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1、宝玉石的主要加工宝玉石的主要加工设备及应用设备及应用9 讲授提纲讲授提纲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
2、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切割设备的功能切割设备的功能1.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2.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常用的切割设备常用的切割设备1.泥沙锯2.开石机3.切片机4.宝石切割机5.多刀切割机6.激光切割装置7.水流切割装置泥沙锯泥沙锯开石机开石机切片机切片机宝石切割机宝石切割机多刀切割机多刀切割机9.3宝玉石的磨削设备宝玉石的磨削设备9.3.1磨削设备的功能9.3
3、.2常用的削磨设备9.3.1磨削设备的功能磨削设备的功能n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常用的削磨设备常用的削磨设备1.轮磨机2.盘磨机3.带磨机4.滚磨机5.圆球琢磨机6.圈形轮磨机轮磨机轮磨机盘盘磨磨机机盘磨机盘磨机带磨机带磨机滚磨机滚磨机圆球琢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910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
4、装配不同形状的模块，如圆形、椭圆形、橄榄形、梨形等，见图911。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抛光设备的功能抛光设备的功能n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常用的抛光设备常用的抛光设备1.盘磨机2.振动抛光机3.双盘磨抛机4.抛光筒振动抛光机振动抛光机双盘磨抛机双盘磨抛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
5、作，高效地完成磨削和抛光作业。图913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钻孔设备的功能钻孔设备的功能n开孔9.5.2常用的钻孔设备常用的钻孔设备1.机械钻孔机2.超声波钻孔机3.激光钻孔机机械钻孔机机械钻孔机超声波钻孔机超声波钻孔机激光钻孔机激光钻孔机激光打孔设备 n激光打孔设备是利用激光发生器产生的高能激光束
6、，定点加热或气化石料，进行成孔作业的。9.6玉石雕刻设备玉石雕刻设备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玉石雕刻设备的主要功能n雕刻9.6.2常用的玉石雕刻设备常用的玉石雕刻设备1.台式雕刻机2.手持式雕刻机台式雕刻机台式雕刻机手持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锯钻机锯钻机9.7.1锯钻机锯钻机锯钻是钻石加工过程中把金
7、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。n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)。n一般由底板、心轴、臂架和配重球等组成(图918)。9.7.2车钻机车钻机9.7.2车钻机车钻机n 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
8、粘法来固定在夹嘴上，见图919。n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磨钻机磨钻机n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磨钻机磨钻机9.7.3磨钻机磨钻机n按照主轴支承轴承的构造特点，可以分成两类。n (1)主轴有两个支承轴承的磨钻机，可见图920。它的磨盘被固定在主轴的。 n(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
9、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。n通常在磨钻夹具(图921)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n冷却液n粘结材料n清洗材料9.8.1.1.1粗磨料（磨粉）粗磨料（磨粉）n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。
10、n常用磨料的种类n碳化硅（SiC）n碳化硼（B4C）n天然和人造金刚石粉n刚玉类磨料9.8.1.1.2细磨料（抛光剂）细磨料（抛光剂）n抛光剂的要求n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。n常用抛光剂种类n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磨料粒度磨料粒度n磨料的粒度一般用粒度号和基本粒尺寸表示。n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
11、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。n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125150pm。9.8.1.1.3磨料粒度磨料粒度粒度号适用范围46#-80#大料切割，毛坯倒棱100#-120#小料切割，毛坯倒棱，预形150#-180#成型粗磨，预形，穿孔，小石切磨及修整240#-W40成型细磨，穿孔W28-W14成型精磨，粗抛光W10-W0.5细抛光，精抛光9.8.1.2辅助物料辅助物料1.冷却液水、油、液化皂等2.粘结材料要求：良好粘结性、热稳定性、化学稳定性，适当的软
12、化点。种类：石蜡、虫胶、松香、火漆胶、绿条胶、红胶3.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u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）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的
13、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。n大型锯片硬质锰钢、锰硅钢片等材料。n中型锯片软钢片、冲压铁片、冷钆铁片等材料。n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。n大型锯片磨料粒度46#80#n中型锯片磨料粒度100#180#n小型锯片磨料粒度240#W40 3）结合剂：把金刚石粘附在刀基上的材料。n通常用金属结合剂，如青铜粉、电镀金属等为结合剂材料。热铸锯片热铸锯片热铸锯片制作方法热铸锯片制作方法n将粒度为50100的钻石粉与黄铜或其他金属材料的粉末相混合
14、，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922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l4mm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滚压滚压电镀锯片制作方法电镀锯片制作方法n将软钢材料冲压成100一150mm、内径2050mm、厚度0.150.3mm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100150的钻石粉压入铣槽内，电镀处理锯片，使钻石粉牢固地附
15、锯片边缘的铣槽中。9.8.2.2磨削磨具磨削磨具砂轮砂带砂盘磨盘砂轮砂轮砂轮砂轮n砂轮表面固着的磨料对坯料进行磨削加工。n磨料的固结强度与胶黏剂性质有关。n常用的胶黏剂有树脂、陶瓷和金属。n最常用的磨粒材料是碳化硅和金刚石。砂带砂带砂盘砂盘砂盘砂盘n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927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150100mm。碳化硅砂盘较少见。磨盘磨盘n磨盘是一种游离磨料磨具，其类型如图928所示。磨削或抛光时磨料处于游
16、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抛光磨具抛光磨具抛光磨盘n磨盘用抛光粉时就成了抛光磨盘9.8.2.3抛光磨具抛光磨具抛光盘n抛光盘按制作材料的不同，分为三类：硬盘、中硬盘、软盘。n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抛光磨具抛光磨具n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抛光磨具抛光磨具n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
17、宝石的抛光。9.8.2.4玉雕琢头玉雕琢头n 按照不同的磨削用途，玉雕磨头有相应的形状，如图929所示。n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。n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玉雕琢头玉雕琢头9.8.2.5辅助工具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n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930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
18、角手八角手的设计原理八角手的设计原理 n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、八角手升降支架八角手机械手机械手n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。n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931所示。常用机械手有64分度齿轮或60分度齿轮。机械手机械手机械手、升降支架机械手、升降支架升降支架机械手粘杆粘杆粘结架粘结架9.9玻璃的加工及处理设备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
19、璃饰品的热加工成形9.9.1玻璃工艺品的冷加工及设备玻璃工艺品的冷加工及设备n切割n磨削n抛光n车刻用车刻机磨出花纹和图像n喷砂喷砂机及相应的空气压缩机等n钻孔n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9.9.3.1玻璃成形模具玻璃成形模具金属磨具木质磨具石膏磨具陶土磨具9.9.3.2玻璃热工设备玻璃热工设备n玻璃热工设备分类n按热源分火焰炉、电炉n按加热过程分间隙式炉、连续式炉n按加热状态分玻璃熔炉、玻璃加热炉、退火炉n常用玻璃热工设备玻璃熔炉玻璃加热炉玻璃退火炉玻璃加热喷枪9.10设备的维护和生产安全设备的维护和生产安全9.10.1设备的维护9.10.2安全生产规程9.10.1设备的维护设备的维护9.10.2安全生产规程安全生产规程10 复习与思考复习与思考1.宝玉石加工设备有哪些类型？2.宝玉石加工的辅料和辅助工具有哪些，其作用如何？3.试设计一种宝玉石（如红宝石）加工所需要的设备、工具和辅料。
