宝石原料的切割设备.pdf

宝石原料的切割设备 主讲教师：廖望春 授课单位：金陵科技学院珠宝系 主讲教师：廖望春 授课单位：金陵科技学院珠宝系 切割设备 切割设备主要用于宝石原料的分割，其具体 用途有两个，一是分割原石分割原石，即把大块料分割 成小块料，或把大块料上的废料剔除；二是预 形 预 形，即把毛料修整为初步的形状（毛坏） 根据用途不同，切割设备有泥砂锯、开石机、 切片机、宝石切割机、多刀切割机、激光切割 装置、水刀切割装置和超声切割装置 （1）泥砂锯 在钻粉锯片未出现之前，泥砂锯被广泛地 用于切割大小各异的宝石材料在我国， 泥砂锯的使用历史更是源远流长，即使在 科学技术高度发达的今天，这类锯机仍能 解决许多实际问题 我国古代泥砂锯是靠人力驱动现代的泥砂锯多以电动 机作动力，使用更方便，切割效率更高这种装置如下 图所示，带锯的锯片用宽125px左右软钢制成，用木板 制作一驱动轴，由于锯切时锯割时锯片的往复运动不能 太快，因此，驱动轮的直径应比电机的皮带轮大的多 用三角皮带将电动机的皮带轮与驱动轮相连，并使驱动 轴与锯片和驱动轮相连电机转动，通过这一系列驱动 装置带动锯片来回运动，并在锯口处不断地添加磨料及 水，材料将会很快地被切开。

锯片宽度：50mm 冷却方式：喷淋式 进料方式：锯片移动 带锯式泥砂锯结构示意图 1、原石 2、锯片 3磨料与水 4、原料固定系统 5、 驱动轴 6、驱动轮 7、三角皮带 8、电机 现在只用大型泥砂锯进行大料的切割，其结构如 下图所示 大型泥砂锯结构示意图 （2）开石机 开石机主要用于分割大块的（直径在375px以上） 原石，其结构比较简单（见下图所示），主要部 件有：钢质、主动轴和轴承、冷却装置、支撑和 进料装置、防溅罩其动力源是电动机，一般用 于三角皮带和主动轴一端连接，主动轴另一端用 于装片，锯片由法兰盘固定 锯片直径：400—900mm 冷却方式：浸润式1/4—1/3 进料方式：原料移动 开石机的结构示意图 1、原石 2、原石夹 3、托盘 4、滑机 5、防溅罩 6、锯片 7、盘 8、主动轴 9、轴承 10、电 机 11、砂浆槽 （3）切片机 切片机是一种体积较小的切割设备，主要用来解决 直径在10—375px之间的材料的切片问题，其结 构如下图所示，与开石机相似，所不同的是，切片 机的锯片主轴一般是固定不动的，进料托架安装在 一导轨上，托架一端悬挂一重锤，依靠重锤拖着拖 架在导轨上运动而实现进料。

进料速度可通过改变 重锤的重量来调节紧固原料的夹板在燕尾槽内的 横向运动可以调节切割位置及切片的厚度锯片冷 却一般采用浸润冷却方式 锯片直径：300—450mm 冷却方式：浸润式1/4—1/3 进料方式：原料移动 切片结构示意图 1、锯片 2、原石 3、进料板 4、导轨 5、冷却液 6、重锤 7、夹具 （4）宝石切割机 宝石切割机的种类很多，有单刀的，也有双刀的，但结 构大同小异下图所示的宝石切割机为单刀切割机，其 主要结构为一电机带动的轴，两片刀夹将钻粉锯片固定 在轴上，使之与轴同步转动切割宝石常用的锯片直径 有150mm、110mm和100mm三种，锯片厚度在 0.15—0.3mm之间，直径大的锯片厚度也较大，刀基强 度高，使用寿命长，但刀刃对宝石的损失率高，所以在 切割贵重宝石时，一般需要使用较薄的锯片，以尽可能 减少刀刃对材料的损失 锯片直径：100、110、150mm 锯片厚度：0.15—0.3mm 冷却方式：浸润式（本机）；喷淋式 进料方式：手持进料 宝石切割机的结构示意图 1、电动机  2、冷却液箱 3、载石平台 4、锯片 5、防溅罩 6、轴承的主动轴 7、皮带轮和皮带 8、有机玻璃防溅罩 （5）多刀切割机 多刀切割机是近年来出现的一种新型设备，主要 用来解决圆珠宝石的切粒问题。

如果用单刀切割 机切割珠坯，不仅效率底，而且精度不高，多刀 切割机很好的解决了这一问题 多刀切割机的结构是在同一主轴上可以安装数块 切片，最多可达20余片，锯片间间隔有相同间 距的刀夹，若需要改变材料的切割厚度，只需改 变刀夹的厚度就可以了，为了方便切割不同尺寸 的珠坯，通常根据需要在同一设备上配有一系列 不同厚度的刀夹 （6）激光刀切割机 激光切割是利用经过聚焦的高功率密度激光束照 射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀 或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹 除熔融物质，从而将材料割开 激光切割的设备如下图图所示，主要由激光器、 导光系统、数控运动系统、割炬、操作台、气源、 水源及轴烟系统组成 各结构的作用如下： 激光电源：供给激光振荡用的高压电源 激光振荡器：产生激光的主要设备 折射反射镜：将激光导向所需方向为使光束通路不发 生故障，所有反射镜都要用保护罩加以保护 割炬：主要包括枪体、聚焦透镜和辅助气体喷嘴等零件 切割工作平台：用于安放被切割物体，并能控制程序正 确而精确地进行移动，通常由伺机电机驱动 割炬驱动装置：用于按照程序驱动割炬沿X轴Z轴方向运 动，由饲服电动机和丝杆等传动件组成。

数控装置：对切割平台和割炬的运动进行控制，同时也 控制激光器的输出功率 操作盘：用于控制整个切割装置的工作过程 气瓶：包括激光工作介质气瓶，用于补充激光振荡的工 作气体和供给切割用辅助气体 冷却水循环装置： 用于冷却激光振荡器 空气干燥器：用于激光振荡器和光束通路供给洁净的干 燥空气，以保持通路和反射镜的正常工作 （7）水刀切割机 水刀切割机以射流为切削动力来切割宝石其原 理是将水增至超高压，经节流小孔流出，使水压 势能转变为水射流的动能，借助高速高密度水射 流的冲击作用进行切割宝石切割时需在水射流 中混入磨料颗粒，借助水射流的动能加速磨料， 利用磨料及水的动能来冲击和切割材料 水刀切割机设备如左图所示，主要由以下几部分构成： 高压水发生装置：由曲轴结构带动活塞工作，利用活塞 往复运动所产生的吸水和排水过程及单向阀的组合作用 获得高压水 割枪和喷嘴：为水刀的主要切割工具 割枪驱动装置：主要使用数控切割装置 水处理装置：在将水送入高压泵前进行净化处理 集水槽：回收喷射出的水和磨料、吸收切割后高速水射 流的剩余能量几消除噪音要求其耐磨损 （8）超声波切割机 超声波切割机其原理是超声波发生器通过换能器 产生超声波。

通过变幅增大后传给刀具，刀具与 宝石之间充满了液体与磨料的混合悬浮液刀具 以很小的压力压在宝石上，工作液中的悬浮磨粒 在刀具的超声振动下，以较高的速度不断冲击工 件进行切割超声波切割机设备如下图所示： 主要由以下几个部分构成： 超声波发生器：交流电转变成一定功率的超声频 率振荡，以提供刀具往复运动和切割工件所需要 的动能 超声振动系统：将高频电能变为机械振动能它 主要包括超声换能器、变幅杆及刀具三部分 超声波切割机床：实现刀具的进给运动及调整刀 具与工件之间相对位置的运动 磨料悬浮液及冷却循环系统：小型超声波切割机 床，悬浮液更换和输送一般用手工冷却水循环 系统用于冷却换能器，通过环状喷头向换能器周 围喷水降温。