1、9 宝玉石的主要加工设备及应用,下载自管理资源吧,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
2、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
3、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
4、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。
5、,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
6、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
7、等组成(图918)。,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919。 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
8、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920。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,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
9、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
10、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125150pm。,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
11、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
12、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#W40 3）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50100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
13、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,滚压电镀锯片制作方法,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
14、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、
15、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929所示。 宝玉石雕刻机经常配用电镀钻粉
16、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
17、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、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
18、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,9.9.3.1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,玻璃热工设备分类 按热源分火焰炉、电炉 按加热过程分间隙式炉、连续式炉 按加热状态分玻璃熔炉、玻璃加热炉、退火炉,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,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,9.10.2安全生产规程,10 复习与思考,宝玉石加工设备有哪些类型？ 宝玉石加工的辅料和辅助工具有哪些，其作用如何？ 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。,
