宝石加工——加工设备及工艺材料

1、吴卉菊 l第一章第一章 宝石琢型的宝石琢型的概述概述和和分类分类 l第二章第二章 宝石琢型宝石琢型设计原理设计原理及及方法方法 l第三章第三章 宝石加工的宝石加工的基本方法基本方法和和原理原理 l第四章第四章 宝石加工常用宝石加工常用磨料磨料、磨具磨具及及辅材辅材 l第五章第五章 弧弧面型宝石的加工工艺面型宝石的加工工艺 l第六章第六章 刻面型宝石的加工工艺刻面型宝石的加工工艺 l第七章第七章 珠型宝石加工工艺珠型宝石加工工艺 l第八章第八章 异型宝石的加工异型宝石的加工 l1.1概念概念 l1.2宝石的款式宝石的款式 l概念概念 l宝石加工的一般过程宝石加工的一般过程 l加工工艺的作用加工工

2、艺的作用 l宝石加工的工艺特点宝石加工的工艺特点 l宝石加工人员的技术要求宝石加工人员的技术要求 l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。 l原料观察和款式设计切割预 型琢磨抛光（上蜡） （打孔）质检。 l“三分原料、七分工” l宝石产品的价值=原料（价值）+ 车工工艺 l1） 宝石加工的手工艺性； l2）不同宝石种类的加工工艺技 术有所不同 l3）造型不同、对工艺技术的要 求也不同 l1）掌握各类宝石的性质和加工性能。 l2）熟练掌握各种加工设备的结构、操作 规程和技术方法。 l3） 熟练掌握不同种类宝石的工艺流程、 操作规程和技术方法。 l4）能准确无误地理

3、解宝石设计方案，并 准确地通过工艺操作来实现设计意图。 l5）能对产品的质量和价格作出较准确合 理的估价。 刻面型 珠 型 异 型 款 式 凸面型 l（一）（一）凸面型凸面型（弧面型或素身型） l（二）（二）刻面型刻面型 l（三）珠型（三）珠型 l（四）（四）异型异型 l（1）根据腰围的形状人为园、椭圆 l（2）根据凸面的形状 l单凸、面琢型 l扁豆凸面 上=下 都偏低 l双凸面：上下 l空心凸面：用于色深，透明度低 l凹面型： l（1）钻石式：冠部三层，亭部两层，要注意火 彩和亮度。 l根据腰边又可分为： l圆钻、椭圆、杆栏、梨式、心式、半杆栏式、 三角式 l（2）玫瑰式：只有冠部，火彩和亮

4、度都不好， 用于薄片晶体。 l（3）阶梯式：有正方形、长方形，只是充分展 示宝石的色美。 l（4）混合式： l（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。 l（2）随意型 l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。 l2.1 宝石原料的选用宝石原料的选用 l2.2 宝石的款式设计宝石的款式设计 l（一）（一）宝石的一般条件宝石的一般条件 l（二）（二）宝石原料的分级和档次的划分宝石原料的分级和档次的划分 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

5、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。 宝石原料、档次及特点相关表 l2.2.1设计原则设计原则 l2.2.2设计要求和方法设计要求和方法 l2.2.3设计步骤设计步骤 l最大限度地表现宝石的价值（美学价值+ 商品价值）。 l（一）（一）重量重量 l（二）（二）颜色颜色 l（三）（三）色斑色斑 l（四）（四）琢型琢型 l（五）（五）瑕疵瑕疵 l（六）（六）色散色散 l（

6、七）（七）硬度硬度 l（八）（八）脆性和韧性脆性和韧性 l（九）（九）解理解理 l（十）（十）高双折射率宝石高双折射率宝石 l（十一）（十一）热稳定性热稳定性 l（1）单粒宝石成品尽可能大，价格与重 量的平方成正比。 l（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。 l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。 l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。 l红：可安排在亭尖上，多次内反射后， 台面观察出现均匀柔和的色彩。 l杂：不可安排在亭尖上，尽量安排在腰。 l（1）透明度 l（2）亮度、火彩与琢型

7、l（3）重量与琢型 l（4）特殊光学效应和琢型 l（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。 l透明宝石，选用刻面型。 l不透明宝石，选用弧面型。 l全反射原理，注意冠部角和亭部角。 l增加腰部直径； l增加腰部厚度； l增加亭角。 l变彩 猫眼 星光 磨弧型 l强调形美与质美的统一、和谐，以质美 为前提。 l尽量避免，可排在腰部。 l钻石：设计成圆钻型。 l硬度不同所用辅料不同。 l（1）脆性：易磨，但易碎 l（2）韧性：难磨 l要尽量避开。 l可利用其来开料。 l会出现双影，看起来模糊，可采用光 轴。 l如热敏性高的杆栏石。 l（一）宝石原石的审查（一）宝石原石的

8、审查 l（二）设计方案及方案的选择（二）设计方案及方案的选择 l3.1 加工设备加工设备 l3.2 工艺材料工艺材料 l3.1.1切割设备切割设备 l3.1.2磨削设备和抛光设备磨削设备和抛光设备 l3.1.3钻孔设备钻孔设备 l（一）下料机结构和主要部件：（一）下料机结构和主要部件：（1）开）开 石机石机 、（2）切块机 l（二）修整机的结构和主要部件（二）修整机的结构和主要部件 l（三）切割设备的质量要求（三）切割设备的质量要求 l（四）辅助材料（四）辅助材料 l（一）轮磨机（一）轮磨机 l（二）盘磨机（二）盘磨机 l（三）带磨机（三）带磨机 l（四）滚磨机（四）滚磨机 l（五）抛光设备（

9、五）抛光设备 l（一）机械钻孔机（一）机械钻孔机 l（二）超声波钻孔机（二）超声波钻孔机 l3.2.1磨料磨料 l3.2.2磨具磨具 l3.2.3辅料辅料 l（一）磨料的基本性能（一）磨料的基本性能 l（二）磨料的种类和特点（二）磨料的种类和特点 l（三）抛光剂（三）抛光剂 l（1）硬度比被加工材料高； l（2）有适当的抗破碎强度和自锐性； l（3）在高温下能保持固有的硬度和强度； l（4）粒度和形状均匀； l（5）与被加工材料不产生化学反应。 l通常对抛光剂的要求有以下几点： l外观均匀不含杂质； l粒度基本均匀一致； l有适当的硬度和比重； l有一定的表面活性； l有良好的分散性和吸收性。

10、 l（一）固着磨料磨具（一）固着磨料磨具 l（二）游离磨料磨具（二）游离磨料磨具 l（1）金刚石锯片）金刚石锯片 l（2）砂轮）砂轮 l（3）砂带）砂带 l（4）砂盘）砂盘 l（1）磨盘 l（2）抛光盘 l（一）冷却液（一）冷却液 l（二）粘结材料（二）粘结材料 l（三）清洗材料（三）清洗材料 l4.1 劈切法劈切法 l4.2 磨料的磨削原理及磨削加工方式磨料的磨削原理及磨削加工方式 l4.3 抛光的基本原理抛光的基本原理 l4.4 宝石表面的加工质量宝石表面的加工质量 l4.5 加工余量加工余量 返回 l4.1.1劈切法的原理劈切法的原理 l4.1.2劈切的操作劈切的操作 l4.1.3劈切法

11、的应用和注意事项劈切法的应用和注意事项 l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。 l（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。 l（2）用切割机的锯片轻轻沿解理方向锯 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。 l（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。 l（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

12、切，可改用 锯切。 l（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。 l（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。 l4.2.1磨削原理磨削原理 l4.2.2磨削热磨削热 l4.2.3磨削加工的方式磨削加工的方式 l（一）磨削力（一）磨削力 l磨削力是磨具与宝石坯料之间互相作用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

13、磨具间的磨擦而产宝石的形变及宝石与磨具间的磨擦而产 生。生。 l一般宝石对磨粒的压力越大，磨具线速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，则磨削力也越度越大和磨擦系数越大，则磨削力也越 大，反之磨削力就小。大，反之磨削力就小。 l（二）磨削深度与磨料的磨损（二）磨削深度与磨料的磨损 l磨粒的磨削力越大，磨削深度就越大。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。也增大，从而使磨具磨损加快。 l（一）磨削热的产生和对加工的影响（一）磨削热的产生和对加工的影响 l对加工的影响：对加工的影响：

14、 l（1）使宝石表面的性质发生变化。如孔雀石、欧泊等。）使宝石表面的性质发生变化。如孔雀石、欧泊等。 l（2）磨削热量在极短时间内主要集中于宝石磨削面表）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，热量难传入宝层，使共体积膨胀。若宝石的导热性差，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。一直延伸到宝石内部，使宝石碎裂。 l（3）磨削热量也会使磨具（锯片）发生热变

15、形，或使）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。增加磨具的损耗，降低其使用寿命。 l（二）影响磨削温度的因素（二）影响磨削温度的因素 l（1）磨具转动的线速度。磨具转动的线速度越大，磨）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。削温度也增加越快。 l（2）宝石施加于磨具上的压力，压力越大，温度越高。）宝石施加于磨具上的压力，压力越大，温度越高。 l（3）磨具性能对磨削温度的影响。据实验分析，磨粒）磨具性能对磨削温度的影响。据实验分析，磨粒

16、粒度越粗，磨削温度升高越快，一般粒度越粗，磨削温度升高越快，一般60#和和80#的磨料的磨料 磨削升温最快，磨削升温最快，46#以上磨料的磨削温度升高不明显；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，温度升高也快。另外，磨具硬度越大，磨削热也越大，温度升高也快。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。高，这是因为单位时间内参加工作的磨粒多。 l（一）锯切（线形磨削）（一）锯切（线形磨削） l锯切是一种磨料对原石的磨削作用而将原石分锯切是一种磨料对原石的磨削作用而将原石分 割开

17、的磨削方式，其最主要的特点是磨料的磨割开的磨削方式，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，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。并产生切缝两侧的微破碎层。 l锯切是宝石原石分割的最常用方法，还用于修锯切是宝石原石分割的最常用方法，还用于修 理宝石毛坯。理宝石毛坯。 l锯切是用切割设备进行的，根据不同切割要求，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。采用不同的切割机和不同直径的锯片。 l（二）平面磨削（二）平面磨削 l平

18、面磨削是指磨削工具与宝石表面的作用面是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宝石和棱柱面、平面、磨削主要应用于刻面型宝石和棱柱 状珠型宝石的粗、细磨。状珠型宝石的粗、细磨。 l平面磨削的磨具主要是各种平面磨盘，包括固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。时也用砂轮的侧面对宝石进行初步平面磨削。 l（三）弧面磨削（三）弧面磨削 l它包括曲面磨盘磨削、软面磨盘

19、磨削和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，后者主要用于椭石和珠型宝石的加工，后者主要用于椭 型宝石磨削。型宝石磨削。 l弧面磨削的设备有各种轮磨机、盘磨机、弧面磨削的设备有各种轮磨机、盘磨机、 带磨机和滚磨机。带磨机和滚磨机。 l（四）穿孔磨削（四）穿孔磨削 l是一种点磨削方式，即磨料在钻杆或钻是一种点磨削方式，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。域内进行磨削，产生一个孔眼。 l穿孔磨削包括机械穿孔磨削和超声波穿穿孔磨削包括机

20、械穿孔磨削和超声波穿 孔磨，以及激光穿孔。孔磨，以及激光穿孔。 l宝石加工中，抛光是极为重要的一道工 序，几乎所有宝石，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。 l4.3.1抛光机理的几种学说抛光机理的几种学说 l4.3.2影响抛光效果的几个主要因素影响抛光效果的几个主要因素 l（1）微粒机械磨削学说 l（2）流布学说（塑性流动学说） l（3）物理化学学说 l（1）抛光剂类型 l（2）抛光液 l（3）抛光盘 l（4）抛光工艺参数 l1）抛光剂的供给量和浓度 l2）抛光时的压力和抛光盘的线速度 l（5）前道工序的加工质量和表面粗糙度 l4.4.1设计原则设计原则 l4.4.2

21、影响表面粗糙度的因素影响表面粗糙度的因素 l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倍放大镜下见不到3分辨的划痕、毛 面和微裂纹。 l(一一)宝石材料性质宝石材料性质 l(二二)磨具性能磨具性能 l(三三)磨削工艺参数磨削工艺参数 l(一一)宝石材料性质宝石材料性质 l在同等磨削条件下，一般被加工的宝石在同等磨削条件下，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，韧性较强越低。同时，在同等条件下，韧性较强 的宝石的表

22、面粗糙度比韧性较低（脆性的宝石的表面粗糙度比韧性较低（脆性 大）的宝石的低。大）的宝石的低。 l(二二)磨具性能磨具性能 l（1）磨料粒度：粒度越细，加工宝石表）磨料粒度：粒度越细，加工宝石表 面粗糙度就越小。面粗糙度就越小。 l（2）磨具硬度：硬度越高，加工的宝石）磨具硬度：硬度越高，加工的宝石 表面粗糙度就越低。表面粗糙度就越低。 l（3）磨具组织：组织越密，表面粗糙度）磨具组织：组织越密，表面粗糙度 就越低。就越低。 l(三三)磨削工艺参数磨削工艺参数 l（1）磨削深度：深度越大，表面越粗糙。）磨削深度：深度越大，表面越粗糙。 l（2）磨具工作面的线速度：线速度大，粗糙度小。）磨具工作面

23、的线速度：线速度大，粗糙度小。 l（3）宝石给进量：给进量大，粗糙度大。）宝石给进量：给进量大，粗糙度大。 l（4）磨具半径：半径大，粗糙度就低，因为半径大，）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。线速度大，磨具稳定性强，振动减小。 l（5）磨具冷却液：冷却液具有吸热、润滑、清洗等）磨具冷却液：冷却液具有吸热、润滑、清洗等3个个 作用，因而对提高加工表面质量具有重要作用，另外冷作用，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却液不纯，所含的磨屑和杂质同样可以降低宝石表面质 量。量。 l（6） 机械振动。当

24、磨具在轴向窜动或摆动时，或磨具机械振动。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。表面粗糙度增加。 l4.5.1加工余量的概念加工余量的概念 l4.5.2确定加工余量的注意事项确定加工余量的注意事项 l在宝石加工过程中，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

25、、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。 l（1）高档宝石的加工余量应尽量小些，中低档可适当 大些。 l（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。 l（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。 l（4）宝石琢型越复杂，加工工序越多，则加工余量总 和就越大。 l（5）宝石粒度越大，加工余量就越大。 l（6）在加工成本合理、加工质量符合要求的情况下， 应尽量选用能使加工余量比较小的加工方法。 l（7）加工设备精度高，加工余量则小。

26、 l（8）加工者操作熟练程度高时，加工余量可小些，反 之当大些。 l5.1 凸面型宝石的原石材料和设计要点凸面型宝石的原石材料和设计要点 l5.2 凸面型宝石的加工工艺流程凸面型宝石的加工工艺流程 返回 l5.1.1原石材料原石材料 l5.1.2宝石原料的分级和档次的划分宝石原料的分级和档次的划分 l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。 l（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。 l（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。 l（3）对中、低档宝石，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。 l出坯圈形上杆预型细磨抛光 l6.1 概述概述 l6.2 刻面型宝石的加工工序刻面型宝石的加工工序 l6.3 常用刻面型宝石刻磨机简介常用刻面型宝石刻磨机简介 返回 l（一）刻面型宝石的原材料（一）刻面型宝石的原材料 l一般说来，只要透明的宝石原石才磨刻面型。 l（二）刻面型宝石的工艺要求和设计琢磨要点（二）刻面型宝石的工艺要求和设计琢磨要点 l1）使宝石颜色最佳，无色宝不要“闪耀”。 l2）尽量增大宝石的透明度。 l3）以稀为贵，若重量难得，则尽大地保持重量。 l4）一般情况下要去除瑕疵。 l5）面角比例