第二章宝石加工设备与加工原理

1第二章宝石加工设备

与加工原理第二章宝石加工设备

与加工原理学习目标主要内容学习目标知识点：1.宝石加工主要设备的用途、结构、原理；2.宝石加工工具的种类及其结构；3.宝石加工工艺材料、辅料种类及特点；4.宝石加工磨削、抛光的基本原理。技能点：1.宝石加工主要设备的选择及使用；2.宝石加工工具的选择及使用；3.宝石加工工艺材料、辅料的选择及使用。主要内容第一节宝石加工设备、工艺材料及辅料

第二节宝石加工原理

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本节要点宝石加工主要设备；宝石加工工具；宝石加工工艺材料、辅料。

返回本节内容2、1、1．宝石加工设备2、1、2．宝石加工工具2、1、3．宝石加工工艺材料2、1、4．宝石加工辅料2、1、1宝石加工设备一、切割设备早期的切割工具较简陋，所用动力是人力，功效极低。例如古代的泥砂锯。如图2-1：以脚踩来使锯片往返运动，实施切割。现代切割设备大都以电动机作为动力。磨具的功能也有大幅度提高，同时随着机械化程度的提高，切割精度也大幅度提高。图2-1中国古代泥沙锯结构略图切割设备主要用于宝石原石的分割工序，可分为以下几种切割机类型。(一)开石机：开石机的结构比较简单，如图2-2：

图2-2开石机结构示意图1．原石

2．原石夹

3．托架4．滑机5．防溅罩

6．锯片7．法兰盘8．传动轴

9．轴承10．电机

11．砂浆槽其主要部件有：动力及传动装置、载石机进料装置、冷却装置。1．动力及传动装置：开石机所切原料石块度大，切割深度较深，所以其传动轴通常较粗。同时电动机的功率也相对较大，一般在几千瓦以上。2．载石机进料装置：因为所要切割原料的块度较大，一般要求用带滑轨的托架送料进锯，并能根据切割情况进行纵向或横向移动，以便进料的准确和稳定。3．冷却装置：开石机的冷却有两种。（1）冷却箱冷却装置。锯片下端浸没于冷却液中。（2）利用喷咀喷出冷却液作为冷却装置。即把冷却液通过喷咀作用于切割过程进行冷却。（二）切块机：切块机和开石机的结构相似。体积比开石机小，所用锯片规格比开石机小。用于中等大小的原石切割成片、条、粒等小块毛料。图2-3宝石切块机1．原石夹2．防溅罩3．铰链4．冷却箱5．冷却液6．绳7．锯片8．托架9．重锤10．滑杆11．原石

图2-4切块机托架图2-5浸润法冷却(三)台式宝石切割机这种宝石切割机在宝石加工中最常见，因为宝石原料的粒度一般较小，多为几克左右。而这种宝石切割机具有刚性强、承载能力大、精度高、转动平稳、噪音低等特点。其结构简单，体积小，被广泛应用。如图2-5：图2-5台式宝石切割机1．电动机2．冷却箱3．防水罩4．锯片5．载石台6．传动轴7．皮带拴和皮带8．防水挡板（四）整形机:又叫冲坯机或轮磨机，其作用主要是去除小粒度宝石原料的表面杂质或是修正宝石毛坯的形状。即切削或磨削宝石毛坯成造型雏型。如图2-6（五）多刀切割机：多刀宝石切割机主要是用来解决圆珠宝石的切粒问题，具有效率高、切割粒度的一致性好的特点。（六）其他宝石切割机：激光切割机：激光切割机是利用激光光束对宝石进行切割的，因其工作时产生的高温容易使宝石褪色或碎裂，所以不常用。切割机操作注意事项：1．切割机的转速：切割机的转速直接影响切割效率。一般来说切割时的线速度越高，效率越高，噪音也就越大。2．切割机转动时的平稳性:切割机的平稳性直接影响切割精度。切割机轴转动不平稳会使锯片使用不完全，从而缩短锯片的使用寿命，造成浪费。3．切割机的噪音：噪音大是切割机的轴承或传动轴等配合精度不够高或转速过快引起的。二、磨削设备磨削设备主要作用是磨削宝石，使之出造型，根据磨削方式和磨具不同，可分为四种：轮磨机、盘磨机、带磨机和滚磨机。（一）轮磨机主要功能是给宝石倒棱和圈形，主要部件有转动主轴、轴承、防溅罩和载石台，所用磨具是砂轮（图2－8）。轮磨机有砂轮机、双砂轮机和多砂轮机。最常见的是双砂轮机，共主动轴一端装粗砂轮，中间安装皮带轮与电动机相连。这是因为：1、可以使轮磨机转动时达到平衡，减少振动；2、磨削工序之需要，一般磨削都有粗磨和细磨之分。轮磨机的主动轴和轴承要求有较高的抗形变强度，稳定性好，这是为了确保砂轮转动时能平衡，减少振动。砂轮的轴与砂轮也应配套，通常直径小于300mm的砂轮的轴，直径不应小于30mm。主轴过小，不仅使砂轮振动增大，而且使砂轮磨损加快，磨削效果也不佳，安全系数也减小，因而可使轴粗些，也不要用小轴配大轮。装砂轮用的法兰盘大小也有一定要求，原则上也是砂轮直径越大，法兰盘直径也越大，通常法兰盘直径应不小于砂轮直径的1/3。轮磨机都带有防溅罩和水槽。防溅罩一般比较坚固，围住砂轮的后部和上部（除工作面外）。一是防冷却液飞溅；二是防止砂轮万一破裂飞出伤人。水槽在砂轮下部，用于盛从砂轮上飞溅出的冷却液，其底有排水孔，可随时排除冷却液及磨屑。轮磨机的冷却给水装置多安装在防溅罩顶部，直接穿过防溅罩向砂轮喷淋冷却液，冷却液用量可用水龙头控制，也有的轮磨机采用吸水性好的毛巾一端搭在砂轮上，一端固定于防溅罩上，同样可以起冷却作用。（二）盘磨机盘磨机多用于磨削平面，如刻面型宝石和宝石的各种平面，也可以出弧面造型，如珠型宝石和凸面宝石。盘磨机结构也很简单，它与轮磨机的部件相似，不同的是轮磨机主动轴是水平安装的，磨削面是竖直的，而盘机主动轴则是垂直方向的，磨削面是水平方向的。其主要部件有主动轴、轴承、防溅盆（图2－9）。图2-9盘磨机结构简图（三）带磨机带磨机的磨具是砂带，主要用于磨削宝石的各种弧面，因其磨削时，展削面大，故展削效率较高，目前已用得越来越多。图2-10带磨机结构简图带磨机主要部件有2个轴筒（多用橡皮制成）：1、主动轴筒，与电动机连接；2、被动轴筒。环状砂带套在两个轴筒上，主动轴筒转动时，靠砂带带动被动轴筒一起转动，其他部件还有轴承、防溅罩、水槽等（图2－10）。为了更换砂带方便，被动轴筒有时在支架上有上下移动装置，这样既可以松动砂带，也可以张紧砂带。（四）滚磨机滚磨机主要作用是磨削除去宝石毛坯的棱角，使之变圆滑。其主要部件有滚筒、主动轴和轴承、被动轴等（图2－11）。图2-11滚磨机结构简图滚桶放在主动轴和被动轴上，它靠主动轴的驱动来转动。而主动轴一端用直径较大的皮带轮1与电动机连接，另一端的皮带轮2与被动轮一端的皮带轮3通过皮带相连。被动轴直径与主动轴直径相同，其转速和线速度也与主动轴相同，它和主动轴一起驱动滚桶转动。滚桶两端中央有两个支掌轴支撑，以便使其转动平衡，桶内空间为正八面体形，内衫有橡胶板，通常厚约5－6mm，其作用是为了减少桶壁磨损和噪音。三、抛光设备大多数加工厂家不设置专门的抛光设备，而是用磨削设备更换磨具磨料来替代。因为抛光工序和细磨工序操作规程和方法基本相同。图2-12(a)振动抛光机结构简图图2-12(b)滚筒抛光机四、钻孔设备钻孔设备主要用于珠型和异型的打孔，或珍珠的打孔。目前，常用的钻孔设备有二种：机械钻孔和超声波钻孔机。（一）机械钻孔机机械钻孔机的结构（如图2－13），电动机通过皮带轮和皮带驱动钻动轴转动，从而带动钻杆转动，当磨料随钻杆转动时就可以磨削宝石，形成孔眼。钻杆的钻进可以用钻头升降操作控制，打穿后，可以退出。（二）超声波钻孔机这是近些年才发展起来的新型钻孔设备，它将超声波的电振荡通过放大和转换为同一频率的机械振动来实施穿孔，其结构（如图2－14）。它主要由超声波发生器、振动系统和其他辅助系统构成。其中振动系统由电致伸缩换能器，磁致伸缩换能器、耦合放大杆、变幅杆和工具头几部分组成。换能器的主要作用是超声波的声振荡转换成轴向的机械振动，耦合放大杆则是将换能器产生的机械振动传递给变幅杆和工具头，并放大这种振动。变幅杆的作用是扩大振幅。辅助系统包括机身、磨料及冷却液供给系统。近几年来相继出现了采用新技术装备起来的新型设备，如自动研磨机、激光切割机和打孔设备、超声波切割设备等。这些设备多采用电子技术、激光技术和计算机技术等。另外，为了提高加工工效，带多头工具的设备也开始被广泛作用，如多刀切割机、多头研磨床和多头钻孔机等。这类设备可以使宝石加工的工效成倍提高，且设备本身的结构也不复杂，因而深受广大厂家欢迎。2、1、2工艺材料一、磨料二、磨具一、磨料1、基本概念磨料是用于形式琢磨和抛光宝石的材料，也是制作磨具的材料。它主要是具有一定硬度和韧性的粒状或微粉状的矿物或矿物集合体。图2-15自锐性示意图宝石加工中使用的磨料一般具有以下几方面的特性：（1）硬度高—这是磨料的基本特性。一般情况下，磨料的硬度要比被加工宝石的硬度高，而且两者的硬度相差越大磨削的效率就越高。（2）韧性好—不会因研磨压力而轻易发生破碎。（3）有较好的自锐性—即使在研磨压力下发生破碎，但磨料的颗粒仍保持着尖锐的多角形。（4）耐高温—在高温下仍能保持其固有的强度和硬度。（5）化学稳定性好—不会在加工过程中因温度升高等因素而发生化学变化，更不会与宝石发生化学反应。（6）粒度和形状均匀。2、磨料的种类及其特点磨料是硬质物质的粉末，所以种类较多。有天然的，也有人造的，但在宝石加工中常用的较少。常见的宝石加工磨料从成分上可可分为以下三类：刚玉系列、碳化物系列、金刚石系列。不同种类的磨料，其硬度、韧性、脆性、导热性、自锐性等不同，因而其所能磨削的材料的性质也不同。表2－1磨料的种类

普通磨料天然磨料刚玉、石榴石、石英砂等人造磨料刚玉系（G）白刚玉、棕刚玉、单晶刚玉、微晶刚玉、铬刚玉、锆刚玉、烧结刚玉碳化物系黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硅、立方碳化硅超硬磨料（金刚石系）天然金刚石、人造金刚石（1）金刚石金刚石是目前已知最硬的材料，其显微硬度是10000Kg/mm2，摩氏硬度为10，金刚石有一定的韧性，同时又有较大的脆性，因而既有较好的耐磨性，又有较高的自锐性。金刚石有一定的韧性，还有较高的耐热性。在无氧条件下，加热到100℃，不起变化，只有在氧化条件下，在约900℃时烧成二氧化碳，金刚石的化学性质也很稳定，一般情况下，它不受酸碱的腐蚀作用。另外，金刚石具有很小的热膨胀系数，导热性能好。人造金刚石具有天然金刚石的主要性能，但脆性大。人造金刚石具有天然金刚石的主要性能，因而在宝石加工业中，已得到广泛的运用。不过，金刚石最大的缺憾是价格太高，加工使用中，成本较高。为此，在许多中，低档宝石加工中，不采用金刚石作磨料，而用碳化硅或其他磨料。（2）碳化硅碳化硅的硬度比金刚石低，显微硬度为3000~3400Kg/mm2，是一种性脆、棱角锋利的磨料，但韧性较低。其切削能力相当于金刚石的0.28倍，一般多用于宝石及其原石的切割和磨削。碳化硅的价格较低，是宝石加工中应用最多的一种磨料。尤其是在中、低档宝石中用得多。（3）碳化硼（B4C）碳化硼的硬度依次于金刚石，显微硬度为4000~5000Kg/mm2，由于具有高硬度及较好的耐磨性，故多代替金刚石作为研磨和抛光中，高档宝石的磨料。（4）刚玉类磨料刚玉类磨料在宝石加工中运用不如前三种磨料广，这主要是因为刚玉的韧性较好，耐磨性能好，相应的自锐性就较低，这比较适合于磨削那些高硬强韧性的钢料和合金材料，在宝石中，可用于磨削韧性较大的翡翠、虎睛石，而对其他宝石，其磨削能力不如金刚石和碳化硅。

表2－2三种主要磨料性能对比（以金刚石为基准）

磨料主要化学成分显微硬度导热系数磨削能力金刚石C111刚玉Al2O30.20～0.240.0120.10～0.13碳化硅SiC0.28～0.340.0270.25～0.283、磨料的选择及磨料的粒度磨料是宝石加工中的重要辅料，它是一种具有一定硬度和韧性的粉状或粉末状物质。宝石加工过程中，选择磨料主要是根据磨料的粒度和硬度两个方面来进行的。首先所选择的磨料的硬度要比被加工宝石的硬度高；再者，随着宝石加工工序的进展，所用磨料的粒度也越来越细，直到抛光工序中所用的磨料粒度仅为W0.5-W3.5。磨料的粒度就是指磨料颗粒粒径的大小，一般有粗细之分，其用途也不尽相同。一般来说，粒度较大的磨料多用于宝石的切割、倒棱等。而各个小面的精磨和抛光则用粒度较小的磨料。磨料的粒度一般用粒度号或基本粒尺寸表示。而这些粒度号是通过筛分选出来的。即每种粒度的磨料有其大致的粒度范围，通常以筛孔数来表示，所谓的筛孔数是指某种磨料的粉末能通过每平方厘米有多少筛孔的筛子而不能通过下一级筛子。如100#的磨料是指这种磨料能通过每平方厘米120个筛孔的筛子。而习惯上，颗粒尺寸大于63μm的磨料称为磨粒类磨料，以筛分法测定其粒度。颗粒尺寸小于63μm的磨料称为微粉类磨料，以显微镜分析法测定其粒度。表2－3磨料、磨具各粒度

的适用范围表粒度号适用范围40#——80#大块原石切割，毛坯倒棱100#——120#片料、条料机小块料切割，毛坯倒棱、冲坯150#——220#成形粗磨、预型、穿孔、小粒宝石切割机修整240#——W40成形细磨、穿孔W28----W14成形精磨W10----W0.5成形粗抛光、精抛光表2－4主要国家磨料粒度粒径对照表（磨粒类）国际标准ISO中国GB2477-83美国ANSI(74)日本粒度号#基本粒粒径μm粒度号#基本粒粒径μm粒度号#基本粒粒径μm粒度号#基本粒粒径μm46425-35546425-35546420-35446420-35054355-30054355-30054354-29754350-29760300-25060300-25060297-25060297-25070250-21270250-21270250-21070250-21080212-18080212-18080210-17780210-17790180-15090180-15090177-14990177-149100150-125100150-125100149-125100149-125120125-106120125-106120125-105120125-105150106-90150106-90150105-88150105-8818090-7518090-7518088-7318088-7322075-6322075-6322073-6322073-6324063-5324063-5324063-5324063-53表2－5主要国家磨料粒度粒径对照表（微粉类）德国DIN中国GB2477-83美国USAS(74)日本JIS(76)粒度号#基本粒粒径μm粒度号#基本粒粒径μm粒度号#基本粒粒径μm粒度号#基本粒粒径μm24087.5-73.528073.5-62OS5353±3W6363-5024053.5-5032062-52.5OS4544.5±2W5050-4036052.5-4428044-4040044-37OS3736.5±1.5W4040-2832036-32.550037-31OS2929.2±1.536028.8-25.860031-26OS2322.8±1.5W2828-2040023.6-20.670026-22OS1717.5±150019.7-16.780022-18OS1312.8±1W2020-1460016-13100018-14.5W1414-10120014.5-11.5OS99.3±1W1010-780012.3-9.8150011.5-8.910009.3-8.620008.9-7.1OS78.5±1W77-525007.1-5.9OS54.5±0.8W55-3.512006.5-4.530005.9-4.7OS33±0.5W3.53.5-2.5

表2－6主要国家金刚石

磨料粒度对照表中国德国和瑞士美国和日本俄罗斯粒度号基本粒粒径μm粒度号基本粒粒径μm粒度号基本粒粒径μm粒度号基本粒粒径μm46400-315D350400-30046424A32400-31560315-250D250300-20060320A25315-25070250-200D200200-15070250A20250-20080200-160D150150-12080220A16200-160100160-125100140A12160-125120125-100120120A10125-100150100-80D100120-8015092A8100-8018080-63D7080-6018070A680-6324063-50D5060-3824060A563-5028050-4028050A450-40W4040-2840038AM4040-28W2828-20D3038-1860030AM2828-20W2020-14D1518-970022AM2020-14W1414-10100015AM1414-10W1010-7D79-5150010AM1010-7W77-520007AM77-5W55-3.5D35-230005AM55-34、抛光剂理论上认为，宝石的抛光效果与抛光剂的种类无关，而仅与操作人员的技术有关，从某种意义上讲是有道理的。但是，再不影响宝石外观的情况下，如果既要获得好的抛光效果，又要求高的抛光效率，就需要选择使用抛光剂。一般情况下，抛光剂的硬度要比被抛光的宝石的硬度大，这样，宝石表面的磨削速度快，抛光效率高。例如，金刚石抛光剂的抛光效率总是比其他抛光剂的效率高。有些抛光剂不能抛光多孔隙的宝石，否则抛光剂受到抛光压力进入孔隙，影响宝石的外观。抛光是研磨的一部分，所以抛光剂应是一种极精细的磨粉。抛光剂又是一种特殊的磨料，因为不仅仅是具有硬度高的磨料如金刚石、碳化硅、刚玉等才能作为抛光剂，由于宝石抛光的特殊原理，可以使一些硬度不高的微粉材料也可以作为抛光剂。抛光剂是一种特殊的磨光材料，它与上述的磨削材料有一定的区别（主要是在加工宝石的机理方面）。通常对抛光剂的要求有以下几点：①外观均匀不含杂质；②粒度基本均匀一致；③有适当的硬度和比重；④有一定的表面活性；⑤有良好的分散性和吸收性。（1）硅藻土。化学成分是SiO2，矿物成分以蛋白石为主，其粉状物呈白色或微黄白色，硬度在5.5～5.6之间，多用于玛瑙、翡翠等韧性较大的宝石或部分高硬度的宝石（如蓝宝石、海蓝宝石）的抛光；（2）氧化铬。俗称绿粉，是常用的抛光剂，化学成分是Cr2O3，硬度5～7，粉状物常颗粒不均匀，多用于硬和中软（硬度6～3）的宝石抛光，对翡翠、孔雀石、松石、水晶等的抛光效果颇佳。但有易污染的缺点，不适用于有微裂隙、孔隙的浅色宝石的抛光；（3）氧化铝。包括铝矾土、铝氧粉、蓝宝粉、红宝粉和人造红宝粉等几个品种，主要化学成分都是Al2O3。不同的是，制造的原料、制备方法和纯度不同而已，其中的铝氧粉是不纯的氧化铝粉，人造红宝石分选而精制成的人造刚玉粉，铝矾土和铝氧粉由于价廉，在珠型和异型宝石的抛光中大量使用，但抛光效果不及红宝粉，红宝粉和人造红宝粉多用于各种刻面型或凸面型宝石的抛光，效果极佳。（4）氧化铈。是粉红略带微黄，对于脆性的中硬宝石抛光效果极好（如水晶类、橄榄石、锆石、海兰宝石、碧玺等），一般将氧化铈配制成研磨膏，进行抛光作用；（5）三氧化二铁。俗称红粉或铁丹，呈深红色，多用于中硬以下的宝石抛光，抛光效果不及氧化铈，且由于易污染、难清除，而不常用。（6）二氧化锡，俗称锡粉。主要含氧化锡，次含碳酸钙和碳酸镁及少量草酸，也可用于各种硬宝石的抛光，但效果不及氧化铈；（7）二氧化锆（ZrO2）。呈浓艳红棕色，其抛光适用范围也是中硬以下的宝石，但抛光效果比红粉好。（8）钻石粉在所有抛光剂中无论从抛光效率或是抛光效果上看钻石粉是最理想的。金刚石粉又称钻石粉，化学成分C，呈白色或灰白色。常见的金刚石粉以人造金刚石粉较多见。除上面几中常见的抛光剂外，还有氧化锌、氧化镁等。这些抛光剂，运用适当，均可获得令人满意的抛光效果。图2-15钻石粉二、磨具磨具是宝石加工最重要的切割、磨削和抛光工具，根据其在加工中作用不同，可分为三大类：切割磨具、磨削磨具和抛光磨具。若根据磨具与磨料的附着关系，又有游离磨料磨具和固着磨料磨具之分。1、固着磨料磨具固着磨料磨具是指磨料被某种结合成一定形状的工具或附着于某种基体（或刀基）上而成的磨具。固着磨具是宝石加工过程中非常重要的工具，是将磨料利用结合剂粘结在一起而形成的琢磨工具。这些结合剂有：陶瓷结合剂、树脂结合剂、橡胶结合剂、金属结合剂。在宝石加工中常用金属结合剂，如钢质磨盘、抛光盘等。常见的固着磨具根据其所用磨料不同分为金刚石磨具和碳化硅磨具两种。又根据其在不同加工过程中所起的作用不同，将其分为：切割磨具，磨削磨具和抛光磨具。（1）切割固着磨具：切割磨具主要是指金刚石锯片。（2）磨削固着磨具：磨削磨具的种类较多，形式多样，常见的有砂轮，沙盘和沙带。常见的有：金刚石粉锯片、砂轮（碳化硅砂轮和金刚石砂轮）、砂带（碳化硅）、砂盘（金刚石）等。决定它们基本性能的参数有：①磨料种类；②磨料的粒度；③结合剂的种类；④磨具的硬度；⑤组织、气孔率；⑥磨具形状和尺寸。（1）金刚石锯片金刚石锯片在非金属材料（石料、玻璃、陶瓷、光学晶体、宝石）的切割中，应用很普遍，宝石切割中所用的金刚石锯片直径一般在50~450mm之间，厚度（锯片边缘有效金刚石粉层和刀基厚度之和）为0.15~4mm。A、锯片的组成金刚石锯片的构成要素：刀基、金刚石粉和粘结剂。①刀基：是承载金刚石粉，并支撑磨料进行磨削的金属薄片，其特征有：a.在正常工作压力下，不易发生变形或破损。b.与金刚石粉的粘结剂有较强的粘结力，使金刚石在正常工作压力作用下有一定保持率；c.有一定的硬度和耐磨度；d.在保证上面3个性质的前提下，可制成很薄的圆薄片。不同用途的锯片，其刀基材料也不尽相同，切割大块料大金刚石锯片刀基多采用锰钢或锰硅钢簿片；切割中等料的中型锯片刀基等用软钢片或冲压铁皮和冷轧铁皮；切小石的锯片也可用簿轧铁皮或青铜片。②金刚石粉。切割宝石用的金刚石粉粒度从46#→W40都可用，大锯片常用46#→80#，中型锯片用100#→180#，小锯片240#→W40。③粘结剂。金刚石锯片的粘结剂是把金刚石粉粘结于刀基于的材料，通常用金属粉和电镀金属为粘结剂，这是因为金属粘结剂有结合力强、耐磨性好、使用寿命长、可承受较大负荷等特点，故用于切割脆性非金属材料的锯片粘结剂非常合适。B、金刚石锯片的制作方法。金刚石锯片品种繁多，但从制作工艺上来看，可将其分为两大类粉末冶金法锯片和滚压——电镀法锯片。粉末冶金法锯片的制作方法粉末冶金法锯片是将钻石粉与金属材料的粉末（常用黄铜粉）相混合将这种混合物压入一个特殊的薄环内，经加热使金刚石粉与金属粉末融合，铸造成一个圆环。此后将此圆环焊接到一直径与圆环内径相同的金属刀基上。这样就制成了一个粉末冶金法锯片。这种锯片的厚度一般较大，多在1mm以上，只适合于切割大块低档的宝石材料。多用于开石机或切块机上。制作锯片选用的金刚石粉粒度一般在40#——100#之间。这种方法较简单，但不能解决切割时锯屑的及时排除问题，所以现在制作多采用分段粉末铸造热压法或冷压法。一种是指锯片的刀口是由若干段弧形薄片组成的，各弧形中间有一定的间隙或豁口，是分段粉末冶金法在焊接在刀基上而制成的。如图2-16：由于各段之间有间隙。有利于清除锯屑。图2-16热铸钻粉锯片示意图另一种是将钻石粉和黄铜粉或其他金属粉末熔合铸压成形状相同的小片。在刀基边缘铣出若干个与小片相同大小的缺口，再将铸压的小片嵌入缺口中。由于铸造的小片比刀基的厚度大，这样切割时锯口与刀基间存在一间隙，不仅有利于冷却液进入，同时也有利于锯屑的排出。滚压——电镀法锯片

的制作方法。滚压——电镀法锯片的制作方法是：先将作刀基的金属圆片两侧边缘按一定宽度内向中心铣槽。铣槽的宽度为0.15——0.25mm，长度为0.7——1.1mm间隙相等。然后将铣有小槽的刀基装入如图2-1-8所示的滚压装置中，将金刚石粉用适量的甘油调成糊状。并将其均匀地涂在滚压钢轮上，随着滚压压力的增大，铣槽内便被金刚石粉充填坚实，并使槽内金刚石粉略突出刀基面。滚压完毕后再将锯片进行电镀，从而使金刚石粉被电镀金属保护而牢固地附着在刀基边缘的铣槽中。基槽有与边缘线垂直的，也有与边缘线斜交的。前者安装使用无方向，后者有规定的方向。滚压——电镀锯片在宝石切割中应用最为广泛，因其制作成本低，规格全、刀口薄，切割时对宝石材料的损失最小。图2-17锯片C、锯片的选择：现在的切割锯片多为固着磨料磨具，并且多为金刚石锯片。选择锯片时根据宝石原料的性质或块度来决定，不同切割机所用的锯片也不同。1.不同的宝石切割机所用的锯片不同。开石机和切块机所用的锯片一般直径较大，在200mm以上，厚度也在1mm以上；而小型台式宝石切割机所用锯片一般直径在200mm以下，厚度也在1mm以下。其中以直径110——150mm,厚度0.2——0.3mm最为常见。2.宝石原料的块度也决定了使用不同的锯片。对于块度较大的宝石原料进行切割时（几百克以上）选用切割锯片的直径一般在200mm以上，厚度也在1mm以上；而较小的原料块度（几十克以下）则多选用直径200mm以下，厚度0.3mm左右的锯片。D、锯片的安装。锯片在安装时,如果是滚压电镀法制作的锯片，其铣槽与边缘线垂直，安装时无方向性要求，只要将锯片稳固于法兰盘上，保持锯片与法兰盘的准确同心，固定螺丝即可。如果不同心会使锯片不能完全使用，从而缩短锯片使用寿命。如果铣槽与边缘线斜交，则使用时有规定方向。安装时则要根据其标示的旋转方向安装,使其标示方向与动力轴转动方向一致。图2-18：锯片的安装E、注意事项锯片平时应放置在平整的平面上，切忌重压或撞击使其变形。规定旋转方向的锯片应安规定安装，否则不但会影响切割效率，而且会使锯片的寿命缩短。对于贵重宝石原料切割时尽可能选择较薄的锯片，以降低刀口损耗。（2）砂轮宝石加工中常用碳化硅砂轮和金刚石砂轮，其基本特征如下：（1）磨料种类。碳化硅和金刚石。（2）磨料粒度。一般在46#→240#之间。（3）粘结剂。常用的有四种；树脂、陶瓷、橡胶和金属。结合剂类型代号磨具性能及应用陶瓷结合剂A耐热，不怕水、油及酸碱，硬度高，耐磨性强，磨削效率较高但性脆，适合磨削高硬度脆性宝石树脂结合剂S有一定弹性，耐冲击，自锐性好，磨削效率较高，但耐热抗酸碱性差，适合磨削中硬以下韧性宝石橡胶结合剂X有较高强度，自锐性好，耐热性和化学稳定性差，很少用于宝石加工金属结合剂J结合力强，耐用磨性好使用寿命长，但自锐性较差，磨削效率一般，适于磨削各种宝石表2－7几种结合剂的性能（4）砂轮硬度：是指砂轮粘剂固结磨料的强度，也就是在外力作用于砂轮表面时，粘结剂抵抗外力使磨料从磨具表面脱落的难易程度。磨料容易脱落的，磨具硬度就低，反之硬度就高。一般说来，各种粘结的磨具硬度有下面变化：树脂粘结剂磨具硬度＜陶瓷磨具＜青铜磨具＜电镀金属磨具。（5）砂轮组织：指砂轮中磨料、粘结剂和气孔三者之间的体积比例关系，即砂轮结构的松紧程度。（6）砂轮形状和尺寸：宝石加工中常用的碳化硅轮有平行砂轮、单斜边砂轮和磨针砂轮。直径150~250mm，厚15~50mm。金刚石砂轮和碳化硅砂轮相比，具有磨削效率高、磨损小、强度高等优点，但价格昂贵，目前使用不很普遍。金刚石砂轮由磨料、粘结剂和基体三部分组成（下图），不同于碳化硅砂轮（由粘结剂和磨料组成）的是，金刚石砂轮的粘结剂主要是青铜和电镀金属，基本一般用钢轮或其他金属轮，在砂轮中，最外层的工作层是用金属粘结剂和金属石粉构成，在工作属与基体间有一定过渡层，主要是由粘结剂组成，主要作用是焊接基体和工作层。金刚石砂轮制作多采用粉末冶金工艺。图2-19砂轮形状图图2-20金刚石砂轮结构图（3）砂带砂带的特点是承载磨料的基体为带状，故称为砂带。砂带所用的磨料常以碳化硅为主。其构成有：磨料、结合剂和基带。结合剂多为树脂，基带多为织物基带。如图2-21：图2-21砂带结构图基带上的粘结剂有两层，底层结合剂薄而密，其作用主要是为防止表面粘结剂透过基带，同时保证磨料与基带表面的结合强度；而表面粘结剂主要是为了把持磨料。砂带的带宽一般在30mm——60mm之间。砂带主要用于弧面形宝石的磨削加工，刻面宝石基本上不用。砂带所用磨料以碳化硅为主，其特点是磨削面积大、效率高，适用于弧面宝石的初形磨削，但磨损大和耐用程度低。（4）磨盘（砂盘）常见的磨盘以金刚石磨盘为主，碳化硅磨盘较少见。金刚石磨盘也叫金刚石砂盘、钻粉磨盘，是刻面型宝石加工最重要，也是使用最普遍的一种磨具。其结构主要由金刚石粉、金属粘结剂和基盘组成。如图2-22：图2-22砂盘结构图金刚石磨盘的制作方法有两种：一种是粉末冶金法（粉末冶金法法）制作而成的磨盘，其工作层中金刚石粉为多层，厚度较大；过渡层仅由结合剂组成，结合剂一般使用铜粉和锡粉等。这种磨盘的特点是寿命长，但造价高。另一种是电镀法制作的金刚石磨盘，其电镀层一般是镍金属，起到连接基盘和把持金刚砂的作用。电镀时要求电镀层包住磨粒的三分之二；如完全盖住则磨料的自锐性较差，反之磨料易脱落。金刚石粉层一般仅一层。相对于前一种方法制作的磨盘来说，电镀磨盘使用寿命较短。金刚石磨盘的基盘一般为1mm厚的冷轧钢板，直径一般在150mm—200mm之间，所用金刚石粉的粒度在120#—1200#之间。金刚石磨盘的磨削效率高，而且平面度好，精度高，广泛运用于宝石的围型、粗磨、细磨和精磨等加工工序中。2、游离磨料磨具游离磨料磨具是指磨料未粘附于磨具基体上，而且是在磨具工作面上处于游离分散状态，此种磨具一般仅起支撑磨料进行磨削作用，而不把持磨料。（1）磨盘：由于磨料处于游离状态，故磨盘都是平放的。磨盘一般采用金属材料制作。选择金属材料时主要考虑两个因素：①磨削速度，越快越好；②耐磨性，越耐磨越好。表2－8几种材料的

相对磨削速度表2－9几种材料的耐磨指数表2－10几种材料作

磨盘的适用性图2-23几种常见磨盘形状（2）抛光磨具抛光所用的磨具主要是游离磨料磨具，即磨料粒粘附于磨具基体上，而是在其工作面上处于游离分散状态；这种磨具一般仅起到支撑磨料进行磨削的作用，而不把持磨料；现在多用于宝石的抛光，很少用于宝石的磨削。刻面宝石的抛光主要用于具有规则几何平面的工件，这些平面应近似于一个理想平面，所以对抛光磨具的选择性较强。通常选用抗压力较强的材料，如金属、塑料、木材等。行业中称这些金属抛光盘为“硬盘”；将塑料、沥青、树脂、木材等材料制作的抛光盘称为“中硬盘”。而用于抛光弧面型宝石的抛光盘，通常是用毛毡、皮革、毛呢等柔软材料制作的，行业中称这类抛光盘为“软盘”。（1）硬盘：制作硬盘的材料很多，有金属材料，如紫铜抛光盘等；也有合金抛光盘，如锡合金盘、锌合金盘、铝合金盘等。硬盘具有导热性好、韧性好、弹性差、易修理，使用寿命长等优点。用它抛光的平面平整度好。硬盘的形状以平面盘为主，直径在150mm——300mm之间，厚度一般不小于10mm。用于刻面型宝石抛光：金刚盘（硬盘）。（2）软盘——软质抛光盘最大的特点是抛光面在受到宝石的压力时会形成一个屈服表面，这个屈服表面对于弧面宝石的抛光非常有效。软盘通常是由基盘和抛光层构成。基盘的材料多用铁、木材等材料；抛光层的材料只要具有良好的弹性、渗透性和吸附性等特点就可以选用。这种材料有利于抛光剂的存贮，同时能增大宝石抛光面与抛光盘的有效接触，提高了抛光效率。软盘仅适合于弧面、球形及其它不规则表面的抛光。凸面型：用于珠型等弧面宝石抛光：毛毡、皮革、布和毛呢等制成的软盘。图2-24软面抛光盘的结构图2-25软面抛光盘的形状（3）中硬盘——中硬盘介于硬盘和软盘之间，适用性较强。其耐磨性、吸附性及弹性也介于软盘和硬盘之间，兼有两者的优缺点。中硬盘材料有：沥青、塑料、尼龙、树脂和木材等。用于刻面和部分弧面抛光。以上三种抛光盘，其硬度越高，抛光面就越近似理想平面，各抛光面之间接触棱线就越锋利、挺拔；抛光盘的硬度越低，则被抛光面的平面度就越差，各面之间的接触棱线就越不分明；但同时，抛光的光洁度就越高，宝石光泽体现的就越好。抛光盘在选用时应充分考虑到宝石的特性，以及宝石抛光表面要体现的重点，若几种方案都有相同或相近的美学价值时，选用能产生最大商品价值的方案，通过制作模拟块，进行试琢磨，从中评判各方案的优劣。2、1、3辅料1、冷却液（1）冷却液的作用：①冷却作用，②清洗作用，③润滑作用（2）冷却液的种类：宝石加工的整个过程都是一个磨擦和磨削的过程，其间会产生大量的热量，如果这些热量不及时疏散而集中在被加工件——宝石上，宝石就可能会因温度的骤然变化而造成损伤，所以宝石加工的整个过程都离不开冷却。这就要求在加工中用冷却液来转移或分散这些因磨擦而产生的热量。①油（柴油、机油、缝纫机油）：热量大，表面张性大，润滑性好，但清洗能力差，常用于宝石的切割和抛光；②水：热容大，表面张性较大，清洗力较强，但润滑性较差，汽化力强，价低廉，适用性比较好。用于宝石的切割、研磨、抛光等。③皂化液：热容较小，表面活性大，张力大，清洗能力强，润滑性也较好，常代水作冷却液。表2－11冷却液种类及适用性冷却液特点与适用性油（柴油、机油、缝纫机油）热容大，表面张性大，润滑性好，但清洗能力差，常用于宝石的切割和抛光，可以保护锯片、磨具不锈蚀，由于易燃，使用时要注意安全。水热容大，表面张性较大，清洗能力较强，但润滑性较差，汽化力强，价低廉，使用性较好，常用于宝石的切割、研磨和抛光等各道工序。皂化液热容较小，表面活性大，张力大，清洗能力强，润滑性也较好，常代替水作冷却液。2、粘结材料宝石加工中对粘结材料的要求有如下几点：（1）具良好的粘结性；（2）适当的软化点，有良好的热稳定性；（3）具良好的化学稳定性，不与宝石发生化学反应；（4）无毒、无杂质。常用的有：虫胶、火漆胶、红胶。表2－12粘结剂的主要种类和配比及流动温度3、清洗材料主要用于清洗粘结剂，宝石表面的油污和灰尘等，常用的有碱性溶液、酸性溶液和有机溶液。表2－13几种主要的清洗材料清洗液组成用途K2CO3水溶液Na2CO3水溶液5%K2CO3+95%水5%Na2CO3+95%水清洗宝石表面的有机物碳酸钙用水调成的糊状物擦拭宝石抛光面上的附着物苛性碱溶液KOH0．5%-2．5%水溶液NaOH0．5%-2．5%水溶液清洗宝石表面油渍或污点稀盐酸10%的1：1HCL的水溶液清洗磨盘或抛光盘表面的金属氧化物醋酸10-50%醋酸水溶液清洗宝石表面的油污和脏点酒精50%以上酒精水溶液清洗宝石表面的残留胶表2－14常用有机溶剂的特点和能容的物质溶剂

特点

能溶解的物质乙醇无色，透明，易挥发，易燃，能溶于水、乙醚、苯等有机溶剂虫胶、松香、沥青、树脂乙醚无色，透明，易挥发，易燃，易溶于乙醚、苯等有机溶剂，具麻醉性油脂、松香、沥青、蜡以及他们的混合物松节油无色—棕色，具有特殊气味，易挥发，易燃，能溶于乙醚、乙醇等松香、蜡以及他们的混合物、树脂等汽油无色—浅黄色，透明，易挥发，易燃沥青、松香、蜡丙酮无色，透明，易挥发，易燃，能溶于水、醚、醇及大多数油类等树脂、油漆、有机物甲苯色，透明，易挥发，易燃，易流动，沥青、松香、蜡、树脂本节小结本节主要介绍了宝石加工主要设备的用途、结构、原理，宝石加工工具的种类及其结构以及宝石加工工艺材料、辅料种类及特点。本节思考宝石加工磨料的种类、粒径不同，其应用有何差别？宝石加工抛光盘的种类及其差别何在？第二节宝石加工原理本节要点本节内容本节小结本节思考本节要点宝石磨削的基本原理；宝石抛光的基本原理。本节内容2、2、1．劈切原理2、2、2．磨削原理2、2、3．抛光原理2、2、4．加工余量及其要求2、2、1．劈切原理一、劈切法的原理二、劈切的操作方法三、劈切法的应用和注意事项一、劈切法的原理就是沿已有的破裂面或已知的解理方向施加一定压力，使其在垂直于破裂面的方向上产生一个拉应力，这样就可以使原石在失稳状态下发生低反应力脆断。二、劈切的操作方法1、首先找到解理面（或裂理面），一般有片状阶梯面，有时可见珍珠光泽或晕彩现象。2、用切割机的锯片轻轻沿解理方向锯开一浅槽，若解理完全，则会自动裂开，若没有裂开，可在桌角边轻磕，或用一簿刀片插入切口，再用小木槌轻击刀背，也可使其裂开。三、劈切法的应用和注意事项1、劈切只适用于具有解理中等——完全的宝石中裂隙发育的宝石原石。2、劈切应在认真观察分析原石破裂面性质的基础上有把握地进行，若把握不大，最好不要用劈切，可改用锯切。3、劈切应按由外及内，先易后难的顺序进行，先解决原石外皮的碎块边角，再考虑内部的劈切。4、劈切时，施力方向要正确，着力点要准确，用力要恰到好处，不然，可能会击碎宝石，劈切虽然操作简单，且成本低，时效高，但风险也较大，无经验者不宜试。大多数宝石原石的分割是用锯切的方法进行的。2、2、2．磨削原理一、磨削原理二、磨削加工的方式一、磨削原理磨削是加工中的一道重要工序，经过这一工序，宝石已具备成品的形状，而下一道的抛光工序，只不过是修正磨削的余量给宝石一个美丽的外观。磨料对宝石的磨削作用，分析如下：1．磨削力（1）单粒磨削力磨削力是磨具与宝石坯料之间相互作用产生的作用力和反作用力。它主要是由宝石的形变及宝石与磨具的磨擦产生的。当宝石的某一面与磨粒接触时，由于宝石对磨粒有一定的压力，所以磨粒对宝石也有同样大小的反方向压力。固着在磨具上的磨料颗粒（简称磨粒），随着磨盘的旋转，会产生与宝石的侧向压力和磨檫力作用，这就是磨粒对宝石的磨削力。磨粒对宝石磨削力的大小与宝石对磨粒的压力、磨具的线速度和磨料与宝石之间的磨擦系数有关，同时也与磨粒的形状有关。一般来说，磨粒棱角越尖锐，宝石对磨粒的压力越大，磨具的线速越大和磨擦系数越大，则磨削力越大。反之磨削力就小。单粒磨料对宝石的磨削有两个方面：对宝石表面被压碎作用；对宝石表面的切削作用。由于磨料的硬度大于宝石，所以磨料的尖锐棱角在宝石的压力下，刺入宝石，对宝石表面的极小区域进行破坏，使之发生碎裂。磨粒尖顶部分压入宝石表层的深度称磨削深度。如图2-27：图2-27磨削力分解图

Fn为径向压力；Ft为切向压力；F为磨削力。H为磨削深度。切向力对宝石也有一定的侧向压碎作用，同时切向力又将已压碎的宝石碎削带出磨削区域，并沿切向方向切削一个槽。如图2-28磨粒的磨削作用单个磨粒对宝石的磨削是点磨削或线磨削，而磨具上大量随机分布的磨粒的磨削结果就成为磨削面。这就是磨削的基本原理。游离磨料在磨削时，磨料除了与宝石相对运动外，还要与磨盘作相对运动，其磨削力相对于固着磨料较小。因为磨粒在对宝石表面磨削时，首先在宝石表面形成裂纹层，如上图。随着磨粒的滚动和对宝石的冲击，宝石表面的碎裂层被清除去，形成高低不平的凹凸层。这种方式由于磨粒的滚动减低其侧向作用力，所以其效率不及固差磨料磨具。磨削时，宝石表面承受的压强非常大，这是因为磨具表面总不是理想平面，同时磨粒在不同方向上的尺寸、形状不同，大小不均匀，所以宝石总是被支撑在少量磨粒上，这样造成大颗粒磨料先接触宝石，形成较深的破坏层，同时也使磨削过程中带有震动和冲击的性质。如图2-29，宝石表面在震动和冲击的作用下，使裂纹不断地加深，伴随着内应力的释放，宝石表面不断地被挤出碎屑，宝石因此而受到磨削。图2-29游离磨粒的磨削力分析（2）磨料颗粒的磨损磨料的粒度越大，其磨削力越大，磨削的深度就越大；磨削深度的增大，反映单粒磨料的负荷也增大，这种情况下，磨粒的破碎程度就增大，从而使磨具磨损加快。因此太大的磨削深度是不可取的，它不仅使磨粒破碎和尖锐棱角减少，而且使宝石表面破裂程度加重。所以应根据磨削深度与磨削力的关系以及磨削力又受宝石给进压力、磨具运转线速度和磨具性质的影响，适当选定给进压力、磨具线速度和磨具，对于提高磨削效率，减少磨具损耗都有重要意义。2、磨削热（1）磨削热的产生磨粒与宝石接触时，会对宝石表面产生压力和摩擦力作用，由于磨具的运动，磨料带有很高的能量，使宝石表面接触点附近发生形变和破碎，同时另一部分动能通过磨擦作用转化为热能，磨料磨削产生的热能集中在磨粒磨屑以及微小的磨削区域内，会使温度骤增，瞬间可达800℃——1200℃甚至更高，这样的高温对磨具和宝石表面都有损坏作用。（2）磨削热对加工的影响a．使宝石表面的性质发生变化：磨削热可以在宝石表面产生很高的温度，从而使某些宝石表面发生软化或局部熔融并重结晶。如松石、孔雀石等。b．磨削热量在瞬间集中于宝石磨削表层，使其体积膨胀。大多数宝石的导热行差，热量难以在短时间内传入宝石内部，所以，产生体积膨胀差应力，当差应力超过宝石强度，就会在宝石磨削表面产生裂纹，严重时裂纹会延伸到宝石内部，使整个宝石发生碎裂。c．磨削热也会使磨具发生变形，或使磨具粘结剂软化，强度降低或使磨粒碎裂，从而增加磨具的损耗，降低使用寿命。由此可见，不论何种方式磨削宝石，都要使用冷却液，冷却液不仅起到降低磨削温度的作用，同时还能将磨屑带出磨削区域，对磨削效率起促进作用。磨削的过程是宝石摩擦，磨削、冲击、压碎和水解挤裂的复杂作用过程。（3）影响磨削温度的因素a．磨具转动的线速度。磨具转动的线速度越大，磨削温度也增加越快。b．宝石施加于磨具上的压力，压力越大，温度越高。c．磨具性能对磨削温度的影响。据实验分析，磨粒粒度越粗，磨削温度升高越快，一般60#和80#的磨料磨削升温最快，46#以上磨料的磨削温度升高不明显；磨具硬度越大，磨削热也越大，温度升高也快。另外，磨具组织越紧密（或磨料浓度越大），磨削温度也越高，这是因为单位时间内参加工作的磨粒多。根据上面的影响因素，在宝石加工中，为了不使磨削热太大，一般选用硬度为中硬——硬，组织为中等的磨具，同时适当控制磨削的线速度和宝石的工作压力。二、磨削加工的方式1、锯切（线形磨削）锯切是一种磨料对原石的磨削作用而将原石分割开的磨削方式，其最主要的特点是磨料的磨削面是线形的，它由支撑体（锯片）带动磨料对原石进行磨削时，所产生的磨削是侧向力，并产生切缝两侧的微破碎层。锯切是宝石原石分割的最常用方法，还用于修理宝石毛坯。锯切是用切割设备进行的，根据不同切割要求，采用不同的切割机和不同直径的锯片。2、平面磨削平面磨削是指磨削工具与宝石表面的作用面是一平面的磨削方式。它的作用就是加工出平整面、平面、磨削主要应用于刻面型宝石和棱柱状珠型宝石的粗、细磨。平面磨削的磨具主要是各种平面磨盘，包括固着磨料平面磨盘和游离磨料的铸铁平面盘。有时也用砂轮的侧面对宝石进行初步平面磨削。3、弧面磨削它包括曲面磨盘磨削、软面磨盘磨削和滚筒磨削。前面两者主要用于凸面型宝石和珠型宝石的加工，后者主要用于椭型宝石磨削。弧面磨削的设备有各种轮磨机、盘磨机、带磨机和滚磨机。4、穿孔磨削是一种点磨削方式，即磨料在钻杆或钻头的带动下，在宝石面上一个很小的点域内进行磨削，产生一个孔眼。穿孔磨削包括机械穿孔磨削和超声波穿孔磨，以及激光穿孔。2、2、3．抛光的基本原理

及相关知识一、抛光机理的几种学说二、影响抛光效果的几个主要因素一、抛光机理的几种学说抛光工艺就是除去被加工的宝石表面前道工序留下的痕迹，使其表现出特有的光学特性和精确的表面平整度的过成。对抛光机理的认识是人们在实践中不断探索和总结得出的。宝石的抛光机理非常复杂，到目前为止还没有形成一种能完美解释所有抛光现象的公认的理论。目前流行的有以下三种学说。1、微粒机械磨削学说这一学说认为，宝石的抛光过程和研磨过程一样，都是以硬质磨料磨削宝石表面，是研磨作业的继续，它们之间唯一的区别仅在于加工时所采用的磨料粒度不同。当磨料粒度越细时，磨粒在宝石表面磨削下来的磨屑就越细，抛光剂不断地磨削宝石表面，将前道工序中留下的肉眼可见的擦痕逐渐磨掉。在宝石表面产生更细的微痕，当抛光剂将这些微痕磨削到几乎看不到时，被加工的宝石表面就会出现所为的“镜面效应”，这就是抛光面。这种观点在相当长的时间内占有统治地位，它的实验依据有：（1）已抛光的宝石表面在高倍显微镜下有明显起伏变化现象。（2）金刚石微粉抛光剂可以对几乎所有的宝石进行抛光，抛光也可达最佳效果，因为金刚石硬度最高。（3）当金刚石微粉（W2．5）对刻面宝石的某一小面抛光时，抛光的时间加长该小面面积增大，而其周围的小面明显减小，表明金刚石微粉抛光剂有一定的磨削作用。（4）一般来说用硬度低于宝石硬度的抛光剂对宝石抛光，其效果不佳。（少数情况例外）（5）在一定条件下，抛光效率和抛光速度、压力成直线或近直线关系。这种学说虽然能解释大多数宝石的抛光机理，但对有些现象却不能合理解释，如有些宝石在抛光过程中并无明显重量损失。例如石英类宝石，用氧化铈或氧化铬等抛光剂抛光时就是如此。而也有些宝石除了高硬度的抛光剂能对其实施良好抛光外，对低于宝石硬度的抛光剂也能获得较好的抛光效果。如用硅藻土或玛瑙粉（摩氏硬度6.5）可以对摩氏硬度为9的刚玉类宝石进行很好的抛光。另外，有些宝石在使用某些抛光剂进行抛光时，需要有一定的温度和压力条件。所有这些，上述学说是无法解释的，因而又出现了流布学说和化学学说。2、流布学说该学说认为，抛光过程由于抛光剂和宝石抛光面之间的摩擦作用，引起宝石表面产生热塑流动、热熔化流动以及化学作用引起分子流动等，从而形成表面塑性层或熔化层及分子层重新流布的过程。这一种表面流布的结果就可以形成平整光洁的表面结构。成为Beilby层。Beilby层可以是非结晶性的，他可能是热塑流动或热熔化流动形成的，如玛瑙、松石等宝石。Beilby层也可以是结晶性的，它可能是分子流动在宝石表面凹痕处重新结晶形成的。如水晶、黄玉、海兰宝石等用氧化饰抛光时，可能就是这种情况。根据流布学说，此类抛光需要一定的温度和压力。而温度与抛光剂的种类、抛光盘和抛光时间有关。另外，要求冷却液尽量少用或不用。所以，利用这种抛光原理，要通过实验来测定和选择抛光剂、抛光盘和抛光时间，而且这仅对部分宝石有用。3、物理化学学说该学说认为抛光面是抛光剂、水和宝石表层物质之间的化学和物理化学作用的结果。对于某些硅酸盐宝石，由于其抛光前磨削成的凸凹层和破裂层，在抛光中被水解生成硅酸盐凝胶微薄膜。由于此硅酸盐凝胶薄膜有很强的吸附性，所以当其被抛光剂带走时，它也会把表面微凸痕的宝石部分同时揭走，从而使宝石表面得以平整光滑，这是水与宝石表面发生化学和物理化学作用的机理。另一种情况是抛光剂参与了化学作用过程。如硅藻土对刚玉类宝石的抛光。抛光剂、水和宝石成分在抛光中发生化学反应。由于抛光剂和水对宝石表面的这种腐蚀作用，而使宝石表面得以形成平整的抛光面。这就是低硬度的硅藻土抛光剂能抛光高硬度的刚玉类宝石的原因。以上三种学说都只能解释一部分抛光现象，而对另一些现象不能做出令人信服的解释，都具有一定的局限性。如果综合以上几种学说，那么，抛光过程就是一个机械作用、化学作用和物理化学作用的综合作用过程。二、影响抛光效果的几个主要因素1．抛光剂的类型抛光剂的硬度越高，其抛光效率就越好，反之就越差。如金刚石、红宝粉等，对大多数宝石的抛光都能取得极佳的效果。另一方面，表面活性比较强的抛光剂（如氧化铝，氧化铈等）在对某些性质宝石的抛光抛时，也可以取