專利名稱：天然鉆石加工設(shè)備及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一項天然鉆石(以下簡稱鉆石)的加工設(shè)備及加工方法，具體為一種俯視截面為圓形的天然鉆石的圓柱面的加工設(shè)備及加工方法。
背景技術(shù)：
采自于天然的未經(jīng)打磨的鉆石俗語稱石坯，鉆石成品按照外形分為圓形(Round，如圖1所示，該種外形的鉆石俯視截面為圓形，包括有圓柱面1，所述鉆石圓柱面1的下部分大致為帶有尖頭11的多棱椎體形，所述鉆石圓柱面1的上部分大致為帶有平頂面12的多棱椎臺形)、梨形(Pear)、心形(Heart)、橢圓形(Oval)等，鉆石的外形由石坯的天然外形而定；其中圓形鉆石在全世界天然鉆石市場中最受歡迎，生產(chǎn)量最大。而圓形鉆石的光亮面打磨加工按先后次序分為圓柱面1(如圖1所示)打磨、上下表面棱形打磨、平頂面打磨；鉆石的各個棱形面與鉆石的中心線的夾角要精確，這樣才能使鉆石對稱及折射出來光最耀眼，由于鉆石價格跟其重量成正比關(guān)系，還要準(zhǔn)確控制打磨量，才能保證附加值達到最高。同時圓形邊打磨直接影響以后各個棱面的加工質(zhì)量，因此石坯的圓柱面的打磨工藝和設(shè)備是圓形鉆石加工的關(guān)鍵，一直受到鉆石行業(yè)重視。
頭、計算機處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸線和顯示器；所述攝像頭、計算機處理系統(tǒng)和顯示器通過所述數(shù)據(jù)傳輸線相連通訊；在所述石坯的正面安裝的攝像頭可以把攝錄的圖像傳到計算機的儲存設(shè)備里，再通過安裝在計算機里的圖像處理軟件把石坯的圖像放大，同時以石坯外形和最小打磨量的原則，繪畫磨盤要打磨的軌跡線路圖，顯示器中可清楚顯示控制磨盤打磨的情況。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨具為一種磨盤。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨具在磨具驅(qū)動機構(gòu)的作用下繞所述磨具中心作旋轉(zhuǎn)運動，方向與所述石坯旋轉(zhuǎn)方向相反，打磨所述石坯圓柱面。
6、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨具還被驅(qū)動機構(gòu)沿著垂直于石坯旋轉(zhuǎn)中心線的方向運動，以便控制磨具與石坯接觸的進給深度，有效控制磨盤路徑，準(zhǔn)確控制磨具在石坯上的打磨量。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，在所述磨具的下方裝有一個可以起到冷卻所述磨具的作用的儲水盒。
8、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，在所述機架上還設(shè)置有用以控制變頻馬達的開停和轉(zhuǎn)速的磨具轉(zhuǎn)速按鈕和用以控制磨盤上下左右的位移量的磨盤控制按鈕。
9、根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨盤是圓形，面上鍍附金剛砂。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種打磨天然鉆石圓柱邊面的方法，可提高鉆石的圓柱度，準(zhǔn)確控制磨盤在石坯上的打磨量。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種天然鉆石加工設(shè)備，包括機架、石坯定位機構(gòu)、石坯旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、磨具驅(qū)動機構(gòu)以及磨具移動機構(gòu)；所述石坯定位機構(gòu)安裝在所述機架上，所述石坯定位機構(gòu)由左、右頂針組成，所述左頂針設(shè)置有孔位，鉆石的尖頭伸入所述孔位進行定位；所述石坯旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括主軸電機、從動軸、主軸皮帶、兩根從動軸皮帶以及帶螺紋從動軸；所述從動軸和帶螺紋從動軸通過兩根從動軸皮帶與主軸連接；所述主軸電機帶動從動軸運動；所述左頂針安裝在主動軸上，所述右頂針安裝在帶螺紋從動軸上，兩個可以調(diào)節(jié)左右頂針距離的調(diào)節(jié)螺母分別位于從動軸、帶螺紋從動軸的外端；所述調(diào)節(jié)螺母、從動軸、帶螺紋從動軸、左右頂針以及石坯的中心線位于同一直線上；所述磨具驅(qū)動機構(gòu)包括磨盤電機、滾珠絲桿以及鐵銷；所述磨具安裝在架滾珠絲桿上，在磨盤電機驅(qū)動下，磨具左右方向轉(zhuǎn)動；所述磨具移動機構(gòu)包括調(diào)節(jié)板、電機以及滾珠絲桿；所述磨具驅(qū)動機構(gòu)固定在調(diào)節(jié)板上，通過電機驅(qū)使?jié)L珠絲桿轉(zhuǎn)動，帶動調(diào)節(jié)板以鐵銷為中心轉(zhuǎn)動，從而帶動磨盤上下移動；所述磨具的中心線與所述石坯旋轉(zhuǎn)中心線平行。
所述設(shè)備還包括計算機測繪系統(tǒng)；所述計算機測繪系統(tǒng)包括攝像頭、計算機處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸線和顯示器；所述攝像頭、計算機處理系統(tǒng)和顯示器通過所述數(shù)據(jù)傳輸線相連通訊。
一種天然鉆石圓柱面的加工方法，包括如下步驟1)把所述石坯放到左頂針和右頂針之間；2)微調(diào)使石坯中心線與從動軸的旋轉(zhuǎn)中心線重合；3)通過兩個調(diào)節(jié)螺母之間的距離，夾緊所述石坯；4)在石坯的正面安裝的攝像機把攝錄的圖像傳到計算機的儲存設(shè)備里；5)通過安裝在計算機里的圖像處理軟件把石坯的圖像放大，同時以石坯外形和最小打磨量的原則，繪畫磨盤要打磨的軌跡線路圖；6)調(diào)節(jié)磨盤轉(zhuǎn)速按鈕和磨盤控制按鈕，啟動各自電機或者驅(qū)動機構(gòu)使磨盤和石坯以方向相反旋轉(zhuǎn)；7)按照軌跡圖控制磨盤移動以進行打磨加工，繼續(xù)在顯示器中觀察打磨的整個過程都，保證打磨軌跡的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明由于采用了旋轉(zhuǎn)磨盤來打磨轉(zhuǎn)動的石坯，由公式P＝mv得出當(dāng)質(zhì)量不變時，速度越大，動量P越大；當(dāng)磨具與石坯以一定速度相反方向旋轉(zhuǎn)時，所以速度V的絕對值將是兩者速度的絕對值之和；假定磨具不動，相對來說增大石坯旋轉(zhuǎn)的速度，動量P就也隨之變大因而更容易打磨石坯不均勻的表面。同時由力的相互作用可知，磨具和石坯接觸表面會產(chǎn)生磨損，當(dāng)兩者反向旋轉(zhuǎn)時，這樣可以使摩擦產(chǎn)生的集中應(yīng)力得到分散，減少所述石坯產(chǎn)生振動的幅度，避免產(chǎn)生的應(yīng)力過于集中作用于石坯以致破裂，提高石坯圓柱邊的圓柱度。同時依靠機械控制磨具與石坯接觸的進給深度，能有效控制磨盤路徑，準(zhǔn)確控制磨具在石坯上的打磨量。采用以中心線旋轉(zhuǎn)的圓形磨盤打磨石坯可解決現(xiàn)有技術(shù)中的石坯圓形邊上留下裂痕和使石坯的旋轉(zhuǎn)中心經(jīng)常發(fā)生變化，因而打磨出來的鉆石的圓柱面的圓柱度不高的問題；安裝計算機測繪系統(tǒng)即可準(zhǔn)確控制磨盤的進給深度和路徑。


圖1為圓形鉆石的外形示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中加工鉆石的動作原理示意圖；圖3為本發(fā)明所述鉆石加工設(shè)備的工作原理簡圖；圖4為本發(fā)明天然鉆石加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明天然鉆石加工設(shè)備的俯視示意圖；圖6為本發(fā)明天然鉆石加工設(shè)備的側(cè)視示意圖。
具體實施例方式
如圖3、4、5、6所示，為本發(fā)明所述天然鉆石加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各符號表示R01計算機處理系統(tǒng)，用以對鉆石加工過程所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行處理、R02磨盤轉(zhuǎn)速按鈕，用以控制變頻馬達的開停和轉(zhuǎn)速、R03磨盤控制按鈕，用以控制磨盤上下左右的位移量、R04儲水盒，用以冷卻所述磨具、R05磨盤，用以打磨鉆石、R06調(diào)節(jié)螺母、R07數(shù)據(jù)傳輸線、R08調(diào)節(jié)螺母、R09從動軸、R10左頂針、R11攝像頭、R12液晶顯示器、R13右頂針、R14帶螺紋從動軸、R15主軸、R16機殼、R17從動軸皮帶、R18主軸皮帶、R19主軸電機、R20石坯、R21電機、R22滾珠絲桿、R23鐵銷、R24調(diào)節(jié)板、R25電機、R26滾珠絲桿。
所述計算機處理系統(tǒng)R01，可用以對鉆石加工過程所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行處理；磨盤轉(zhuǎn)速按鈕R02，可用以控制變頻馬達的開停和轉(zhuǎn)速；磨盤控制按鈕R03，用以控制磨盤上下左右的位移量；儲水盒R04，用以冷卻所述磨具；磨盤R05，用以打磨鉆石。所述主軸電機R19可帶動左頂針R10和右頂針R13轉(zhuǎn)動，從而帶動石坯轉(zhuǎn)動；所述電機R21可帶動磨盤R05轉(zhuǎn)動；所述電機R25可通過滾珠絲桿R26調(diào)整調(diào)節(jié)板R24的位置，從而設(shè)定磨盤R05的打磨量。
本發(fā)明所述的一種天然鉆石加工設(shè)備，包括機架、石坯定位機構(gòu)、石坯旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、磨具驅(qū)動機構(gòu)以及磨具移動機構(gòu)，所述石坯定位機構(gòu)安裝在所述機架上，所述石坯定位機構(gòu)由左、右頂針R10、R13組成，所述左頂針R10設(shè)置有孔位，鉆石的尖頭可伸入所述孔位進行定位；所述石坯旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括主軸電機R19、從動軸R09、主軸皮帶R18、兩根從動軸皮帶R17、帶螺紋從動軸R14；所述從動軸R09和帶螺紋從動軸R14通過兩根從動軸皮帶R17與主軸R15連接；所述主軸電機R19帶動從動軸R09運動，所述左頂針R10安裝在主動軸R09上，所述右頂針R11安裝在從動軸R14上，通過調(diào)節(jié)螺母R06、R08分別位于從動軸R09、帶螺紋從動軸R14的外端，可以調(diào)節(jié)左右頂針R10、R11的距離，以便夾緊或松脫所述石坯；所述調(diào)節(jié)螺母R06、R08，從動軸R09、帶螺紋從動軸R14，左右頂針R10、R11以及石坯R20的中心線位于同一直線上；所述磨具驅(qū)動機構(gòu)包括磨盤電機R21、滾珠絲桿R22、鐵銷R23；所述磨具R05也安裝在架滾珠絲桿R22上，在電機R21驅(qū)動下使磨具R05左右方向轉(zhuǎn)動；所述磨具移動機構(gòu)包括調(diào)節(jié)板R24、電機R25、滾珠絲桿R26，所述磨具驅(qū)動機構(gòu)固定在調(diào)節(jié)板R24上，通過電機R25驅(qū)使?jié)L珠絲桿R26轉(zhuǎn)動，帶動調(diào)節(jié)板以鐵銷R23為中心轉(zhuǎn)動，從而帶動磨盤上下移動；所述磨具R05的中心線與所述石坯旋轉(zhuǎn)中心線平行，所述磨具R05在磨具驅(qū)動機構(gòu)的作用下繞所述磨具R05中心作旋轉(zhuǎn)運動，方向與所述石坯旋轉(zhuǎn)方向相反，打磨所述石坯圓柱面；所述磨具R05還被驅(qū)動機構(gòu)沿著垂直于石坯旋轉(zhuǎn)中心線的方向運動，以便控制磨具與石坯接觸的進給深度，有效控制磨盤路徑，準(zhǔn)確控制磨具在石坯上的打磨量。在所述磨具R05的下方還裝有一個儲水盒R04，可以起到冷卻所述磨具R05的作用。在所述機架上還裝有磨具轉(zhuǎn)速按鈕R02、磨盤控制按鈕R03，以便調(diào)節(jié)控制所述磨具R05的運動狀態(tài)。
上述磨具R05為磨盤，是圓形且面上鍍附金剛砂，根據(jù)實際情況磨盤可更換成粗金剛砂磨盤或細(xì)金剛砂磨盤。
如圖4所示，因為天然鉆石相當(dāng)珍貴，為了精確控制天然鉆石的打磨精度和打磨量，本發(fā)明所述加工設(shè)備還包括計算機測繪系統(tǒng)；該測繪系統(tǒng)具有繪圖、圖像處理和尺寸測量功能。所述計算機測繪系統(tǒng)包括攝像頭R11、計算機處理系統(tǒng)R01、數(shù)據(jù)傳輸線R07和顯示器R12。所述攝像頭R11、計算機處理系統(tǒng)R01和顯示器R12通過所述數(shù)據(jù)傳輸線R07相連通訊。在所述石坯的正面安裝的攝像頭R12可以把攝錄的圖像傳到計算機的儲存設(shè)備里，再通過安裝在計算機里的圖像處理軟件把石坯的圖像放大，同時以石坯外形和最小打磨量的原則，繪畫磨盤要打磨的軌跡線路圖，這樣可以清楚觀察和控制磨盤打磨的情況。
如圖2所示，為本發(fā)明加工鉆石的動作原理示意圖。根據(jù)動力學(xué)和動量的原理，由公式P＝mv得出當(dāng)質(zhì)量不變時，速度越大，動量P越大；當(dāng)磨具與石坯以一定速度相反方向旋轉(zhuǎn)時，所以速度V的絕對值將是兩者速度的絕對值之和；假定磨具不動，相對來說增大石坯旋轉(zhuǎn)的速度，動量P就也隨之變大因而更容易打磨石坯不均勻的表面。同時由力的相互作用可知，磨具和石坯接觸表面會產(chǎn)生磨損，當(dāng)兩者反向旋轉(zhuǎn)時，這樣可以使摩擦產(chǎn)生的集中應(yīng)力得到分散，減少所述石坯產(chǎn)生振動的幅度，避免產(chǎn)生的應(yīng)力過于集中作用于石坯以致破裂，提高石坯圓柱邊的圓柱度。同時依靠機械控制磨具與石坯接觸的進給深度，能有效控制磨盤路徑，準(zhǔn)確控制磨具在石坯上的打磨量。
所述設(shè)備加工鉆石圓柱面的步驟為首先把所述石坯放到左頂針R11和右頂針R12之間，微調(diào)使石坯中心線與從動軸R13的旋轉(zhuǎn)中心線重合，通過調(diào)節(jié)螺母R07和R09之間的距離，以此夾緊所述石坯。在石坯的正面安裝的攝像機可以把攝錄的圖像傳到計算機的儲存設(shè)備里，再通過安裝在計算機里的圖像處理軟件把石坯的圖像放大，同時以石坯外形和最小打磨量的原則，繪畫磨盤要打磨的軌跡線路圖。調(diào)節(jié)磨盤轉(zhuǎn)速按鈕R02和磨盤控制按鈕R03，啟動各自電機或者驅(qū)動機構(gòu)使磨盤和石坯以方向相反旋轉(zhuǎn)，然后按照軌跡圖控制磨盤移動以進行打磨加工，打磨的整個過程都可以在顯示器中觀察保證打磨軌跡的準(zhǔn)確性。根據(jù)石坯外形輪廓，可分為粗打磨和精打磨。
本發(fā)明還有其他改變或者變形，如果本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員依照本說明書所作的顯而易見的、非實質(zhì)性的改變均應(yīng)落在本發(fā)明權(quán)利要求書的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括機架、石坯定位機構(gòu)、石坯旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、磨具驅(qū)動機構(gòu)以及磨具移動機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述石坯定位機構(gòu)安裝在所述機架上，所述石坯定位機構(gòu)由左、右頂針組成，所述左頂針設(shè)置有孔位，鉆石的尖頭伸入所述孔位進行定位；所述石坯旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括主軸電機、從動軸、主軸皮帶、兩根從動軸皮帶以及帶螺紋從動軸；所述從動軸和帶螺紋從動軸通過兩根從動軸皮帶與主軸連接；所述主軸電機帶動從動軸運動；所述左頂針安裝在主動軸上，所述右頂針安裝在帶螺紋從動軸上，兩個可以調(diào)節(jié)左右頂針距離的調(diào)節(jié)螺母分別位于從動軸、帶螺紋從動軸的外端；所述調(diào)節(jié)螺母、從動軸、帶螺紋從動軸、左右頂針以及石坯的中心線位于同一直線上；所述磨具驅(qū)動機構(gòu)包括磨盤電機、滾珠絲桿以及鐵銷；所述磨具安裝在架滾珠絲桿上，在磨具電機驅(qū)動下，磨具左右方向轉(zhuǎn)動；所述磨具移動機構(gòu)包括調(diào)節(jié)板、電機以及滾珠絲桿；所述磨具驅(qū)動機構(gòu)固定在調(diào)節(jié)板上，通過電機驅(qū)使?jié)L珠絲桿轉(zhuǎn)動，帶動調(diào)節(jié)板以鐵銷為中心轉(zhuǎn)動，從而帶動磨具上下移動；所述磨具的中心線與所述石坯旋轉(zhuǎn)中心線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述加工設(shè)備還包括計算機測繪系統(tǒng)；所述計算機測繪系統(tǒng)包括攝像頭、計算機處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸線和顯示器；所述攝像頭、計算機處理系統(tǒng)和顯示器通過所述數(shù)據(jù)傳輸線相連通訊；在所述石坯的正面安裝的攝像頭可以把攝錄的圖像傳到計算機的儲存設(shè)備里，再通過安裝在計算機里的圖像處理軟件把石坯的圖像放大，同時以石坯外形和最小打磨量的原則，繪畫磨盤要打磨的軌跡線路圖，顯示器中可清楚顯示控制磨盤打磨的情況。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨具為一種磨盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨具在磨具驅(qū)動機構(gòu)的作用下繞所述磨具中心作旋轉(zhuǎn)運動，方向與所述石坯旋轉(zhuǎn)方向相反，打磨所述石坯圓柱面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨具還被驅(qū)動機構(gòu)沿著垂直于石坯旋轉(zhuǎn)中心線的方向運動，以便控制磨具與石坯接觸的進給深度，有效控制磨盤路徑，準(zhǔn)確控制磨具在石坯上的打磨量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，在所述磨具的下方裝有一個可以起到冷卻所述磨具的作用的儲水盒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，在所述機架上還設(shè)置有用以控制變頻馬達的開停和轉(zhuǎn)速的磨具轉(zhuǎn)速按鈕和用以控制磨盤上下左右的位移量的磨盤控制按鈕。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天然鉆石加工設(shè)備，其特征在于，所述磨盤是圓形，面上鍍附金剛砂。
10.一種天然鉆石圓柱面的加工方法，包括如下步驟1)把所述石坯放到左頂針和右頂針之間；2)微調(diào)使石坯中心線與從動軸的旋轉(zhuǎn)中心線重合；3)通過兩個調(diào)節(jié)螺母之間的距離，夾緊所述石坯；4)在石坯的正面安裝的攝像機把攝錄的圖像傳到計算機的儲存設(shè)備里；5)通過安裝在計算機里的圖像處理軟件把石坯的圖像放大，同時以石坯外形和最小打磨量的原則，繪畫磨盤要打磨的軌跡線路圖；6)調(diào)節(jié)磨盤轉(zhuǎn)速按鈕和磨盤控制按鈕，啟動各自電機或者驅(qū)動機構(gòu)使磨盤和石坯以方向相反旋轉(zhuǎn)；7)按照軌跡圖控制磨盤移動以進行打磨加工，繼續(xù)在顯示器中觀察打磨的整個過程都，保證打磨軌跡的準(zhǔn)確性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然鉆石加工設(shè)備以及加工方法，所述設(shè)備包括機架、石坯定位機構(gòu)、石坯旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)、磨具驅(qū)動機構(gòu)以及磨具移動機構(gòu)。本發(fā)明由于采用了旋轉(zhuǎn)磨盤來打磨轉(zhuǎn)動的石坯，由公式P＝mv得出當(dāng)質(zhì)量不變時，速度越大，動量P越大；當(dāng)兩者反向旋轉(zhuǎn)時，可以使摩擦產(chǎn)生的集中應(yīng)力得到分散，減少所述石坯產(chǎn)生振動的幅度，避免產(chǎn)生的應(yīng)力過于集中作用于石坯以致破裂，提高石坯圓柱邊的圓柱度。同時依靠機械控制磨具與石坯接觸的進給深度，能有效控制磨盤路徑，準(zhǔn)確控制磨具在石坯上的打磨量。采用以中心線旋轉(zhuǎn)的圓形磨盤打磨石坯可解決現(xiàn)有技術(shù)中的石坯圓形邊上留下裂痕和使石坯的旋轉(zhuǎn)中心經(jīng)常發(fā)生變化，因而打磨出來的鉆石的圓柱面的圓柱度不高的問題；安裝計算機測繪系統(tǒng)即可準(zhǔn)確控制磨盤的進給深度和路徑。
文檔編號B24B9/16GK1883878SQ20051003535
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者露雯思, 理查德 申請人:珠海市露雯思鉆石磨具有限公司