陳偲偲 李柳毅

（深圳技師學(xué)院，廣東深圳 518045）

寶石是大自然藝術(shù)的結(jié)晶，再經(jīng)過人類的精心設(shè)計(jì)、加工、打磨后光彩奪目、價(jià)值倍增。寶石的切磨始于百萬年前石器時(shí)代，那時(shí)候加工出來的都是較粗糙的裝飾品，到新石器時(shí)代末期，手工藝制品技藝不斷提高并出現(xiàn)了拋光工藝?，F(xiàn)在寶石加工從手工業(yè)式躍為機(jī)械化、自動(dòng)化，且工藝日益精湛?！肮び破涫卤叵壤淦鳌?，寶石加工技術(shù)設(shè)備在寶石加工中具有不可替代的重要地位，以下簡(jiǎn)要探討國(guó)內(nèi)寶石加工技術(shù)設(shè)備的發(fā)展。

1 古代加工技術(shù)及設(shè)備

遠(yuǎn)古時(shí)期，人們主要利用等硬度或硬度相差稍大的石塊相互摩擦，以達(dá)到把石料磨鈍用于佩戴的目的。這時(shí)的研磨拋光工具相對(duì)單一，且相互之前硬度差異不大，因此速率較慢、加工質(zhì)量較差。隨著青銅器和鐵器的發(fā)展，加工研磨石料的磨具變得豐富，金屬制的片具、砣具、線具等廣泛應(yīng)用于寶玉石加工中。拋光的工具和材料也變得豐富，木制、皮質(zhì)材料用于拋光中以增加拋光工序，以達(dá)到更光亮的目的。拋光用的砂質(zhì)材料也從原先較單一的石質(zhì)變?yōu)榻?jīng)過搗砂研漿各種工序后形成的多種研磨材料，如石英砂、石榴石砂、剛玉砂等。不同的工序用不同硬度、不同顆粒大小的磨料，以此增加寶玉石表面光亮度。最早的磨盤和磨輪的動(dòng)力是靠人或水輪機(jī)來獲得，但由于轉(zhuǎn)速慢，所以效率非常低，寶石加工的質(zhì)量也不太高。而且寶石琢型的概念此時(shí)還未系統(tǒng)的形成，因此加工出來的寶石主要以原石性質(zhì)或弧面型為主，來體現(xiàn)寶石的顏色。

2 近代加工技術(shù)及設(shè)備

19 世紀(jì)70 年代后期，發(fā)電機(jī)的問世和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換[1]，以電為動(dòng)力的寶石加工設(shè)備相繼問世。同時(shí)，寶石琢型開始逐漸受到人們關(guān)注，人們開始追求寶石的閃爍度和明亮度，因此各種各樣的寶石琢型經(jīng)過精密的計(jì)算設(shè)計(jì)慢慢開始出現(xiàn)在大眾視野，同時(shí)加工設(shè)備也應(yīng)運(yùn)發(fā)展。

2.1 斜木樁加工設(shè)備[2]

加工臺(tái)上固定有一個(gè)鉆滿不同高度的小孔且可旋轉(zhuǎn)的斜木樁。寶石加工時(shí)，將粘有寶石的木桿的尾端插入小孔里，通過調(diào)節(jié)上面的孔位來確定寶石切磨的角度。這個(gè)加工過程中的角度全部依靠切磨工匠的經(jīng)驗(yàn)和眼睛來衡量，因此加工精度不高，且效率也比較低。

2.2 電動(dòng)機(jī)加工設(shè)備

2.2.1 八角手寶石機(jī)

磨盤和拋光盤的轉(zhuǎn)動(dòng)是依靠盤下方的一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)的。最主要運(yùn)用到的是一個(gè)八角手的工具，也可以用五角手或六角手代替。八角手放到一個(gè)可調(diào)節(jié)高度的平臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)平臺(tái)的不用高度或測(cè)量裝在八角手上粘有寶石粘桿和磨盤的角度，來確定寶石研磨的角度。研磨過程中，依靠旋轉(zhuǎn)八角手的八個(gè)邊（或五角手的五個(gè)邊、六角手的六個(gè)邊）來磨制寶石上的不同刻面。這種加工設(shè)備容易上手，操作較簡(jiǎn)便，靈活快捷，因此現(xiàn)在很多單粒寶石的加工依然主要依靠它。但由于寶石刻面的角度大部分是依靠匠人的經(jīng)驗(yàn)或粗略測(cè)量，因此加工的精度不是特別高。

2.2.2 機(jī)械手寶石機(jī)

主要機(jī)器設(shè)備同上述八角手寶石機(jī)，不同在于運(yùn)用到的是一個(gè)固定在立柱上的機(jī)械手，通過一個(gè)扇形的量角器調(diào)整寶石不同刻面的角度，同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)機(jī)械手頂端的分度輪來進(jìn)行刻面的等分以研磨不同的刻面。這種加工方法精確度比八角手高，角度的誤差也較小，但加工的效率不如八角手。因此現(xiàn)在很多寶石匠人主要用機(jī)械手加工天然的中高檔寶石。

2.3 寶石拋光設(shè)備

中高檔的單粒寶石使用上述電動(dòng)機(jī)加工設(shè)備手工拋光，而對(duì)于大批量的中低檔寶石、有機(jī)寶石等主要使用滾筒加工和振動(dòng)加工。滾筒加工是讓寶石在橡膠桶里和桶內(nèi)的磨料相互摩擦作用以達(dá)到表面光亮的目的。振動(dòng)加工是通過振動(dòng)容器的振動(dòng)使內(nèi)部的寶石與磨料相互作用達(dá)到加工的目的[2]。這兩種拋光設(shè)備大大縮短了寶石拋光時(shí)間，但拋光的精細(xì)程度是不夠的，更適合一些珠型、弧面型、隨型寶石的拋光加工。

除以上討論設(shè)備革新外，近代寶石加工的技術(shù)流程方法也更加完善，使用的輔料也更具體適用。比如近代寶石加工根據(jù)寶石硬度不同，拋光粉的選擇也更多，如天然拋光粉包括有金剛石粉、剛玉粉、紅粉、綠粉等，人工合成拋光粉包括有合成金剛石粉、合成碳化硅粉等。拋光用的工具也根據(jù)加工的琢型和寶石硬度有硬盤、中硬盤、軟盤等之分。因此近代寶石加工設(shè)備技術(shù)較之古時(shí)有很大的飛躍。

3 現(xiàn)代先進(jìn)加工技術(shù)及設(shè)備

現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，寶石加工技術(shù)設(shè)備也發(fā)生了很大的變化，由原來的手工研磨到半自動(dòng)化研磨，再到全自動(dòng)化無人值守智能設(shè)備，寶石加工的速率得到了明顯提升。

3.1 寶石切割設(shè)備

多刀片切割機(jī)，可將一塊原料一次切割出多粒大小規(guī)格一致的小料，大大節(jié)省了切割時(shí)間，但較多適用于合成寶石或低檔大塊寶石。且由于每個(gè)刀片距離相對(duì)比較固定，因此不能很好的篩選原料中的雜質(zhì)。自動(dòng)切割機(jī)根據(jù)已設(shè)定好的參數(shù)和規(guī)格來切割原料，優(yōu)點(diǎn)和局限性和上述多刀片切割機(jī)類似。

3.2 寶石定型設(shè)備

早期的寶石定型都是在寶石研磨機(jī)或在定型機(jī)上手工單粒定型，近些年推出了先進(jìn)的半自動(dòng)定型、超聲波技術(shù)定型、激光技術(shù)定型等設(shè)備。半自動(dòng)定型機(jī)主要與使用的磨具有關(guān)，在機(jī)器的軸承上安裝上期望寶石加工的形狀磨具，寶石在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，其外圍按照磨具的大小形狀來研磨。超聲波技術(shù)定型是采用超聲波振動(dòng)器使一個(gè)金屬工具以極高的頻率上下振動(dòng)，同時(shí)水漿狀磨料不斷加到鉆具頂部，這樣在數(shù)秒鐘內(nèi)準(zhǔn)確地鉆孔和琢磨寶石外形[2]。激光技術(shù)速度更快、成本低，適合加工的材料范圍很廣，可以對(duì)各種材料在短時(shí)間內(nèi)加工定型。同時(shí)利用激光可以非常準(zhǔn)確的去除寶石內(nèi)部的雜質(zhì)和進(jìn)行特殊形狀寶石的加工。但激光切割寶石比傳統(tǒng)方法損耗更大，因此一般用于不太貴重的寶石加工。這些新型寶石定型設(shè)備對(duì)于操作人員要求不太高，只需要稍加培訓(xùn)，懂得操作機(jī)器的要領(lǐng)即可上崗。不僅節(jié)約了人員培訓(xùn)成本，也大大提高了寶石出成率。

3.3 寶石粘接設(shè)備

寶石粘接主要都是依靠手工使用循環(huán)用粘膠或一次性粘膠，將寶石一粒粒粘接到鐵桿上。人工寶石工廠為了提高生產(chǎn)效率，使用全自動(dòng)化粘石設(shè)備。利用數(shù)控機(jī)器，將一排幾十粒寶石在已編程好的情況下直接粘到粘桿上，整個(gè)粘接過程既快速又精準(zhǔn)，反石過程亦是如此。但是這種粘接方法主要適用于批量同規(guī)格寶石石坯，高檔特殊寶石石坯不適用。

3.4 寶石研磨設(shè)備

前文分析了傳統(tǒng)機(jī)械手、八角手寶石機(jī)，寶石刻磨角度、誤差、效率方面都是各有千秋。近些年為改善寶石加工設(shè)備中的各種缺陷，推出數(shù)控寶石切磨機(jī)、數(shù)控自動(dòng)化寶石切磨機(jī)、人工智能無人值守寶石切磨機(jī)、多粒寶石加工設(shè)備等。

3.4.1 數(shù)控寶石切磨機(jī)

包括機(jī)架、位于機(jī)架前部的操控板及固定臺(tái)、多用途升降臺(tái)和齒輪齒條水平運(yùn)動(dòng)裝置。齒輪齒條水平運(yùn)動(dòng)裝置安裝于面板的下端且該裝置用于帶動(dòng)多用途升降臺(tái)在面板上作水平移動(dòng)，多用途升降臺(tái)可安裝機(jī)械手或八角手。這種新型研磨機(jī)能精確調(diào)整刻面寶石加工傾角，保證寶石加工最佳研磨點(diǎn)，并根據(jù)寶石加工的要求使用八角手或機(jī)械手。

這款新型機(jī)器極大彌補(bǔ)了八角手研磨角度方面的缺陷，利用已設(shè)定好的程序直接控制平臺(tái)的升降，精準(zhǔn)控制研磨角度。使用者只需要輸入需要的角度，程序根據(jù)已設(shè)定公式自動(dòng)升降至對(duì)應(yīng)的高度，同時(shí)可以微調(diào)角度來控制研磨誤差，這些都彌補(bǔ)了八角手精度方面的不足，加工效率還得到進(jìn)一步提升。

3.4.2 數(shù)控自動(dòng)化寶石切磨機(jī)

寶石加工的所有工序都由計(jì)算機(jī)控制，只需要把刻面寶石款式的所有數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后控制機(jī)械手臂按照設(shè)計(jì)要求來加工寶石。一臺(tái)機(jī)器上磨盤和拋光盤分布在工作臺(tái)兩端，一邊完成研磨，直接移動(dòng)到另一邊拋光，人員操作移動(dòng)機(jī)械臂即可，同時(shí)把控研磨質(zhì)量。

這款機(jī)器能加工各種規(guī)格款式的玻璃、水晶、剛玉等天然和合成寶石，操作人員只需培訓(xùn)即可操作，一人能獨(dú)立操作數(shù)臺(tái)機(jī)器，寶石加工效率和質(zhì)量都有一定的保證。

4 未來寶石加工技術(shù)發(fā)展方向

國(guó)內(nèi)近年來寶石加工從業(yè)人員越來越多，尤其是有著“世界人工寶石之都”之稱的廣西梧州，經(jīng)過30 多年的發(fā)展，寶石加工人數(shù)高達(dá)10 萬人，產(chǎn)量達(dá)120 多億粒，占世界人工寶石產(chǎn)量的80%，占國(guó)內(nèi)的90%以上，同時(shí)產(chǎn)業(yè)和從業(yè)人員還輻射周邊廣東、福建等地。全球智能化的進(jìn)程也影響寶石加工技術(shù)，對(duì)于以后的發(fā)展趨勢(shì)，主要有以下幾點(diǎn)。

4.1 培育鉆石切磨的智能化

近年來，全球培育鉆石的原石需求一直呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。目前我國(guó)培育鉆石上游毛坯鉆石大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，形成產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)，但中游90%以上的鉆石切割加工都在印度，下游培育鉆石銷售目前主要需求在北美，但未來國(guó)內(nèi)的銷售量不容小覷。前文提及的數(shù)控自動(dòng)化寶石切磨機(jī)、人工智能無人值守寶石切磨機(jī)等先進(jìn)機(jī)器設(shè)備目前已在廣西梧州寶石加工廠中大規(guī)模投入使用，如能改進(jìn)后用于培育鉆石的研磨，將大大提升全球培育鉆石出產(chǎn)量，同時(shí)國(guó)內(nèi)產(chǎn)出的大量培育鉆石不用再銷往印度切磨后再返回國(guó)內(nèi)銷售，這樣也節(jié)約了國(guó)內(nèi)培育鉆石的成本。發(fā)揮梧州人工寶石城的產(chǎn)業(yè)、地域優(yōu)勢(shì)，將國(guó)外培育鉆石加工產(chǎn)業(yè)引進(jìn)，既能改進(jìn)培育鉆石加工產(chǎn)量的問題，也能解決更多寶石加工從業(yè)人員就業(yè)。

4.2 寶石加工工廠智能化

早些年寶石加工都是一個(gè)工人每天坐在寶石切磨機(jī)前研磨拋光每一顆寶石，每日馬不停蹄的工作產(chǎn)量大概是幾十上百粒，其中還不包括切割、定型、粘石等工序?，F(xiàn)在人工寶石工廠已經(jīng)開始大規(guī)模使用人工智能化生產(chǎn)設(shè)備，以后應(yīng)繼續(xù)發(fā)展向原料切割、定型、粘石、研磨、拋光一整套工序全部由機(jī)器手臂完成，并且由機(jī)器完成基礎(chǔ)的產(chǎn)品質(zhì)量篩選工作。人員操作、維護(hù)機(jī)器并做最后的把關(guān)。

4.3 天然高檔寶石加工智能化

現(xiàn)階段高檔天然寶石主要是人工通過八角手或機(jī)械手切磨加工，以較好地控制寶石的損耗率及產(chǎn)出高品質(zhì)切工的寶石。如果把高檔寶石的切磨先通過計(jì)算機(jī)分析模擬計(jì)算出好的出成率的切割方式和適宜琢型，再由計(jì)算機(jī)輸出給機(jī)器完成一系列加工工藝流程。這樣在以后能更科學(xué)精準(zhǔn)的控制寶石損耗，也能更好的節(jié)省人工。

5 結(jié)語

寶石的切割工藝是一件首飾完美呈現(xiàn)的重要因素之一，精良的加工設(shè)備是完成一件完美寶石琢型的重要基礎(chǔ)。寶石加工技術(shù)由來已久，從最原始的石石琢磨到腳踏機(jī)設(shè)備，從電動(dòng)機(jī)設(shè)備到現(xiàn)代智能化生產(chǎn)設(shè)備，寶石加工技術(shù)及設(shè)備跟隨著時(shí)代的發(fā)展不停進(jìn)步，相信在不久將來，寶石在先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備打磨下更加璀璨耀眼！