國內寶石加工技術及設備的發展概述

陳偲偲 李柳毅

（深圳技師學院，廣東深圳 518045）

寶石是大自然藝術的結晶，再經過人類的精心設計、加工、打磨后光彩奪目、價值倍增。寶石的切磨始于百萬年前石器時代，那時候加工出來的都是較粗糙的裝飾品，到新石器時代末期，手工藝制品技藝不斷提高并出現了拋光工藝?，F在寶石加工從手工業式躍為機械化、自動化，且工藝日益精湛?！肮び破涫卤叵壤淦鳌?，寶石加工技術設備在寶石加工中具有不可替代的重要地位，以下簡要探討國內寶石加工技術設備的發展。

1 古代加工技術及設備

遠古時期，人們主要利用等硬度或硬度相差稍大的石塊相互摩擦，以達到把石料磨鈍用于佩戴的目的。這時的研磨拋光工具相對單一，且相互之前硬度差異不大，因此速率較慢、加工質量較差。隨著青銅器和鐵器的發展，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、皮質材料用于拋光中以增加拋光工序，以達到更光亮的目的。拋光用的砂質材料也從原先較單一的石質變為經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力是靠人或水輪機來獲得，但由于轉速慢，所以效率非常低，寶石加工的質量也不太高。而且寶石琢型的概念此時還未系統的形成，因此加工出來的寶石主要以原石性質或弧面型為主，來體現寶石的顏色。

2 近代加工技術及設備

19 世紀70 年代后期，發電機的問世和電動機的發明實現了電能和機械能的轉換[1]，以電為動力的寶石加工設備相繼問世。同時，寶石琢型開始逐漸受到人們關注，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過精密的計算設計慢慢開始出現在大眾視野，同時加工設備也應運發展。

2.1 斜木樁加工設備[2]

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

2.2 電動機加工設備

2.2.1 八角手寶石機

磨盤和拋光盤的轉動是依靠盤下方的一個電機帶動以轉動的。最主要運用到的是一個八角手的工具，也可以用五角手或六角手代替。八角手放到一個可調節高度的平臺上，通過調節平臺的不用高度或測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，依靠旋轉八角手的八個邊（或五角手的五個邊、六角手的六個邊）來磨制寶石上的不同刻面。這種加工設備容易上手，操作較簡便，靈活快捷，因此現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驗或粗略測量，因此加工的精度不是特別高。

2.2.2 機械手寶石機

主要機器設備同上述八角手寶石機，不同在于運用到的是一個固定在立柱上的機械手，通過一個扇形的量角器調整寶石不同刻面的角度，同時通過旋轉機械手頂端的分度輪來進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。因此現在很多寶石匠人主要用機械手加工天然的中高檔寶石。

2.3 寶石拋光設備

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

除以上討論設備革新外，近代寶石加工的技術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備技術較之古時有很大的飛躍。

3 現代先進加工技術及設備

現在隨著科學技術的進步，寶石加工技術設備也發生了很大的變化，由原來的手工研磨到半自動化研磨，再到全自動化無人值守智能設備，寶石加工的速率得到了明顯提升。

3.1 寶石切割設備

多刀片切割機，可將一塊原料一次切割出多粒大小規格一致的小料，大大節省了切割時間，但較多適用于合成寶石或低檔大塊寶石。且由于每個刀片距離相對比較固定，因此不能很好的篩選原料中的雜質。自動切割機根據已設定好的參數和規格來切割原料，優點和局限性和上述多刀片切割機類似。

3.2 寶石定型設備

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

3.3 寶石粘接設備

寶石粘接主要都是依靠手工使用循環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效率，使用全自動化粘石設備。利用數控機器，將一排幾十粒寶石在已編程好的情況下直接粘到粘桿上，整個粘接過程既快速又精準，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格寶石石坯，高檔特殊寶石石坯不適用。

3.4 寶石研磨設備

前文分析了傳統機械手、八角手寶石機，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備中的各種缺陷，推出數控寶石切磨機、數控自動化寶石切磨機、人工智能無人值守寶石切磨機、多粒寶石加工設備等。

3.4.1 數控寶石切磨機

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

這款新型機器極大彌補了八角手研磨角度方面的缺陷，利用已設定好的程序直接控制平臺的升降，精準控制研磨角度。使用者只需要輸入需要的角度，程序根據已設定公式自動升降至對應的高度，同時可以微調角度來控制研磨誤差，這些都彌補了八角手精度方面的不足，加工效率還得到進一步提升。

3.4.2 數控自動化寶石切磨機

寶石加工的所有工序都由計算機控制，只需要把刻面寶石款式的所有數據輸入計算機，然后控制機械手臂按照設計要求來加工寶石。一臺機器上磨盤和拋光盤分布在工作臺兩端，一邊完成研磨，直接移動到另一邊拋光，人員操作移動機械臂即可，同時把控研磨質量。

這款機器能加工各種規格款式的玻璃、水晶、剛玉等天然和合成寶石，操作人員只需培訓即可操作，一人能獨立操作數臺機器，寶石加工效率和質量都有一定的保證。

4 未來寶石加工技術發展方向

國內近年來寶石加工從業人員越來越多，尤其是有著“世界人工寶石之都”之稱的廣西梧州，經過30 多年的發展，寶石加工人數高達10 萬人，產量達120 多億粒，占世界人工寶石產量的80%，占國內的90%以上，同時產業和從業人員還輻射周邊廣東、福建等地。全球智能化的進程也影響寶石加工技術，對于以后的發展趨勢，主要有以下幾點。

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增長態勢。目前我國培育鉆石上游毛坯鉆石大規模生產技術已經比較成熟，形成產業集群優勢，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，但未來國內的銷售量不容小覷。前文提及的數控自動化寶石切磨機、人工智能無人值守寶石切磨機等先進機器設備目前已在廣西梧州寶石加工廠中大規模投入使用，如能改進后用于培育鉆石的研磨，將大大提升全球培育鉆石出產量，同時國內產出的大量培育鉆石不用再銷往印度切磨后再返回國內銷售，這樣也節約了國內培育鉆石的成本。發揮梧州人工寶石城的產業、地域優勢，將國外培育鉆石加工產業引進，既能改進培育鉆石加工產量的問題，也能解決更多寶石加工從業人員就業。

4.2 寶石加工工廠智能化

早些年寶石加工都是一個工人每天坐在寶石切磨機前研磨拋光每一顆寶石，每日馬不停蹄的工作產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在人工寶石工廠已經開始大規模使用人工智能化生產設備，以后應繼續發展向原料切割、定型、粘石、研磨、拋光一整套工序全部由機器手臂完成，并且由機器完成基礎的產品質量篩選工作。人員操作、維護機器并做最后的把關。

4.3 天然高檔寶石加工智能化

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

5 結語

寶石的切割工藝是一件首飾完美呈現的重要因素之一，精良的加工設備是完成一件完美寶石琢型的重要基礎。寶石加工技術由來已久，從最原始的石石琢磨到腳踏機設備，從電動機設備到現代智能化生產設備，寶石加工技術及設備跟隨著時代的發展不停進步，相信在不久將來，寶石在先進的技術設備打磨下更加璀璨耀眼！