刻面型宝石的加工工艺

刻面型宝石的加工工艺一、刻面型宝石的设计•刻面型宝石指外形(琢型)轮廓由若干个小平面围成的几何多面体的宝石。又称“小面型宝石”、“棱面型宝石”、“翻面型宝石”。•刻面型主要适于透明的宝石原料，因为它不仅能体现宝石的晶莹透明和棱角分明的外观美，更主要的是能发挥宝石潜在的光泽、亮度、火彩等特殊光学效果美。1、刻面型宝石的设计原则•总的原则：必须充分发挥宝石的美感（造型美、质地美、光学效果美等），最大限度地体现宝石的价值。•考虑因素：保重、面角比例、琢型定向、瑕疵处理。（1）保重•设计原则：宝石设计中应尽可能保存宝石的最大体积（重量）。•处理方法：•对于小料，应因形设计，即原料适合什么琢型就设计成什么琢型，这样有利于保重。•对于大料，需要分割设计，则保重有两层含义：•1）设法保有一粒主要成品尽可能大的重量；•2）设法使所有宝石成品的重量总和最大。•A方案最有利于宝石的保重和增值；B方案其次；C方案虽然分割的粒数多，但重量分散，损耗大，单粒售价和总体价值都会大幅度低。ABC分割设计方案分析示意图（2）面角比例•设计原则：所设计琢型的比例和角度应符合最理想的面角比率，以体现刻面宝石的造型美和发挥其特有的光学效果。•刻面宝石的光学效果主要表现在三方面：亮度、火彩、闪烁。•如何正确处理亮度、火彩、闪烁的关系：•1）应通过周密分析和实践，力求寻找最佳切磨方案，使三种光学效应达到理想平衡状态。•2）对于不同性质的宝石，可以突出一、二种光学效应，以发挥其特有的美感。•例如：•色散值高的无色透明宝石，应突出发挥火彩、亮度；•色散值低或色彩浓艳宝石，应突出发挥亮度、闪烁。（3）琢型定向•刻面宝石琢型的定向设计一般以台面方向作为设定基准。•琢型的定向设计需要考虑多种因素，可分如下几类情况：•均质或多色性不明显的宝石•具有强烈双折射的宝石•具有明显多色性的宝石•具有色带、色团、色斑的宝石•具有完全解理的宝石1）均质或多色性不明显的宝石•因这类宝石各向光学性质相同或无明显差异，故主要考虑如何充分利用原料。•处理原则：“大面做顶，尖角做底”，即利用原料上最大的一平面（或切割面）做成台面，对应的尖角部分则用做亭部。•适用原料：立方氧化锆、尖晶石、石榴石、锆石、水晶、橄榄石、海蓝宝石等。•立方氧化锆戒面坯料分割设计：•块状晶体原料→矩形或方形→沿平行对角面切割→切割大面做台面立方氧化锆戒坯的分割与定向设计•八面体晶体小料的定向切割设计•八面体晶体原石→沿垂直C轴方向切割→切割面做台面八面体原石的分割与定向2）具强烈双折射的宝石•这类常见宝石有：高型锆石(0.059)、合成金红石(0.287)，等等。•特点：双折射率很高，易引起刻面宝石中出现明显的背面棱线双影，使宝石内面轮廓呈模糊状态，影响美观。•处理原则：尽可能使宝石台面垂直于晶体光轴，因光轴方向不产生双折射。•合成金红石是双折射率（0.287）很高的材料，如果定向不当，刻面宝石中会出现强双影现象。•锆石（高型）是天然宝石中双折射率（0.059）较高的材料，若定向不当也会出现明显双影现象，其正确的定向方式是：高型锆石的定向切割3）具明显多色性的宝石•多色性：指某些有色的非均质体宝石，在晶体的不同方向上呈现同颜色的性质。•强多色性宝石有：红宝石、蓝宝石、金绿宝石、坦桑石、电气石，等等。•处理原则：将最好的颜色方向作为台面。•红宝石的定向设计红宝石的定向切割•绿色电气石的定向设计•对总体颜色较深者，台面定向应平行于C轴；但对于总体颜色较浅者，台面定向则应垂直于C轴。绿色电气石的定向切割4）具色带、色团、色斑的宝石•这类常见宝石有：蓝宝石、电气石、紫晶…等。•特点：颜色不均匀，常呈明显的色带、色团、色斑等现象。•处理原则：使色区位于台面正下方并占据尽量大的中央区域。•具体方法：•①对于有色带的宝石材料，应使色带方向与台面平行，并尽可能使颜色较好的色带区放在腰部。紫晶的定向设计•②对于有色团的宝石材料，可将色团放在刻面宝石的冠部、亭部或腰部，使色团的延长方向与台面或腰部平行，以占据尽大的平面区域。色团宝石材料的定向设计•③对于有色斑的宝石材料，可将较好的色斑放在刻面宝石亭部近底尖的位置，使内反射光通过有色区达到增色效果。色斑宝石材料的定向设计与光线分析5）具完全解理的宝石•解理分级：极完全—完全—中等—不完全—极不完全•解理对宝石加工的影响：沿解理面方向难以抛光。•处理原则：尽可能不使刻面宝石的任何一个小面尤其是台面与解理面平行。•黄玉有一组与底轴面平行的完全解理，设计时应使台面方向偏离解理面，夹角5～20°。黄玉的定向设计示意4、瑕疵的处理•瑕疵：指存在于宝石内部及表面有碍宝石美观的各种包裹体、裂纹或其它缺陷。•影响作用：刻面宝石对瑕疵敏感，它干扰或阻档光线的正常穿越，影响宝石外观。•处理原则：•1）尽可能在选用的琢型中可以避除明显的瑕疵。•2）对无法避除的瑕疵，要尽可能留小除大、留色差小除反差大的。•3）不能使裂纹性瑕疵保留在宝石成品内部。•4）对无法避除的非裂纹性瑕疵，应将其设计在宝石成品中的不重要位置，如腰边部位。瑕疵对刻面宝石的影响及藏瑕部位2、刻面宝石的设计程序•分两步进行：•（1）审查宝石原料•（2）确定设计方案•（1）宝石原料的审查•1）审查内容•①宝石原料的鉴定，正确定名。•②宝石原料的形状和重量，包括自然形状、可用部分形状、成品估算重量。•③宝石原料的颜色，包括体色、色彩分布、多色性等。•④宝石原料的光学性质，包括透明度、折射率、双折射率、色散、光轴方向等。•⑤宝石原料解理的发育情况及方向。•⑥宝石原料中的裂隙及其它瑕疵情况，包括裂隙大小、延伸方向及深度，瑕疵种类、大小、数量等。•2）审查方法•①浸润观察法：用水喷湿原料表面，或将原料浸入水中观察。•②强光照射法：使用聚光手电筒或其它强光源照射观察。•③开窗观察法：对于有外皮的原料，可以在不重要部位切磨去一部分外皮再观察。•（2）确定设计方案•确定设计方案应按上节所述的设计原则进行，通常在对原料审查完毕后，设计方案也基本形成。•对于一些没有裂隙的宝石，可根据原石形状进行琢型款式设计，而对有明显裂隙的原料，则须劈开或剖切后再设计。•选择款式：•1）优先选用该宝石的惯用款式或流行款式；•2）优先选用最有利于保留成品最大重量的款式；•3）对于大粒贵重宝石，可采取制作模拟品试磨的方法来确定设计方案。•宝石琢型定向设计需要考虑哪些因素？每项因素分别如何处理？二、刻面型宝石的加工•1、刻面型宝石加工工艺流程•1)开料工序主要是对大料而言，对于小料，可以直接进入冲坯工序。•2)亭部的研磨和抛光方法与冠部相同，因而上述的十道工序可以归纳为六道主要工序，即开料、冲坯、粘胶、圈形、研磨、抛光。2、刻面型宝石加工的主要工序•（1）开料•开料含义：按设计要求，通过一定加工手段将宝石原料分割开来，初步保留有用部分，去掉无用部分。•开料方法：劈裂法、锯切法•1）劈裂法•适于一些解理或裂隙较发育的宝石原料，有利于合理分解和利用宝石原料，并在一定程度上消除加工过程中易引发一步破碎的隐患。•按所使用的工具不同，有锯劈和楔劈两种操作方式。锯劈法操作方式将原料放在切割机上，用锯片沿解理或裂隙方向轻轻锯开一个小缺口，这样原料大部分就会自动裂开。若没有裂开，可把原料再放在工作台（或桌面）边缘轻轻一磕，一般也会裂开。楔劈法操作方式用高硬度材料如合成刚玉（H=9）的尖锐棱角，在需要劈裂的宝石原料表面沿解理或裂隙方向刻划一个槽形缺口，然后用劈楔刀刃放在缺口上，用小锤敲击刀背，使原料裂解开来。•2）锯切法•适于下列情况：•大块宝石原料，主要是中低档宝石原料；•解理、裂隙下发育的宝石原料，或有裂隙但使用劈裂法无足够把握；•宝石原料块度不大，但形状不合适，需要修整去掉不必要的部分。•①大料的切割•对于块度大的低档或人造成宝石原料，如果少裂隙和瑕疵，可先用切块机切割成小块，然后用修整机切割成毛坯。•切割方式：•A.原料→立方体→沿对角线切面分割成大小相等两戒坯•B.原料→长方体→沿对角平行面分割成大小不等两戒坯AB•注意事项：•沿裂纹较深方向先进刀；•若裂纹或杂质较多，应先外后内、保大弃小；•要求切出的毛坯大粒的多，小粒的少，边角废料少。•②小料的切割•对于块度较小的宝石原料，宜直接用修整机切割。•处理原则：大面作顶，尖角作底，细致修整。毛坯高度适中毛坯高度过高毛坯高度过低•切割机操作要领：•送料要用力均匀，平直向前推进；•若感觉阻力较大，可适当回退再推；•要不间断用水充分冷却。•（2）冲坯•冲坯含义：用磨轮机对毛坯冲磨整形，使之成为更接近设计款式外形的粗坯。•冲坯机具：一般在砂轮机上进行，用陶瓷结合剂碳化硅轮，或金刚石砂轮。•1）冲坯步骤•2）冲坯注意事项•冲坯一般手持进行，须拿紧捏稳，若手持不便，可将坯料粘在粘杆上冲磨；•要不断变换冲磨部位，先磨削突出的多余边角，逐步磨出与设计相近的形状，多方向加工余量留0.3～0.5mm；•冲磨宜分两步，先用粗砂轮（80#～100#）倒棱，后用细砂轮（220#）冲磨；•注意不间断用水充分冷却。•（3）粘胶•粘胶含义：利用粘结剂将宝石粗坯粘接到粘杆上，以便于后续工序的加工操作。•1）粘结剂及粘接工具•粘结剂：常用一号胶（绿胶）、二号胶（红胶），也可以直接使用虫胶片。•粘杆：有铜杆和铁杆两种，但前者的导热好，使用得较多。•粘接架：为了粘胶方便和控制粘接精度而专门设计的一种粘接辅助装置。各种形状的粘杆一种常用的粘接架（顶平器）•2）粘胶上杆的步骤•加热粘杆前端并裹上适量胶→预热宝石坯料→将宝石粘接到粘杆上→顶平和校正宝石预热宝石粘接宝石顶平校正•3）粘胶须注意的事项•粘胶前一定要把粘杆和宝石清洗干净。•热源宜使用酒清灯。•宝石预热要恰到好处，不能过快、过度。•粘杆一定要加热后再裹胶，滚匀，以防出现“两张皮”现象。•粘结剂不宜在火焰上停留过久或燃烧，以防胶层老化。•粘接时要校正宝石，尽可能使宝石琢型设计中心与粘杆轴线重合。•粘胶后的宝石应待其自然冷却后再加工。•（4）圈形•圈形含义：将宝石粗坯圈磨出与设计款式相一致的腰围形状，即使其腰围形态与所设计款式的腰形基本吻合。•1）圈形方法•一般使用手工法圈形，有条件者可使用仿形架或圈形机自动圈形。手工圈形示意图•2）圈形工序应注意的事项•圈形磨具宜用钻粉磨盘或砂轮，粗磨180#～220#，细磨240#～W40；•粘杆心须平行于磨盘平面，才能圈磨出与顶面垂直的腰围面；•腰形轮廓应线条流畅、过渡自然、长宽比例合适，为了便于把握，可使用模板画线操作。•（5）研磨•研磨含义：在宝石刻磨机上，对宝石粗坯进行小面的研磨加工。•工序要求：心须将宝石几乎完全加工到设计的形状、尺寸、比例和角度，因为后续工序中基本不再消耗尺寸。用八角手加工刻面宝石的机械装置示意•1）研磨宝石的一般步骤•琢型磨序：一般是先加工冠部，后加工亭部。各部分的刻面研磨顺序因琢型而异。•研磨工序：各部分刻面的研磨一般都需要经过粗磨、细磨两道工序，为了便于抛光，最好再加一道精磨工序。•磨盘选用：粗磨，用150#～180#钻粉磨盘细磨,用240#～400#钻粉磨盘精磨，用600#～W14#钻粉磨盘•2）研磨工序注意的事项•刻磨力度要均匀，以保证同一组小面磨削深度相同；•随时检查研磨角度和圆周分度，以免磨出多余的小面；•自始至终要保持水冷。•6、抛光•抛光含义：消除宝石被加工表面的研磨破坏层，获得光洁透明的光学表面，同时精确修正琢型宝石的几何形状，使之更符合设计要求。•抛光机具：刻面宝石的抛光作业也是在刻磨机上完成，将磨盘换成抛光盘，配合使用合适的抛光剂。•抛光顺序：对宝石各部分刻面的抛光顺序与研磨顺序基本一样。三、常用的宝石研磨设备•1、机械手刻磨机•（1）机械手刻磨机类型•机械手刻磨机有多种类型，但差别主要在于机械头与支撑装置的结构不同，可分三种类型。•1）支柱提升式机械手：也称吊式机械手，机械头悬挂在一根直立的柱上，可以上下移动调整高度。•2）丝杠升降式机械手：机械头安装在一个直立的丝杠支柱顶端，通过丝杠的升降调整高度。•3）卧式机械手：机械手与磨机分离，由磨