设备管理_宝玉石主要加工设备的使用方法

9宝玉石的主要加工设备及应用 9讲授提纲 9 1概述9 2宝玉石的切割设备9 3宝玉石的磨削设备9 4宝玉石的抛光设备9 5宝玉石的钻孔设备9 6玉石雕刻设备9 7钻石加工设备9 8加工宝玉石的主要辅助材料和设备9 9玻璃的加工及处理设备 9 1概述 一般宝石加工依据加工工序分为 切割设备 磨削设备 抛光设备 打孔设备 雕刻设备钻石加工比较特殊 通常使用 锯钻机 车钻机 磨钻机各种加工设备通常都配有专用的磨具和辅助工具 以及磨料和辅助材料 9 1概述 磨料是重要的辅助材料宝玉石加工业所依赖的加工工具和设备经历了漫长的发展过程现代技术引入 如 超声波 激光 自动化技术大量运用于宝玉石加工 提高了宝玉石加工精密程度和工作效率 减轻了劳动强度 9 2宝玉石的切割设备 9 2 1切割设备的功能9 2 2常用的切割设备 9 2 1切割设备的功能 原石分割将大块原石切割成小块剔除不需要部分采用泥沙锯 大料切割机 多刀切割机等宝石预形按照款式要求将原石毛料修整为毛坯采用宝石切割机 9 2 2常用的切割设备 泥沙锯开石机切片机宝石切割机多刀切割机激光切割装置水流切割装置 泥沙锯 开石机 切片机 宝石切割机 多刀切割机 9 3宝玉石的磨削设备 9 3 1磨削设备的功能9 3 2常用的削磨设备 9 3 1磨削设备的功能 逐步除去坯石上的多余部分 转变原石为预期设计的款式造型 9 3 2常用的削磨设备 轮磨机盘磨机带磨机滚磨机圆球琢磨机圈形轮磨机 轮磨机 盘磨机 盘磨机 带磨机 滚磨机 圆球琢磨机 圆球琢磨机的主要功能是进行圆球坯料的粗磨 如图9 10所示 球坯夹于成一定角度的两个空管之间 在两台电动机的带动下 它们按相反方向转动 使球坯在其间边滚边转 磨削得到球形 圈形轮磨机 圈形轮磨机的主要功能是按照模板进行宝玉石毛坯的圈形 其主要结构为一个可以装卡宝玉石粘杆的轴芯 轴芯的另一端可以装配不同形状的模块 如圆形 椭圆形 橄榄形 梨形等 见图9 11 在安置所需模块后 就可以磨削出与模块形状相似的腰部形状 即完成坯石的圈形作业 适合于中 低档宝玉石的批量化生产 9 4宝玉石的抛光设备 9 4 1抛光设备的功能9 4 2常用的抛光设备 9 4 1抛光设备的功能 通过精细磨削作用和表面处理 实现宝石表面光亮加工 9 4 2常用的抛光设备 盘磨机振动抛光机双盘磨抛机抛光筒 振动抛光机 双盘磨抛机 双盘磨抛机 双盘磨抛机为了减少换盘的麻烦 提高加工效率 可以把磨削盘设计在左侧 抛光盘设计在右侧 通过双盘的轮流操作 高效地完成磨削和抛光作业 图9 13是双盘磨抛机的结构示意图 它有两根竖轴 轴上套有可上下移动和定位的托架 托架可挂靠简易式机械手 机械手上装有宝玉石粘杆 并有64分度转轮和倾斜角度指示装置 抛光筒 容器中装入抛光粉 不停转动 就成了抛光筒 用于大批量抛光 9 5宝玉石的钻孔设备 9 5 1钻孔设备的功能9 5 2常用的钻孔设备 9 5 1钻孔设备的功能 开孔 9 5 2常用的钻孔设备 机械钻孔机超声波钻孔机激光钻孔机 机械钻孔机 超声波钻孔机 激光钻孔机 激光打孔设备激光打孔设备是利用激光发生器产生的高能激光束 定点加热或气化石料 进行成孔作业的 9 6玉石雕刻设备 9 6 1玉石雕刻设备的主要功能9 6 2常用的玉石雕刻设备 9 6 1玉石雕刻设备的主要功能 雕刻 9 6 2常用的玉石雕刻设备 台式雕刻机手持式雕刻机 台式雕刻机 手持式雕刻机 手持式雕刻机采用软轴带动工作头 并用手持工作头及装卡的磨头 灵活地选择坯料的磨削位置 进行磨削和抛光 手持式雕刻机适合于加工体积较大的宝玉石坯料 9 7钻石加工设备 9 7 1锯钻机9 7 2车钻机9 7 3磨钻机 9 7 1锯钻机 9 7 1锯钻机 锯钻是钻石加工过程中把金刚石分割成若干部分 以期合理利用坯石的必不可少的一道工序 人们把薄薄的 通常厚度小于0 1mm 金属圆锯片夹在法兰盘中间 随着主轴转动实现锯切作业 为了提高设备工效 可以将多台锯钻机并列固定在不会振动的机座上 并采用由总传动轴带动锯钻机主轴转动的传动方式 也可以采用独立的传动装置 便于单机维修 一般由底板 心轴 臂架和配重球等组成 图9 18 9 7 2车钻机 9 7 2车钻机 车钻机是使用钻石车刀车刮钻石的专用设备 根据钻坯固定方式的不同有单头机和双头机两类 用单头机车钻时 钻坯完全靠胶来粘牢 双头机则既可以胶粘固定 也可以用机械方法夹牢 钻石车刀可以用机械方法 也可以用胶粘法来固定在夹嘴上 见图9 19 为了提高工效和便于观察工作面状况 可以配上光学测微计或摄像装置 并装上吸尘器 9 7 3磨钻机 研磨和抛光钻石上的各种刻面的设备是磨床 又称为磨钻机 它们的磨削工具是涂有金刚石微粉的铸铁磨盘 磨钻机的轴承结构应该能确保磨盘在高速旋转时保平稳 摩擦系数和磨耗均为最小值 磨盘和主轴需要保持高度平衡 磨盘和工作台面尽量避免振动 9 7 3磨钻机 9 7 3磨钻机 按照主轴支承轴承的构造特点 可以分成两类 1 主轴有两个支承轴承的磨钻机 可见图9 20 它的磨盘被固定在主轴的 2 主轴伸出式固定的磨钻机 结构与前述的盘磨机相似 有时 为了提高工效 往往可把磨盘的工作面统一地划分为试磨区 研磨区和抛光区 通常在磨钻夹具 图9 21 的铝制把手上装有两个组合部件 9 8加工宝玉石的主要辅助材料和设备 9 8 1磨削作业必备的工艺材料9 8 2琢磨设备的主要配件和工具 9 8 1磨削作业必备的工艺材料 9 8 1 1磨料粗磨料 磨粉 细磨料 抛光剂 磨料粒度9 8 1 2辅助物料冷却液粘结材料清洗材料 9 8 1 1 1粗磨料 磨粉 磨料的功能要求硬度应比被加工材料高 有适当的抗破碎强度和自锐性 在高温下能保持固有的强度和硬度 粒度和形状均匀 与被加工物料不发生化学反应 常用磨料的种类碳化硅 SiC 碳化硼 B4C 天然和人造金刚石粉刚玉类磨料 9 8 1 1 2细磨料 抛光剂 抛光剂的要求粒度基本均匀 不含杂质 硬度和密度适当 有较好的表面活性 分散性和吸收性等 常用抛光剂种类硅藻土 Cr2O3 Al2O3 Ce2O3 Fe2O3 SnO2 ZrO2 MgO 金刚石粉等 在上述抛光剂中 金刚石粉抛光剂是最理想的 只是由于价格昂贵 而仅用于高档宝石的抛光 9 8 1 1 3磨料粒度 磨料的粒度一般用粒度号和基本粒尺寸表示 磨料粒度的粗细是经过筛分出来的 即每种粒度的磨料有其大致的范围 通常以筛孔数来表示 筛孔数大致与国内的号数或目数相当 料粉筛分时 能通过某一级筛子而不能通过下一级筛子 则能通过的筛子每平方厘米含有筛孔的数目称为筛孔数 磨料的粒度号越大 粒径越小 例如 粒度号为100 的磨粒 其基本粒粒径范围为125 150pm 9 8 1 1 3磨料粒度 9 8 1 1 3磨料粒度 9 8 1 2辅助物料 冷却液水 油 液化皂等粘结材料要求 良好粘结性 热稳定性 化学稳定性 适当的软化点 种类 石蜡 虫胶 松香 火漆胶 绿条胶 红胶清洗材料清洗胶粘剂 油污和灰尘 针对清洗对象采用清洗剂种类 酸性材料 碳酸钠溶液 氢氧化钠溶液 酸性材料 稀盐酸 乙酸 有机材料 酒精 丙酮 9 8 2琢磨设备的主要配件和工具 9 8 2 1切割设备 锯片 热铸锯片滚压 电镀锯片9 8 2 2磨削磨具砂轮砂带砂盘磨盘9 8 2 3抛光磨具抛光磨盘抛光盘 9 8 2 4玉雕琢头用树脂 木材 皮革 葫芦皮等材料可制作形状相似的抛光工具9 8 2 5辅助工具八角手机械手粘杆粘结架 9 8 2 1切割设备 锯片 热铸锯片滚压 电镀锯片 金刚石锯片的结构 金刚石锯片一般由刀基 金刚粉和结合剂三部分组成 如下图所示 金刚石锯片的结构 1 刀基 承载并支撑金刚石粉的金属薄片 大型锯片 硬质锰钢 锰硅钢片等材料 中型锯片 软钢片 冲压铁片 冷钆铁片等材料 小型锯片 薄冷钆铁片 青铜片等材料 2 金刚石粉 被附在锯片边缘 起类似 锯齿 的作用 大型锯片 磨料粒度46 80 中型锯片 磨料粒度100 180 小型锯片 磨料粒度240 W403 结合剂 把金刚石粘附在刀基上的材料 通常用金属结合剂 如青铜粉 电镀金属等为结合剂材料 热铸锯片 热铸锯片制作方法 将粒度为50 100 的钻石粉与黄铜或其他金属材料的粉末相混合 压实成型 加热熔合 热铸成一个圆环 再将此环焊接到一个直径与环内径相同的金属圆片 刀基 上 制得热铸锯片 进而 为了解决锯屑的排除问题 出现了如图9 22所示的改进型热铸锯片 它们采用分段铸造或铸片嵌入制作工艺 热铸锯片直径一般在200mm以上 厚度一般在l 4mm之间 适用于锯割大块的低档宝石材料 滚压 电镀锯片 滚压 电镀锯片制作方法 将软钢材料冲压成100一150mm 内径20 50mm 厚度0 15 0 3mm的刀基 将若干片刀基叠起 外径内孔放置整齐 分组装卡 并在铣床上铣出若干个间隔相等的小槽 粒度为100 150 的钻石粉压入铣槽内 电镀处理锯片 使钻石粉牢固地附锯片边缘的铣槽中 9 8 2 2磨削磨具 砂轮砂带砂盘磨盘 砂轮 砂轮 砂轮表面固着的磨料对坯料进行磨削加工 磨料的固结强度与胶黏剂性质有关 常用的胶黏剂有树脂 陶瓷和金属 最常用的磨粒材料是碳化硅和金刚石 砂带 砂盘 砂盘 金刚石砂盘是一种常用的砂盘 它由金刚石粉 金属胶黏剂 如铜和锡粉 和基盘 如冷轧钢片 构成 如图9 27所示 金刚石砂盘是用粉末冶金法制作的 其工作层中金刚石粉有多层 过渡层仅有金属胶黏剂 另有滚压电镀法制作的金刚石砂盘 砂盘的直径通常为150 100mm 碳化硅砂盘较少见 磨盘 磨盘是一种游离磨料磨具 其类型如图9 28所示 磨削或抛光时磨料处于游离状态 可以选用较粗的磨料进行磨削作业 磨盘一般采用铸铁 硬质工具钢等金属材料制成 铸铁磨盘具有耐磨性好 强度高 磨削效率高 价格低廉等特点 故应用广泛 9 8 2 3抛光磨具 抛光磨盘磨盘用抛光粉时就成了抛光磨盘 9 8 2 3抛光磨具 抛光盘抛光盘按制作材料的不同 分为三类 硬盘 中硬盘 软盘 硬盘一般采用金属材料制成 适用于翻面型款式宝石和其他宝石平面的抛光 9 8 2 3抛光磨具 中硬盘采用沥青 尼龙 树脂和木材等材料制成 其抛光性能介于软盘和硬盘之间 9 8 2 3抛光磨具 软盘采用毛毡 皮革 帆布和天鹅绒等柔软的材料做抛光盘面 适用于弧面型和珠型款式宝石的抛光 9 8 2 4玉雕琢头 按照不同的磨削用途 玉雕磨头有相应的形状 如图9 29所示 宝玉石雕刻机经常配用电镀钻粉磨头 其磨削效率高 使用寿命长 制作工艺简单 价格也不算高 利用树脂胶 木材 皮革和葫芦皮等材料 可以制作与雕刻磨头形状相似的抛光工具 9 8 2 4玉雕琢头 9 8 2 5辅助工具 八角手机械手升降支架粘杆粘结架 八角手 八角手是一种加工翻面型款式用的特种工具 也是八角手宝石盘磨机的主要配件 八角手主要由手柄和八角形模块组成 如图9 30所示 模块上的小孔是用来调节圆周分度的 加工时通过改变插孔位置和托盘的高度 就可以磨出若干组小面来 八角手 八角手的设计原理 八角手的设计思想 是以 等分圆 作为变化基础 即由8个边和8个孔组合成的64个变化单元去平分360 的圆 升降支架 八角手 升降支架 八角手 机械手 机械手是另一种加工翻面型款式用的特种工具 也是机械手宝石盘磨机的主要配件 机械手是由粘杆臂 角度刻度板及指针 圆周分度齿轮和制动器等组成 如图9 31所示 常用机械手有64分度齿轮或60分度齿轮 机械手 机械手 升降支架 升降支架 机械手 粘杆 粘结架 9 9玻璃的加工及处理设备 9 9 1玻璃工艺品的冷加工及设备9 9 2玻璃表面处理及设备9 9 3玻璃饰品的热加工成形 9 9 1玻璃工艺品的冷加工及设备 切割磨削抛光车刻 用车刻机磨出花纹和图像喷砂 喷砂机及相应的空气压缩机等钻孔激光内雕刻 专门设备 用激光束产生爆裂点成像 9 9 2玻璃表面处理及设备 化学蚀刻设备表面蒙砂设备表面着色设备表面喷涂设备 9 9 3玻璃饰品的热加工成形 9 9 3 1玻璃成形模具9 9 3 2玻璃热工设备