，根据不同切割要求，采用不同的切割机和不同直径的锯片。,磨削加工的方式,（二）平面磨削平面磨削是指磨削工具与宝石表面的作用面是一平面的磨削方式。它的作用就是加工出平整面、平面、磨削主要应用于刻面型

14、宝石和棱柱状珠型宝石的粗、细磨。平面磨削的磨具主要是各种平面磨盘，包括固着磨料平面磨盘和游离磨料的铸铁平面盘。有时也用砂轮的侧面对宝石进行初步平面磨削。,磨削加工的方式,（三）弧面磨削它包括曲面磨盘磨削、软面磨盘磨削和滚筒磨削。前面两者主要用于凸面型宝石和珠型宝石的加工，后者主要用于椭型宝石磨削。弧面磨削的设备有各种轮磨机、盘磨机、带磨机和滚磨机。,磨削加工的方式,（四）穿孔磨削是一种点磨削方式，即磨料在钻杆或钻头的带动下，在宝石面上一个很小的点域内进行磨削，产生一个孔眼。穿孔磨削包括机械穿孔磨削和超声波穿孔磨，以及激光穿孔。,4.3 抛光的基本原理,宝石加工中，抛光是极为重要的一道工序，几乎

15、所有宝石，只有经过抛光才能表现出特有的光学特征和精确的表面平整度。抛光机理的几种学说影响抛光效果的几个主要因素,抛光机理的几种学说,（1）微粒机械磨削学说（2）流布学说（塑性流动学说）（3）物理化学学说,影响抛光效果的几个主要因素,（1）抛光剂类型（2）抛光液（3）抛光盘（4）抛光工艺参数1）抛光剂的供给量和浓度2）抛光时的压力和抛光盘的线速度（5）前道工序的加工质量和表面粗糙度,4.4 宝石表面的加工质量,设计原则影响表面粗糙度的因素,设计原则,宝石表面的加工质量是指宝石经某种工序加工后，其加工表面的粗糙程度（或光洁程度），一般要求在最后一道工序（抛光）完成后，宝石表面质量应达到在10倍放大

16、镜下见不到3分辨的划痕、毛面和微裂纹。,影响表面粗糙度的因素,(一)宝石材料性质(二)磨具性能(三)磨削工艺参数,影响表面粗糙度的因素（1）,(一)宝石材料性质在同等磨削条件下，一般被加工的宝石硬度越高，则经磨削后其表面粗糙度就越低。同时，在同等条件下，韧性较强的宝石的表面粗糙度比韧性较低（脆性大）的宝石的低。,影响表面粗糙度的因素（2）,(二)磨具性能（1）磨料粒度：粒度越细，加工宝石表面粗糙度就越小。（2）磨具硬度：硬度越高，加工的宝石表面粗糙度就越低。（3）磨具组织：组织越密，表面粗糙度就越低。,影响表面粗糙度的因素（3）,(三)磨削工艺参数（1）磨削深度：深度越大，表面越粗糙。（2）磨

17、具工作面的线速度：线速度大，粗糙度小。（3）宝石给进量：给进量大，粗糙度大。（4）磨具半径：半径大，粗糙度就低，因为半径大，线速度大，磨具稳定性强，振动减小。（5）磨具冷却液：冷却液具有吸热、润滑、清洗等3个作用，因而对提高加工表面质量具有重要作用，另外冷却液不纯，所含的磨屑和杂质同样可以降低宝石表面质量。（6）机械振动。当磨具在轴向窜动或摆动时，或磨具平面度不好时，磨具工作面与宝石加工面之间有相对振动，这就会使磨粒对宝石表面的冲击力增加，一则造成宝石表面破裂加剧，二则使磨粒破损增加，从而使宝石表面粗糙度增加。,4.5 加工余量,加工余量的概念确定加工余量的注意事项,加工余量的概念,在宝石加工

18、过程中，为了从宝石原石和宝石毛坯得到宝石设计的琢型和体现宝石的美的特征（颜色、亮度、光泽、透明度及各种特殊光学效应），必须去除一定量宝石表皮层，这个被除去的宝石表皮层就称为加工余量。,确定加工余量的注意事项,（1）高档宝石的加工余量应尽量小些，中低档可适当大些。（2）硬度大的宝石加工余量应尽量小些，硬度小的宝石加工余量可大些。（3）若为了保存尽可能大的宝石重量，加工余量可小些；若为了追求工艺精度以体现宝石某些特殊光学效应，则加工余量可大些。（4）宝石琢型越复杂，加工工序越多，则加工余量总和就越大。（5）宝石粒度越大，加工余量就越大。（6）在加工成本合理、加工质量符合要求的情况下，应尽量选用能使

19、加工余量比较小的加工方法。（7）加工设备精度高，加工余量则小。（8）加工者操作熟练程度高时，加工余量可小些，反之当大些。,第五章 凸面型宝石的加工工艺,5.1 凸面型宝石的原石材料和设计要点5.2 凸面型宝石的加工工艺流程,返回,5.1 凸面型宝石的原石材料和设计要点,原石材料宝石原料的分级和档次的划分,原石材料,没有特殊要求，作为宝石原石几乎都可以作凸面型宝石的材料，一般选用半透明不透明的宝石材料。,宝石原料的分级和档次的划分,（1）凸面型宝石主要是突出表现宝石的颜色、光泽和特殊光学效应，因此设计中要注意定位。（2）凸面是主要观赏面，因而尽量不要留有裂纹和脏点以及其他瑕疵。（3）对中、低档宝

20、石，凸面型宝石的腰部直径要有一定规格设计，少数珍贵宝石可以不按规格，只根据原石形状设计。,5.2 凸面型宝石的加工工艺流程,出坯圈形上杆预型细磨抛光,第六章 刻面型宝石的加工工艺,6.1 概述6.2 刻面型宝石的加工工序6.3 常用刻面型宝石刻磨机简介,返回,6.1 概述,（一）刻面型宝石的原材料一般说来，只要透明的宝石原石才磨刻面型。（二）刻面型宝石的工艺要求和设计琢磨要点1）使宝石颜色最佳，无色宝不要“闪耀”。2）尽量增大宝石的透明度。3）以稀为贵，若重量难得，则尽大地保持重量。4）一般情况下要去除瑕疵。5）面角比例要适当。,6.2 刻面型宝石的加工工序,出坯上杆圈形冠部冠部抛光翻转上杆亭

21、部研磨亭部抛光拆胶清洗。,6.3 常用刻面型宝石刻磨机简介,“八角手”刻磨机1）动手装置：电动机2）八角手：是一个八边形模块的夹具。确定小面在平面上的方位。3）升降台：由两个立柱和一个托盘构成，托盘必须是呈水平状态，可控制调整粘杆与磨盘的角度。,第七章 珠型宝石加工工艺,7.1 珠型宝石材料和工艺要求7.2 圆珠型宝石的加工工艺,返回,7.1 珠型宝石材料和工艺要求,原石材料工艺要求,原石材料,几乎所有的宝石材料，甚至包括部分人造工艺材料。,工艺要求,1）所选材料应价格低廉，货源充足，可供批量生产之用，所以多用中、低档的宝石材料。2）所用材料的块度没有上限，但有一定的下限，一般来说，所出的坯料

22、（无瑕疵、颜色均匀）符合珠型造设计要求，且能够加工出产品。3）用料多选用颜色艳丽，色彩均匀或色形条带（纹）优美的材料。4）质地细腻致密。5）化学性质相对稳定，对热不敏感。,7.2 圆珠型宝石的加工工艺,圆珠型宝石加工工艺流程开石出坯预形粗磨细磨抛光过蜡穿孔,第八章 异型宝石的加工,8.1 自由型宝石的加工8.2 随型宝石的加工,返回,8.1 自由型宝石的加工,（一）原石材料材料十分广泛，从高档到低档，从透明到不透明都行。（二）加工工艺及加工设备（1）自由刻面型该款多数是高档宝石，加工工序主要有：出坯研磨抛光。1）出坯：只稍作修整。2）研磨：十分麻烦，每一个翻光面都有特殊的形状、尺寸和角度。3）抛光：抛光时，一定要回到原位置。若磨一步，抛光一步，加工设备要求功能齐全，精度要高。（2）小佩件和写实小雕件,8.2 随型宝石的加工,（一）原石材料包括绝大部分低档宝石的小粒碎料和部分中、高档宝石的边角料。（二）加工工艺随型宝石造型基本上由其原石形状决定，琢磨的余量较少，一般只要磨去棱角，抛光即可。随型宝石的工序主要是研磨和抛光，都使用滚桶来完成。,