宝石的加工流程

宝石的加工流程

宝石的款式设计完成后，就要按照设计方案进行加工，宝石的款式不同，加工工艺流程也不同，现分述如下：

一、凸面型宝石加工流程

采用凸面型琢型的宝石一般选用半透明-不透明的宝石原料，主要突出表现宝石的颜色、光泽和特殊光学效应(如猫眼效应、星光效应等)，能充分弥补宝石在火彩、透明度和瑕疵方面的不足。凸面型宝石的材料广泛，一般没有什么特定的要求，常用的宝石种类有：翡翠、红宝石、蓝宝石、欧泊、金绿宝石、石榴子石、玛瑙等。其加工流程为：

出坯→圈形→上杆→预形→细磨→抛光→后期处理

(一)出坯

出坯包括画线和下料两道工序：

1.画线

画线对于颗粒小的贵重宝石原料是不必要的，因为此类宝石原石一般直接在修整锯上稍稍去除边角余料，就可进入下道工序(圈形)。

对大块原料经切割成的片料，为了料尽其用和准确方便，要进行画线。画线是用画笔在片料上画出凸面型宝石的腰形。画线所用的画笔为带有尖端的黄铜棒或铝棒，长度为10～15cm，也可使用彩色铅笔。

为了准确按一定的规格画出腰形，通常要使用模版(图11-4-1所示)。模版多用塑料、有机玻璃片或不锈钢制成。模版上有许多根据生产要求而设计的不同图形、不同尺寸的孔，画线时，将模版上选定的形状孔对在宝石原料上，用画笔画出腰形的轮廓，画得越细越好。

图11-4-1 模板

图11-4-1 模板

2.下料

下料的方法就是锯割，即用修边锯沿所画的轮廓线锯割，要留出大约2～4mm的余量，以免因宝石性脆，切割时产生的裂纹延伸到轮廓线内，造成不必要的损失。

切割时用修边锯，其操作步骤如下：(1)清洗载石台，打开冷却水，冷却锯片，以免原料与锯片在摩擦中温度过高。

(2)手持原料，用力均衡地推入锯片，要控制好进料的压力，一般以片料顺畅进刀而不产生火花或火花极少为好。一般开始进料时速度放慢，待原料进入一段后，要沿直线加快速度，但不能突然用力，快要切透时，放慢速度以免崩口。

(3)重复上述步骤，切除画线以外的多余量。如图11-4-2所示。

(二)圈形

圈形就是用砂轮圈出毛坯的腰形。圈形一般用直径＞250mm的砂轮，磨料用80^＃～100^＃的碳化硅，具体步骤如下：

(1)打开冷却水和轮磨机。

(2)毛坯底面朝上，用手捏稳，用力均匀地把毛坯边缘和棱角磨去，所圈形状要平滑、自然、呈弧线，与所画轮廓线等距，留出大约0.5～1mm的余量，所圈腰面要与底面垂直(见图11-4-3)。

(3)圈形完成后，为防止底面边缘因尖利而崩口，可在底面边缘磨出一个小斜面，使之与底面的夹角为40°～45°，此时，小斜面的一边可与轮廓线重合但不要磨去轮廓线。

图11-4-2 下料时毛坯的形状

图11-4-2 下料时毛坯的形状

图11-4-3 毛坯俯视图

图11-4-3 毛坯俯视图

(三)上杆

圈形后的毛坯在预形前要上杆。上杆就是用胶将宝石毛坯和粘杆粘在一起。对于经验丰富的宝石工匠，可直接手持毛坯进行预形，但对于初学者，则需要上杆，因为这样做既可以固定宝石，又可避免伤手。

粘杆一般长100～150mm，一端为圆形，直径约6～12mm不等，是用黄铜、铁或硬木制作的。具体上杆步骤为：

(1)用酒精清洗宝石毛坯和粘杆(少数化学性质不稳定的宝石只能用自来水清洗)。

(2)将胶弄成碎片，放入烧杯中，用酒精灯加热至熔化。

(3)把粘杆的粘结端浸入熔融的胶中，浸入深度约10mm，稍停片刻，让胶完全浸润粘杆，然后取出备用。

(4)用镊子夹住宝石毛坯在酒精灯上加热，使毛坯受热均匀，以免炸裂，对于怕热的宝石可用石棉网间隔加热。

(5)把毛坯底面与带胶的粘杆粘结在一起。在胶未完全硬结时，用手扶正毛坯，使毛坯的底面垂直粘杆，然后自然冷却。

(四)预形(图11-4-4)

预形就是用砂轮磨削出宝石的造型。预形所用的工具为轮磨机，有两个粗细不同的碳化硅砂轮，粗砂轮的直径为300～400mm左右，磨料粒度为80^＃～100^＃；细砂轮的直径为200～300mm，磨料粒度为180^＃～220^＃。粗砂轮的主要作用是磨削掉毛坯的余量，细砂轮的作用则是进一步修整去掉粗砂轮留下的预形余量和划痕、微裂隙，提高坯料表面的光滑度。通过预形，毛坯基本获得设计中的凸面形状，其具体步骤如下：

(1)打开冷却水和轮磨机，待砂轮转动平稳后开始预形。

(2)手持粘杆将坯料顶部磨出一斜面，斜面的边不要超出底面、小斜面的边(圈形时所磨出的小斜面)，最好留有余量。磨斜面时，用力要均匀，且不断转动粘杆，使斜面尽量成圆环带，圆环带与垂直面的夹角约10°～15°。

(3)在第一个圆环带磨好后，向顶部方向磨出第二个圆环带，并依此向顶部磨出第三个、第四个圆环带，依此类推，使毛坯的顶面由阶梯状的弧面越来越趋近于较光滑的弧面。

(4)换用细砂轮，清洗毛坯，防止较粗的颗粒带到细砂轮上。再按上面的步骤进行，直到磨削掉宝石毛坯的多余量，并有较好的光滑度。

图11-4-4 预形的过程

图11-4-4 预形的过程

(五)细磨

细磨的作用是为了提高宝石毛坯的光滑度，并进一步提高造型精度的工序。

细磨所用的工具主要有轮磨机、带磨机和盘磨机等，它们的共同特点是：在磨盘上覆盖一层有弹性的材料，当磨盘受到宝石毛坯压迫时，会自动产生一个屈服面，将毛坯包住，即磨盘弹性表层与宝石毛坯弧面呈球形磨面。正是因为这个屈服面的存在，使它增大了与宝石的接触，而且这个屈服面的磨削力远比砂轮的磨削力柔和得多，从而使宝石毛坯的圆滑度大大提高。

1.轮磨

细磨所用的轮磨机在外形上与砂轮相似。其基体用金属或木轮制作，外圈用橡皮套粘结在基体上。橡皮厚约10～15mm，内含金刚石粉。这种橡皮轮适用于磨削红蓝宝石这样硬度高的宝石。其外圈也可用皮革代替，所用磨料为240^＃或280^＃的碳化硅。

2.带磨

使用带磨机进行细磨，效率很高。将宝石凸面顶在砂带上，砂带产生屈服面，包住宝石，可增大宝石的磨削面积。

3.盘磨

盘磨是较常用的细磨方法。其基体多为金属或硬木料制成，盘面微凸，上面粘结一块5～10mm之间的毛毡或软泡沫塑料，最外层用呢绒布或细帆布，也可用皮带。磨料为220^＃～280^＃的碳化硅或280^＃与W40的金刚石粉。

(六)抛光

宝石的抛光加工工艺包括平面抛光工艺、弧面抛光工艺和滚抛工艺等。由于宝石的成分和性质各异，抛光时所用的抛光盘、抛光料也不相同(表11-4-1)。主要的抛光盘材料有：铁、铜、锡、铝、铅、锌、胶木、有机玻璃、皮革和木材等。主要的抛光料：金刚石、氧化硅、氧化铝、氧化铬、氧化锡等微粉。

凸面型宝石的抛光工序、设备与细磨工序和设备有类似之处。若抛光工具用木盘，则要在其表面蒙上弹性材料，如毛毡、皮革、呢绒、帆布等，以产生屈服面。具体操作步骤如下：

(1)清洗宝石毛坯和抛光盘。

(2)打开抛光机，用刷子在抛光盘上涂一点抛光剂(抛光剂是用水或其他分散剂将抛光粉调成糊状而成)，一次涂的量不能太多。

(3)抛光时，要从坯料的边缘开始，再渐渐过度到顶部，要用力均匀，使抛光的弧面光滑，并要随时检查抛光情况。

表11-4-1 不同宝石所使用的抛光盘和抛光剂表

表11-4-1 不同宝石所使用的抛光盘和抛光剂表

(七)后期处理

宝石坯料抛光后，通常要进行如下的后期处理：

(1)拆胶：把宝石和粘杆用酒精灯加热，使胶融化，取下宝石。

(2)清洗：把带有少量胶的宝石和粘杆分别放入酒精中，待胶溶解后，把宝石和粘杆取出，用清水洗净。

(3)底面处理：用220^＃的细砂纸或平砂盘，把底面磨平。若宝石的透明度好，底面还需抛光。

(4)上蜡：底面处理后的宝石清洗、晾干、上蜡，以填补微裂隙并增加宝石的表面光洁度。

二、刻面宝石的加工流程

一般对透明度好的宝石采用刻面型琢型，刻面型琢型的加工工艺比凸面型要复杂得多，其加工工艺流程如下：

出坯→上杆→圈形→冠部研磨→冠部抛光→(翻转宝石)上杆→亭部研磨→亭部抛光→后期处理

1.出坯

通常采用劈切法和锯切法将原石分割成小块料，用粗盘粗磨加工出基准面(台面)，并用粗磨或细磨的方式去掉有瑕疵的部分。

2.上杆

将宝石的基准面紧贴粘接架的垂直面，用粘胶把宝石的亭部粘在加工杆上。粘杆的粘接端有多种形状(图11-4-5)，以便粘接不同琢型的宝石。上杆的具体步骤为：

图11-4-5 粘杆的类型

图11-4-5 粘杆的类型

(1)将粘杆和宝石毛坯的表面洗净。

(2)将粘杆预热，再预热宝石毛坯，宝石受热要均匀。

(3)用胶把粘杆和宝石毛坯的亭部粘结在一起，趁胶未完全凝固时，纠正角度。要求毛坯的中心线与粘杆轴线重合，基准面与粘杆垂直。

3.圈形

圈出宝石的腰部形状和冠部的基本弧面，圈形时所用的磨料粒度为180^＃～220^＃。在圈腰形时，要确保粘杆轴线与磨盘面平行，这样才能保证毛坯顶面垂直于腰面。在圈冠部的基本弧面时，弧度要小，即弧面与粘杆的夹角要小，弧面曲率要一致(图11-4-6)，否则会影响到冠部刻面的研磨。

4.冠部研磨

冠部研磨要在宝石刻磨机上完成。宝石刻磨机有两种：八角手刻磨机和机械手刻磨机。刻磨机使用的磨盘直径一般为150mm的金刚石磨盘，磨料的粒度一般为600目。研磨的顺序为台面、冠部主刻面、星小面、上腰面。具体步骤如下(以八角手刻磨机为例)：

(1)打开刻磨机和冷却水。

(2)将带毛坯的粘杆安装到45°块上，再把45°块安装在宝石刻磨机上，使台面朝下，平行于磨盘，然后将宝石的台面磨平(图11-4-7)

(3)卸下45°块，把带有毛坯的粘杆直接安装到八角手刻磨机上，调节主机平台，使宝石与磨盘呈40°接触(冠部角度为40°)，并调节八角手到1孔位，通过八角手八条边在平台上转动，可磨出冠部的8个主刻面，磨出的主刻面要保证大小一致，台面直径达到腰直径的50%～60%。

图11-4-6 宝石冠部的圈形

图11-4-6 宝石冠部的圈形

图11-4-7 用45°块研磨冠部台面

图11-4-7 用45°块研磨冠部台面

1—45°块；2—粘杆；3—宝石坯料；4—磨盘；5—夹具；6—托架

(4)提升主机平台，使毛坯与磨盘成25°，调节八角手到2孔位，通过八边的转动可磨出8个星小面。此时星小面与主面刚好为两个正方形。

(5)下降主机平台，使毛坯与磨盘成46°，调节八角手到3孔位，通过八边的转动，磨出冠部左边的8个腰面(如图11-4-8)

图11-4-8 圆钻型冠部的研磨步骤

图11-4-8 圆钻型冠部的研磨步骤

(6)保持平台不动，调节八角手到4孔位，通过八边的转动，磨出冠部右边的8个腰面。

5.冠部的抛光

抛光时，将磨盘换下，装上抛光盘，然后涂上抛光剂。

抛光的顺序是：首先抛光8个星小面，再抛光8个主小面，然后抛光16个上腰小面，最后抛光台面。

抛光中应注意的问题是：

(1)抛光的角度要与研磨角度一致，否则会有多余的小面出现。

(2)抛光盘面与抛光剂要保持干净，不能有较粗粒的磨粒残留，否则不仅达不到抛光的效果，反而使宝石表面留下擦痕。

6.翻转宝石上杆(图11-4-9)

图11-4-9 换粘杆

图11-4-9 换粘杆

1—平头粘杆；2—粘结有坯料的粘杆；3—粘结剂；4—粘接架

冠部研磨和抛光完毕后，将宝石坯料在酒精灯上加热，然后取下宝石坯料，掉转方向，将冠部粘接于一平头粘杆上。

7.亭部的研磨

亭部的研磨除无台面外，与冠部的研磨方法基本相似，具体步骤为：

(1)将粘杆安装到八角手上，调节主机平台，使毛坯与磨盘成40°，选用八角手的1孔位，通过八边的转动，磨出8个主面。

(2)下降主机平台，使毛坯与磨盘成43°，选用八角手的3孔位，通过八边的转动，磨出亭部左边的8个腰小面。

(3)保持平台不动，选用八角手的4孔位，磨出亭部右边的八个腰小面(如图11-4-10)。

图11-4-10 圆钻型亭部的研磨步骤

图11-4-10 圆钻型亭部的研磨步骤

a—第一步磨出亭部8个面；b—第二步磨出16个下腰面

8.亭部的抛光

亭部抛光与冠部抛光一样，先抛8个亭部主面，再抛光16个腰小面。

9.后期处理

亭部抛光完毕后，若怕宝石亭部的底尖破损，可在底尖磨出一个小平面，并对该小面和腰部进行抛光。然后，将宝石和粘杆在酒精灯下加热，待胶融化后拆胶，把带有胶的宝石和粘杆分别放入酒精中，清洗宝石，最后用清水洗净即可。