CN108466162A - 一种莫桑石、多功能莫桑石夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种莫桑石，属于珠宝加工技术领域，该莫桑石的冠部角为34°～36°，亭部角为39°～41°，台宽比应控制在53％～60％，腰厚比为2％～3％，亭深比为40.23％～43.46％，冠高比为13.49％～16.64％，全深比为58.95％～62.31％。该参数限制的莫桑石能使光线最大限度地从刻面莫桑石冠部射出，大大提高了莫桑石的明亮度。本发明还提供了一种多功能莫桑石夹持装置，包括对称设置的夹臂，夹臂之间形成夹持区，夹臂上靠近夹持区的位置具有透明的夹持端，夹持端上开设有楔形夹持槽，楔形夹持槽内开设有多个弧形槽，夹臂内设置有指向夹持端的通道，通道内设置有放大镜。该技术方案通过楔形夹持槽内弧形槽的设计，对莫桑石表面的圆钝行棱边进行保护，提高磨削过程中莫桑石的产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及珠宝加工技术领域，具体涉及一种莫桑石，以及应用于莫桑石抛光工艺的多功能莫桑石夹持装置。
背景技术
碳化硅是一种复杂的材料系统，具有上百种不同的晶型，每一种都有不同的物理和光学性能。这些不同的晶型可划分为三种基本形态：立方晶系、菱形晶系和六方晶系。在许多原子堆积顺序不同的各种原子排列中既可出现菱形晶系，也能出现六方晶系。六方或菱形晶系的未掺杂碳化硅晶体是无色地，并且在光泽上超过了金刚石。
莫桑石是一种人工合成宝石，其化学成分是碳化硅，乍看之下，莫桑与钻石无法分别，甚至连仪器也区分不出，但仔细看会发现莫桑的七彩火彩比钻石更强。在专业仪器下测试，莫桑的火彩是钻石的2.5倍。在色散值上，钻石是0.044，莫桑是0.104；在折射度上，钻石是2.417，莫桑是2.65，莫桑的色散值及折射度都超过钻石。在摩氏硬度上，钻石是10，莫桑石是9.25，远高于其它宝石。由于天然钻石产量稀少，价格居高不下，因此在珠宝行业，人工合成的莫桑石作为钻石的替代品，市场前景广阔。
现有的莫桑石在切削过程中，需要借助夹持装置对其进行固定，现有的夹持装置在对莫桑石这类小体积宝石进行夹持时，夹持面大都采用硬质表面，并且表面在沾染杂物后，使用者难以发现，而在夹持后，则容易造成宝石表面产生划痕。并且大多数已切割的莫桑石其均较为圆钝，这与具尖锐棱线的钻石不同，因此设计一种有效保护莫桑石棱线的夹持结构，对提高莫桑石加工环节产品质量控制，具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种莫桑石，具体技术方案如下：
一种莫桑石，该莫桑石的冠部角为34°～36°，亭部角为39°～41°，台宽比应控制在53％～60％，腰厚比为2％～3％，亭深比为40.23％～43.46％，冠高比为13.49％～16.64％，全深比为58.95％～62.31％。
优选的，该莫桑石台宽比为54.4％、亭部角为40.84°、冠部角35.39°、亭深比42.96％、冠高比16.44％、腰厚比2.89％、全深比62.28％。
该技术方案通过对莫桑石的冠部角和亭部角进行研究和计算，使进入刻面莫桑石内的折射或直射光线在到达亭部各刻面的入射角大于全反射临界角以及最后反射到冠部各刻面时的入射角小于全反射临界角，从而使光线最大限度地从刻面莫桑石冠部射出，大大提高了莫桑石的明亮度。
本发明还提供了一种用于莫桑石抛光工艺的莫桑石夹持装置，不仅能够在夹持过程中对莫桑石的棱线进行保护，还可以在夹持后观察莫桑石与夹持端的接触状态。具体技术方案如下：
一种多功能莫桑石夹持装置，包括对称设置的夹臂，所述夹臂之间形成夹持区，所述夹臂上靠近夹持区的位置具有透明的夹持端，所述夹持端上开设有楔形夹持槽，所述楔形夹持槽内开设有多个弧形槽，所述夹臂内设置有指向夹持端的通道，所述通道内设置有放大镜。
作为上述技术方案的改进，所述夹持端具有指向放大镜的弧形凸起。
作为上述技术方案的改进，所述放大镜与通道之间通过旋转台转动连接。
作为上述技术方案的改进，所述夹臂外侧设置有反射镜，所述反射镜与夹臂之间设置有翻转轴，所述反射镜翻转后反射面逐渐指向夹持区。
作为上述技术方案的改进，所述夹臂上开设有容纳反射镜的容纳槽。
作为上述技术方案的改进，所述放大镜内具有镜筒，所述镜筒两端分别具有对应的凹透镜和凸透镜。
作为上述技术方案的改进，所述夹臂一侧活动连接有第一连杆和第二连杆，所述第二连杆上远离夹臂的一端设置有气缸，所述气缸内具有活塞，所述活塞一端与第一连杆活动连接。
作为上述技术方案的改进，所述夹臂上固定设置有对应的限位杆，随着两个夹臂的夹持端相互靠近、限位杆也相互靠近并实现紧贴。
作为上述技术方案的改进，所述限位杆上具有软质垫层。
作为上述技术方案的改进，所述夹持区内夹持有莫桑石，所述莫桑石包括冠部、腰部和亭部，两个夹臂之间的弧形槽对莫桑石的腰部进行夹持固定。
上述技术方案具有以下两个效果：
(1)通过楔形夹持槽内弧形槽的设计，对莫桑石表面的圆钝行棱边进行保护，提高磨削过程中莫桑石的产品质量；
(2)通道内设置有放大镜，能够在夹持后观察到弧形槽与莫桑石之间是否可靠接触，并且可以观察到弧形槽内是否沾染杂质，使用者可以根据需要对弧形槽内进行清洁，有益效果显著。
附图说明
图1为本发明中待夹持的莫桑石的示意图。
图2为本发明中一种多功能莫桑石夹持装置的结构示意图。
图3为本发明中夹臂附近结构的示意图。
具体实施方式
本发明的莫桑石可以采用以下方法制成。首先，把抛光好的碳化硅单晶体籽晶与含硅和碳的源气或粉末一起引入到升华系统炉内而生长，而后在籽晶生长面吹如Si、Si2C和SiC2蒸气，保持Si、Si2C和SiC2蒸气的流量恒定并控制源材料和籽晶之间的温度梯度，即能达到在籽晶上生长单晶体籽晶的晶型。
为了制备有不同颜色的六方碳化硅晶体，需要人为添加特定的杂质原子。由于碳化硅的立方晶型有更窄的能带间隙，当未掺杂有杂质原子时它呈现黄色。由于碳化硅存在大量的不同原子排列，因此可以制得宽范围颜色的宝石。例如对于6H晶型的碳化硅晶体，常用的掺杂剂是氮(n型)和铝(p型)，也可使用其它掺杂剂，例如硼，其浓度应足以达到所需的颜色和色调。下面给出了不同的原子排列以及能产生几种代表性基本颜色的掺杂剂。
表1不同的原子排列以及能产生几种代表性基本颜色的掺杂剂
有色宝石中很少看到金刚石中所见的精密标准刻面，主要是因为一些有色宝石的硬度和韧性低，故它们不能被加工成尖锐的角度而不击碎或撞碎。但是掺杂后的碳化硅的硬度优于传统的蓝宝石(硬度为9)、黄玉(硬度为8)，祖母绿(硬度为7.5)，这些天然宝石自然界中含量少，因此采用掺杂后的人造莫桑石更有市场价值。
大多数刻面宝石有三个部分：冠部、腰部和亭部。冠部是其上部，腰部是形成冠部和亭部之间边界的窄区，它是宝石的镶嵌边，亭部是宝石的底部。有色宝石常在冠部和亭部有刻面。
由于碳化硅的折射率大于金刚石和有色宝石的折射率，可以使用抛光装置把碳化硅宝石制成标准的宝石形态，抛光装置可以随时宝石的打磨角度，由于莫桑石和金刚石有所不同，因此打磨过程中需要对现有的宝石打磨装置进行调整。
下面更详细论述根据本发明的莫桑石打磨工艺，首先将碳化硅粗宝石安装夹持装置上夹紧，首先使用抛光装置打磨莫桑石的腰部；然后也使用激光切割装置将莫桑石切割成宝石形态；之后再接着用抛光装置对各个刻面进行抛光打磨，之间反复通过检测工具确定宝石的参数，最后得到莫桑石产品。
莫桑石切工比例中主要比例参数有：台宽比(Table Size)、亭部角(PavolionAngle)、冠部角(crown angle)、亭深比(Pavilion depth)、冠高比(crown height)、腰厚比(Girdle thickness)、全深比(Total Depth)。其定义如下：
台宽比，指台面宽度相对于宝石平均直径的百分比，计算公式如下：台宽比＝台面宽度/平均直径×100％；
亭部角，指亭部主刻面与腰部水平面的夹角；
冠部角，指冠部主刻面与腰部水平面的夹角；
亭深比，指亭部深度相对于平均直径的百分比，计算公式如下：亭深比＝亭部深度/平均直径×100％；
冠高比，指冠部高度相对于平均直径的百分比，计算公式如下：冠高比＝冠部高度/平均直径×100％；
腰厚比，指腰部厚度相对于平均直径的百分比，计算公式如下：腰厚比＝腰部厚度/平均直径×100％；
全深比，指全深相对平均直径的百分比，计算公式如下：全深比＝全深/平均直径×100％。
由于折射率和临界角都是莫桑石的固有光学常数，该参数无法改变，而唯一能改变的是使光线在进入莫桑石体内经过各个刻面时的入射角度。因此，根据莫桑石的折射率和临界角大小来合理设计刻面莫桑石的切割角度，才是增强莫桑石亮度的有效途径。
刻面角度对亮度的影响是非常明显的，尤其是亭部角和冠部角。如果这些角度设计不当，过大或过小都会导致刻面莫桑石的厚度过大或过小，使光线不能从正面出射而是在亭部漏失，造成莫桑石外观亮度的减弱。只有当切割的各部分比例和角度合适时，才能使光线在亭部产生全内反射作用，而从冠部射出，呈现较好的内反射亮光。
如果亭部角过大，会造成亭部的比例过深，使光线在亭部刻面上发生折射作用，从亭部侧面漏出体外，导致光线损失，亮度较弱；如果亭部角角度过小，会造成亭部的比例过浅,也使光线在亭部刻面上发生折射作用，从亭部背面穿透漏失，导致亮度不佳。
如果冠部角角度不当，除可能会造成亭部漏光外，还会使经过亭部的内反射光线在到达冠部刻面时再次发生内反射，最终也会导致亮光的重大损失。
下面对莫桑石切工比例中主要比例参数进行详细介绍。
查表可以得知，当临界角为22°21′时，冠部角为34°，亭部角为41°。由于大部分人工莫桑石内会残留杂质，因此临界角会有所变化，冠部角为34°～36°，亭部角为39°～41°。一般切割工艺中，台宽比应控制在53％～60％为宜；腰厚比一般控制在2％～3％左右。根据正弦定理，亭深比为40.23％～43.46％。根据正弦定理，冠高比为13.49％～16.64％。经计算全深比为58.95％～62.31％。
相应的比例参数可以采用以下参数：台宽比为54.4％、亭部角为40.84°、冠部角35.39°、亭深比42.96％、冠高比16.44％、腰厚比2.89％、全深比62.28％。
如图1、图2、图3所示，本发明还提供了一种用于莫桑石抛光工艺的多功能莫桑石夹持装置，包括对称设置的夹臂30，夹臂30之间形成夹持区35，夹臂30上靠近夹持区35的位置具有透明的夹持端32，夹持端32上开设有楔形夹持槽321，楔形夹持槽321内开设有多个弧形槽322，夹臂30内设置有指向夹持端32的通道31，通道31内设置有放大镜40，夹持区35内夹持有莫桑石10，莫桑石10包括冠部11、腰部12和亭部13，两个夹臂30之间的弧形槽322对莫桑石10的腰部12进行夹持固定。
上述方案中，莫桑石10位于夹臂30之间的夹持区35，为了保护莫桑石10表面的圆钝行棱边，采用弧形结构的弧形槽322，同时，由于莫桑石10体积较小，在使用夹臂30进行夹持后，可通过位于通道31内的放大镜40对莫桑石10进行观察，如果发现夹持端32的弧形槽322内存在小颗粒杂质，应及时进行清除，并且通过放大镜40观察后，可以确保莫桑石10与夹持端32之间夹持的可靠性。
上述方案中楔形夹持槽321之所以采用楔形这种形状，能方便对莫桑石10的冠部11或亭部13的刻面(莫桑石10的打磨表面)进行容纳，并且楔形结构具有厚端和薄端，莫桑石10可以从楔形夹持槽321的薄端进入到夹持区35，取放更为方便。
进一步的，夹持端32具有指向放大镜40的弧形凸起323。该优选方案中夹持端32本身为透明结构，采用弧形凸起323的结构类似于使用凸透镜放大成像的原理，使夹持端32与莫桑石10的夹持区域更便于被观察。放大镜40本身就具有放大成像的功能，在与弧形凸起323配合后放大效果更好。
更进一步的，放大镜40与通道31之间通过旋转台311转动连接，由于楔形夹持槽321内弧形槽322数目很多，当莫桑石10夹持在不同的弧形槽322内时，需要借助旋转台311调整放大镜40的观测角度。
更进一步的，夹臂30外侧设置有反射镜33，反射镜33与夹臂30之间设置有翻转轴331，反射镜33翻转后反射面逐渐指向夹持区35，夹臂30上开设有容纳反射镜33的容纳槽34，当反射镜33使用完毕后，可以将其翻转到容纳槽34内收起，在需要时再将反射镜33翻开。该优选方案中反射镜33的作用有两个：第一，在莫桑石10夹持并开始磨削操作时，莫桑石10的磨削面可以通过反射镜33进行全方位观察；第二，在调整莫桑石10夹持位置时，通过反射镜33也可以更全面的观察莫桑石10的夹持状态。
本发明中，放大镜40可以采用现有技术中常见的放大镜结构，由于通道31为狭长的结构，因此放大镜40需要做适应性设计，例如，具体可以采用以下结构：放大镜40内具有镜筒43，镜筒43两端分别具有对应的凹透镜42和凸透镜41，该凹透镜42和凸透镜41的组合结构能够类似显微镜的放大机理，对成像进行放大处理。
为了实现夹臂30的夹持和打开动作，夹臂30一侧活动连接有第一连杆22和第二连杆23，第二连杆23上远离夹臂30的一端设置有气缸20，气缸20内具有活塞21，活塞21一端与第一连杆22活动连接。该方案中气缸20内的活塞21能够做往复运动，随后带动第一连杆22和第二连杆23，进而实现夹臂30的夹紧和打开。
进一步的，夹臂30上固定设置有对应的限位杆24，随着两个夹臂30的夹持端32相互靠近，限位杆24也相互靠近并实现紧贴，该优选方案中限位杆24的作用有两个：第一，在活塞21向夹持区35一侧伸长时，夹臂30会逐步张开，达到打开状态，此时限位杆24能够对第一连杆22进行止挡，约束夹臂30过度张开；在活塞21向相反方向运动时，夹臂30会逐步夹紧，此时限位杆24之间相互靠近，约束夹臂30过度夹紧，为了避免限位杆24之间相互靠近后过于夹紧，可以在限位杆24上设置软质垫层25，通过软质垫层25在限位杆24之间形成缓冲。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种莫桑石，其特征在于，该莫桑石的冠部角为34°～36°，亭部角为39°～41°，台宽比应控制在53％～60％，腰厚比为2％～3％，亭深比为40.23％～43.46％，冠高比为13.49％～16.64％，全深比为58.95％～62.31％。
2.如权利要求1所述的一种莫桑石，其特征在于，该莫桑石台宽比为54.4％、亭部角为40.84°、冠部角35.39°、亭深比42.96％、冠高比16.44％、腰厚比2.89％、全深比62.28％。
3.一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，包括对称设置的夹臂(30)，所述夹臂(30)之间形成夹持区(35)，所述夹臂(30)上靠近夹持区(35)的位置具有透明的夹持端(32)，所述夹持端(32)上开设有楔形夹持槽(321)，所述楔形夹持槽(321)内开设有多个弧形槽(322)，所述夹臂(30)内设置有指向夹持端(32)的通道(31)，所述通道(31)内设置有放大镜(40)，所述夹持端(32)具有指向放大镜(40)的弧形凸起(323)，所述放大镜(40)与通道(31)之间通过旋转台(311)转动连接。
4.如权利要求3所述的一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，所述夹臂(30)外侧设置有反射镜(33)，所述反射镜(33)与夹臂(30)之间设置有翻转轴(331)，所述反射镜(33)翻转后反射面逐渐指向夹持区(35)。
5.如权利要求4所述的一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，所述夹臂(30)上开设有容纳反射镜(33)的容纳槽(34)。
6.如权利要求3所述的一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，所述放大镜(40)内具有镜筒(43)，所述镜筒(43)两端分别设置有对应的凹透镜(42)和凸透镜(41)。
7.如权利要求3所述的一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，所述夹臂(30)一侧活动连接有第一连杆(22)和第二连杆(23)，所述第二连杆(23)上远离夹臂(30)的一端设置有气缸(20)，所述气缸(20)内具有活塞(21)，所述活塞(21)一端与第一连杆(22)活动连接。
8.如权利要求7所述的一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，所述夹臂(30)上固定设置有对应的限位杆(24)，随着两个夹臂(30)的夹持端(32)相互靠近、限位杆(24)也相互靠近并实现紧贴。
9.如权利要求8所述的一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，所述限位杆(24)上具有软质垫层(25)。
10.如权利要求3所述的一种多功能莫桑石夹持装置，其特征在于，所述夹持区(35)内夹持有莫桑石(10)，所述莫桑石(10)包括冠部(11)、腰部(12)和亭部(13)，两个夹臂(30)之间的弧形槽(322)对莫桑石(10)的腰部(12)进行夹持固定。
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