CN201357354Y - 一种刻磨抛光加工锆钻的装置 - Google Patents

Abstract

一种刻磨抛光加工锆钻的装置，由机架、圆型刻磨抛光一体盘和夹具构成。利用数控机床和圆型刻磨抛光一体盘对原料锆石进行刻磨和抛光的步骤，圆型刻磨抛光一体盘的外圆部分刻磨，内圆部分抛光。利用计算机根据锆钻尺寸面型计算出需要的刻磨角度和研磨量，然后由数控机床控制原料锆石在360度任意空间按锆钻面型角度变换，并在刻磨抛光一体盘中磨盘部分上刻磨，完成锆钻面型刻磨，同时将刻磨的轨迹转换成数控编码，在抛光步骤中按数控编码还原的轨迹进行角度变换，并在刻磨抛光一体盘的抛光部分上抛光。控制精度高，刻磨抛光质量好，可实现全自动操作。

Description

一种刻磨抛光加工锆钻的装置

技术领域

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及磨削装置，特别是一种刻磨抛光加工锆钻的装置。

背景技术

锆石，亦称″锆英石″，日本称之为″风信子石″，英文名称为Zircon。其来源一说可能是在阿拉伯文″Zarkun″的基础上演变而来的，原意是″辰砂及银朱″；另一说认为是来源于古波斯语″Zargun″，意即″金黄色″。第一次正式使用″Zircon″是在1783年，用来形容来自斯里兰卡的绿色锆石晶体。

锆石的主要成分是硅酸锆，化学分子式为Zr[SiO4]，除主要含锆外，还常含铪、稀土元素、铌、钽、钍等。锆石按成因分为高型锆石和低型锆石。宝石学中依据锆石中放射性元素影响折光率、硬度、密度的程度将它分为″高型″、″中间型″、″低型″三种。锆石属四方晶系。晶体形态呈四方柱和四方双锥组成的短柱状晶形，集合体呈粒状。质纯者无色，含杂质者颜色为红、黄、蓝、紫、褐色等，最佳的颜色是无色透明的红色和蓝色。具金刚光泽，透明至半透明，条痕白色。折光率″高型″1.925-1.984，″低型″1.780-1.815。双折射率″高型″0.059，″低型″0.005。″高型″色散较强，为0.04。硬度″高型″7-7.5，″低型″6。密度″高型″4.6-4.8克/立方厘米，″低型″3.9-4.1克/立方厘米。具较强的脆性。紫外线照射下，″高型″锆石呈红色荧光。

按颜色可将高型锆石进一步划分为：无色、蓝色、红色、棕色、黄色、绿色锆石等。由于锆石的光泽强，色散度高，硬度较大，常用于制作钻石的代用品。已成为中档宝石的佼佼者。

由于社会的发展和人类的进步，人们对美好时尚生活的追求进入了一个崭新的时代，而人造宝石又是因特别的色彩和光泽更被广泛的运用。其中锆钻饰品的发展就是一个明显的标志。原来的压克力钻和烫钻仿钻类饰品由有机塑料或玻璃模浇制成，由于有机材料光泽度差、重量轻、硬度低、仿真度不好，同样烫钻也未经过磨制加工，光泽度也差、外形不佳、几乎无钻石感，所以佩带起来显得轻飘、虚假、不够大气。另外水钻其主要成份是水晶玻璃，是将人造水晶玻璃切割成钻石刻面并底部镀银得到的一种饰品辅件，这种材质因为较经济，同时视觉效果上又有钻石般的夺目感觉，但由于玻璃硬度低易产生划伤破裂，而且镀银面脱落也造成光泽度下降，一般水钻多用于中低档饰品和服装市场。而用人造锆石制成的锆钻饰品则光泽度好、硬度高、份量大、真实感强、仿真度好。所以近年来国外饰品市场正向锆钻方向发展，已广泛应用于高级饰品、高级服装、鞋革、钟表等行业，已经成为国外仿钻市场的主导产品。

现有技术中，锆钻生产技术流程主要为以下两个步骤：

1：刻磨过程

锆钻是用人造锆石球在金刚石磨盘上刻磨成钻石刻面得到的，一般是56刻面，也有采用57刻面。刻磨是人造锆石球形成锆钻的过程，也是整个锆钻生产最重要的环节。好的锆钻刻磨，最重要的是按标准比例刻磨出的，可采用放大测量和显微镜下观察。在锆钻内部，外部光线会从一刻面折射至另一刻面，然后从锆钻的顶部散出，呈现出五颜六色的“火”。如果不按标准的比例去刻磨，锆钻从亭部漏光，因此刻磨后的锆钻没有火彩，看上去很死板，切工很差的锆钻严重的会出现黑底或鱼眼效应。

如标准的圆形锆钻来共有56或57个刻面。

锆钻的刻磨从比率和修饰度两方面进行，下面分别叙述如下：

1)比率

比率是指以腰平均直径为百分之百，其它各部分相对它的百分比。比率是决定锆钻刻磨优劣的最重要的因素，比率恰到好处，锆钻璀璨夺目，反之，锆钻黯然失色。比率包括锆钻各部分相对平均直径的比值，主要有以下八个比值：

台宽比：冠部台面宽度相对腰平均直径的百分比；

冠高比：冠部高度相对腰平均直径的百分比；

腰厚比：腰部厚度相对腰平均直径的百分比；

亭深比：亭部深度相对腰平均直径的百分比；

底尖比：底尖最大直径相对腰平均直径的百分比；

全深比：冠部台面到底尖的垂直距离相对腰平均直径的百分比；

冠部角：冠部主刻面与腰围所在的水平面之间的夹角；

亭部角：亭部主刻面与腰围所在的水平面之间的夹角。

比率的等级划分：按照比率数值可划分为三个等级，即很好、好、一般。各部分等级划分见下表：

锆钻切工比率及角度分级表(％)

	一般	好	很好	好	一般
						台宽比	≤50	51～52	53～66	67～70	≥71
冠高比	≤8.5	9～10.5	11～16	16.5～18	≥18.5
						腰厚比	0～0.5	1～1.5	2～4.5	5～7.5	≥8
亭深比	≤39.5	40～41	41.5～45	45.5～46.5	≥47
						底尖比			2	2～4	＞4
全深比	≤52.5	53.0～55.5	56～63.5	64.0～66.5	≥67.0
						冠角	≤26.9°	27.0°～30.6°	30.7°～37.7°	37.8°～40.6°	≥40.7°

比率的等级划分遵守最低级别原则，即以一粒锆钻的多个比率值中的最低等级代表其比率的级别。

2)锆钻的比率对锆钻刻磨抛光的影响：

a.台面过大对锆钻台面的影响：台面的大小直接影响着锆钻的亮度和火彩，台面偏大，则亮度偏大，而火彩降低；台面偏小，则亮度偏小，而火彩增加。在台宽比为53％时，火彩表现得最完美。

b.亭部深度对锆钻切工的影响：当亭部深度低于40时，常会产生“鱼眼效应”，即从锆钻的台面观察可见到在台面内有一个白色的圆环，环内则为暗视域，象鱼的眼睛一样。当亭部深度在49以上时，从冠部观察，亭部呈暗视域，从而产生“黑底效应”，这两种效果都是锆钻切工差的表现。

c.其它比率值对锆钻刻磨的影响：

锆钻的各个比率值彼此之间相互关联，一粒切割好的锆钻，台面宽度过大，就会使冠部高度变小；当冠高和亭深确定时，全深比大，则腰越厚，腰厚的锆钻看起来比同重量的锆钻显得小，如果腰围小，则腰围尖锐，易造成锆钻的破损。

3)修饰度：修饰度是指锆钻刻磨工艺优劣程度，是评价锆钻刻磨的另一个重要因素。

修饰度包括以下几个方面：腰围不圆、台面八面体不规则、底尖偏心、刻面大小不等、额外刻面、冠部与亭部、尖点不对称、刻面尖点不够尖锐、腰呈波浪状、台面和腰部水平面不平行。

2：抛光过程

锆钻的抛光过程是以经过刻磨的锆钻、利用金刚石微粉表面精磨的过程，是锆钻生产的最后环节，它要求外表光亮细致，无肉眼可见抛光纹。对锆钻抛光生产而言，最易出现的质量问题有两个；一是如何保证不改变精磨面形精度的条件下达到镜面光洁度，如果抛光面与刻模面重合不好，会破坏锆钻的精磨面形精度；二是抛光度不够，表面留有抛光纹和凹坑；为此，对锆钻表面抛光要求较高工艺。

目前，锆钻生产依赖手工，锆钻的产量和质量都难以满足市场需求。锆钻生产设备非常简陋，仅是一个小磨盘外加夹具，缺少合理设计、配件及原材料不规范，安装精密度差。锆钻的刻磨抛光切面调整完全靠手工完成，质量低下，人工生产锆钻效率低，平均每个熟练工人一天产量只有200-300粒。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种刻磨抛光加工锆钻的方法，所述的这种刻磨抛光加工锆钻的方法要解决现有技术中手工刻磨抛光加工锆钻质量低下、效率差的技术问题。

本实用新型的这种刻磨抛光加工锆钻的装置，由机架、圆型刻磨抛光一体盘和夹具构成，所述的圆型刻磨抛光一体盘中的外圆部分为刻磨部分，内圆部分为抛光部分，圆型刻磨抛光一体盘连接有盘旋转驱动装置，其中，所述的夹具设置在一个夹具座中，所述的夹具座设置在一个摆轴和一个定位锁紧轴上、并联接夹具旋转轴，所述的摆轴连接有一个摆轴旋转驱动装置，所述的定位锁紧轴连接有一个定位锁紧轴旋转驱动装置，所述的夹具旋转轴连接有一个夹具旋转轴旋转驱动装置、并安装在夹具座上，摆轴与所述的摆轴旋转驱动装置、定位锁紧轴与所述的定位锁紧轴旋转驱动装置均设置在一个Z轴方向运行的支撑物上，所述的Z轴方向运行的支撑物连接有一个直线往复驱动装置，Z轴方向运行的支撑物与所述的直线往复驱动装置设置在一个Y轴方向运行的支撑物上，所述的Y轴方向运行的支撑物连接有一个Y向往复驱动装置，所述的Y向往复驱动装置设置在所述的机架上。

本实用新型的工作过程是：利用数控机床和圆型刻磨抛光一体盘对原料锆石进行刻磨的步骤和抛光的步骤，在所述的刻磨的步骤中，首先利用计算机根据要求的锆钻尺寸面型计算出需要的刻磨角度和研磨量，然后利用计算机驱动数控机床控制原料锆石在360度任意空间中按锆钻面型角度变换，并在所述的圆型刻磨抛光一体盘中的磨盘部分磨削，完成锆钻面型刻磨，同时将刻磨的轨迹转换成数控编码并存储，在所述的抛光的步骤中，按所述的数控编码还原的轨迹对原料锆石进行角度变换，并在圆型刻磨抛光一体盘中的抛光部分抛光。

进一步的，在所述的刻磨的步骤中，首先利用夹具夹持原料锆石，然后将夹具固定到一个夹具座中，再利用一个摆轴抬升夹具座至锆钻加工所设定角度，并利用一个定位锁紧轴固定夹具轴，然后驱动一个Y轴方向运行的支撑物将夹具座移到锆钻加工所需位置并对应圆型刻磨抛光一体盘的最佳刻磨位置，最后驱动所述的Y轴方向运行的支撑物以设定速度和设定距离往复匀速运动，同时驱动一个Z轴方向运行的支撑物以设定速度下行至刻面刻磨位置，然后以设定的刻磨速度和研磨量完成一个刻面刻磨，刻面完成后驱动所述的Z轴方向运行的支撑物以设定速度上行至刻面刻磨位置，同时利用一个夹具旋转轴旋转驱动原料锆石到设定角度，然后Z轴方向运行的支撑物以刻磨速度，再次下行刻磨，完成锆钻面型刻磨，同时将刻磨的轨迹转换成数控编码。

进一步的，在所述的抛光的步骤中，首先完成原料锆石刻面磨削，再驱动一个Y轴方向运行的支撑物将夹具座移到锆钻抛光所需位置、并对应圆型刻磨抛光一体盘的最佳刻抛光位置，然后按刻磨数控编码还原的轨迹进行角度变换，利用一个摆轴抬升夹具座至锆钻抛光所设定角度，并利用一个定位锁紧轴固定夹具座，再驱动所述的Y轴方向运行的支撑物以设定速度和设定距离往复匀速运动，然后驱动一个Z轴方向运行的支撑物以设定速度将夹具座下行移动至刻面抛光位置进行抛光，完成一个刻面的抛光后再驱动Z轴方向运行的支撑物以设定速度上行至设定位置，同时利用一个夹具旋转轴旋转驱动原料锆石到设定角度，然后Z轴方向运行的支撑物以设定速度再次下行抛光，最终完成锆钻所有刻面抛光。

本实用新型和已有技术相对比，其效果是积极和明显的。本实用新型利用数控机床和圆型刻磨抛光一体盘对原料锆石进行刻磨和抛光，在刻磨步骤中将刻磨轨迹转换成数控编码，在抛光步骤中按数控编码还原的轨迹进行抛光，控制精度高，刻磨抛光质量好，可实现全自动操作。

附图说明

图1是本实用新型中的刻磨抛光加工锆钻的装置的结构示意图。

图2是本实用新型中的刻磨抛光一体盘的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型的刻磨抛光加工锆钻的装置，由机架10、刻磨抛光一体盘9和夹具8构成，如图2所示，所述的刻磨抛光一体盘9为圆型，外圆部分为刻磨部分，内圆部分为抛光部分。刻磨抛光一体盘9连接有盘旋转驱动装置。其中所述的夹具8设置在一个夹具座6中，所述的夹具座6设置在一个摆轴3和定位锁紧轴5上，并联接夹具旋转轴4，所述的摆轴3连接有一个摆轴旋转驱动装置，所述的定位锁紧轴5连接有一个定位锁紧轴旋转驱动装置，所述的夹具旋转轴4连接有一个夹具旋转轴旋转驱动装置，并安装在夹具座6上。摆轴3与所述的摆轴旋转驱动装置、定位锁紧轴5与所述的定位锁紧轴旋转驱动装置均设置在一个Z轴方向运行的支撑物1上，所述的Z轴方向运行的支撑物1连接有一个直线往复驱动装置，Z轴方向运行的支撑物1与所述的直线往复驱动装置设置在一个Y轴方向运行的支撑物2上，所述的Y轴方向运行的支撑物2连接有一个Y向往复驱动装置，所述的Y向往复驱动装置设置在所述的机架10上。

在本实用新型的一个实施例中，具体的刻面刻磨抛光加工步骤如下：

首先，

1，将Z轴方向运行的支撑物1以设定速度设置抬升至上端原点处；

2，将Y轴方向运行的支撑物2以设定速度设置移动至左侧原点位置处，然后移到锆钻加工所需位置，其位置对应于刻磨抛光一体盘的最佳刻磨位置；

3，驱动摆轴3运动，抬升夹具座6至锆钻加工所设定角度，同时利用一个定位锁紧轴5夹紧夹具座6；

4，驱动一个夹具旋转轴4至原点位置；

然后，

安装夹具8到夹具座6内，并扳下一个紧固件7夹紧夹具8。

之后，启动锆钻刻磨抛光步骤，具体过程如下：

1.驱动Y轴方向运行的支撑物2以设定速度和设定距离往复匀速运动；

2.驱动Z轴方向运行的支撑物1以设定速度下行至刻面刻磨位置；

3.Z轴方向运行的支撑物1指定刻磨速度和刻磨量开始刻磨，刻磨量根据所需锆钻要求而来；

4.完成一个刻面刻磨后，Z轴方向运行的支撑物1以设定速度，上行至刻面刻磨位置，同时夹具旋转轴4旋转设定角度，Z轴方向运行的支撑物1以刻磨速度，再次下行刻磨，重复多次完成所有刻面；

5.如果设定要求多角度面刻磨，则摆轴3运动抬升夹具座6至锆钻加工所需角度，重复2，3，4步骤；

6.所有刻面刻磨完成后，Z轴方向运行的支撑物1以设定速度向上运动到原点位置，同时Y轴停止往复运动，然后驱动支撑物2运行至设定位置，其位置对应于刻磨抛光一体盘的最佳抛光位置；

7.Y轴方向运行的支撑物2以设定速度和设定距离往复匀速运动；

8.Z轴方向运行的支撑物1以设定速度下行至设定的刻面抛光位置；

9.Z轴方向运行的支撑物1以指定抛光速度开始下行至抛盘，到达抛盘后Z轴方向运行的支撑物1停止运动，锆石刻面进行抛光；

10.完成一个刻面抛光后，Z轴方向运行的支撑物1以设定速度，上行至刻面抛光位置，同时夹具旋转轴4旋转设定角度，Z轴方向运行的支撑物1以抛光速度，再次下行抛光，重复多次完成所有刻面抛光；

11.如果设定要求多角度面抛光，则摆轴3运动抬升夹具座6至锆钻加工所需角度，重复8，9，10步骤；

12.所有刻面抛光完成后，Z轴方向运行的支撑物1以设定速度向上运动到原点位置，同时Y轴方向运行的支撑物2停止往复运动并运行至设定位置；

最后，扳起紧固件7松开夹具8，并从夹具座6内取出夹具8。

Claims (1)

1.一种刻磨抛光加工锆钻的装置，由机架、圆型刻磨抛光一体盘和夹具构成，所述的圆型刻磨抛光一体盘中的外圆部分为刻磨部分，内圆部分为抛光部分，圆型刻磨抛光一体盘连接有盘旋转驱动装置，其特征在于：所述的夹具设置在一个夹具座中，所述的夹具座设置在一个摆轴和一个定位锁紧轴上、并联接夹具旋转轴，所述的摆轴连接有一个摆轴旋转驱动装置，所述的定位锁紧轴连接有一个定位锁紧轴旋转驱动装置，所述的夹具旋转轴连接有一个夹具旋转轴旋转驱动装置、并安装在夹具座上，摆轴与所述的摆轴旋转驱动装置、定位锁紧轴与所述的定位锁紧轴旋转驱动装置均设置在一个Z轴方向运行的支撑物上，所述的Z轴方向运行的支撑物连接有一个直线往复驱动装置，Z轴方向运行的支撑物与所述的直线往复驱动装置设置在一个Y轴方向运行的支撑物上，所述的Y轴方向运行的支撑物连接有一个Y向往复驱动装置，所述的Y向往复驱动装置设置在所述的机架上。

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