机械锯钻作为传统工艺,在工厂中均设有专门的车间,锯钻机整齐排列成数排,每排锯钻机数量根据企业规模,为10~20台左右,一名工人负责一定数量的锯钻机(图7-15)。
早期锯钻机采用混凝土基座以及由一根总传动轴带动锯钻机心轴旋转的传动方式。这种结构的好处是锯钻机的整体刚性高,运转稳定性好,结构简单,造价低。但这样的结构也存在一些弊端,比如机器一旦需要搬运转移,那么新的场地就要重新建设,水泥基座的浇筑与等待凝固会增加工时;一根总轴串联传动的方式,若传动出现故障,将影响整排锯钻机的运行,会对正在锯切的钻石造成不利影响。
图7-15 传统的机械锯钻车间
后期的机械锯钻机在原有的基础上做了改良,为每台锯钻机单独配备一套驱动系统,使其独立运行,并且可以调节倒顺旋转方向,发生故障后也不会影响其他锯钻机,这样的设计也使得机械锯钻机的配制形式更加灵活(图7-16)。此外随着科技水平的不断提高,一些电子感应装置被应用于机械锯钻机上,这些装置可在一定程度上代替锯钻师来控制锯钻的进度(图7-17)。有些规模较小的工厂并不需要大规模的锯钻车间,故而又有了可以随意移动的钢结构锯钻台(图7-18)。
图7-16 锯钻机下方的电机,台面为水泥浇筑
图7-17 电子感应控制装置
图7-18 可移动锯钻台
机械锯钻的主要设备有锯钻机、电机以及相关配套装备。锯钻机中夹臂前端装有用来夹持钻石的夹咀,后半部分的配重球可做轴向运动。工作时随着锯切深度的增加,需要通过高度调节螺母向上旋出以控制前端正在锯切钻石的进度。锯钻机与下方的电机通过心轴由皮带连接,皮带为合成纤维,它们之间的距离可以旋转电机支撑架上的支撑杆来实现高低的调节,距离越远皮带越紧,带动心轴的转速就越高(图7-19~图7-21)。
图7-19 锯钻机结构示意图
图7-20 心轴结构示意图
图7-21 锯钻机下方电机示意图
心轴需要放在石墨块上运转,石墨的润滑作用可降低摩擦系数,此外还选用木材或人造材料来起到润滑作用。心轴是整个锯机的核心部件,由一根固定在法兰盘上的轴与一片法兰盘组成,锯片夹于其中用螺母旋紧。前辈们也将法兰盘称为“哈夫”,同英语单词“half”。
(1)粘结剂:以上海钻石厂为例,锯钻工艺使用的粘结剂历史上经历了两个过程。四五十年代使用的是胶水(syndetikon)与胶粉(moldano)的混合粘合剂,此粘结剂由外国同行推荐,谓之“水泥”,实际是一种石膏,与一种补牙材料类似(图7-22、图7-23)。该粘结剂的主要特性是所处环境温度越高,结合力(强度)就越高,而随着温度的逐渐下降,强度也会下降。此外该粘结剂极易溶于水,故取下钻石时将夹咀浸泡于水中,粘结剂即会分解。该粘结剂所搭配的工艺要求钻石粘结完成后放置于保温箱中,目的在于防止因温度下降而发生粘结剂软化造成钻石移位,使用时再从保温箱中取出。其优点在于耐高温,强度随温度升高而增强,也可以应用于磨钻,比方压台面工序。
从2000年以后,工艺改良使用了新型的粘结材料。其特性与早期使用的粘结剂正好相反,在高温下结合剂的强度会随之下降,干燥脱水后会固化,便于常温保存与携带。这种粘结剂只针对于锯钻工艺,不可应用于磨钻,因锯钻工艺产生的温度要远低于磨钻。
图7-22 胶水(左)与胶粉(右)(www.xing528.com)
图7-23 浅蓝色的胶粉
(2)锯片:为磷铜材质,国内外均有生产,但国内质量不及国外。锯片直径规格有6.35cm、7cm、7.62cm、8.54cm、8.89cm,锯片厚度在0.04~0.15mm 之间,其中0.635~0.07mm 之间的使用最广泛,能适用于大多数钻石,成本也较低。锯片中心有四处开岔口,目的是为了排除锯片夹于心轴后扭曲的可能性(图7-24、图7-25)。
图7-24 锯片规格
图7-25 储存时间过长的磷铜锯片表面出现了氧化(但不影响使用)
(3)钻石筒:滚压钻粉用的“钻石筒”也称为钻石滚子,名称因地而异。滚子有大小规格差异,由带两个脚叉架的手柄和一个能绕轴任意旋转的滚筒组成(图7-26)。
图7-26 滚压钻粉用的钻石筒
(4)锉刀/白钢刀:该工具的主要作用是修正锯片的不正圆度,特别是法兰盘与锯片规格不一致的情况,即锯片内径的大小稍大于法兰盘心轴直径(图7-27)。早期也有使用锉刀来修正不圆度,但其效果不及钢刀,逐渐被代替,钢刀有自制也有制式。
图7-27 修正锯片用的白钢刀
(5)钻粉:可以使用天然或合成钻石粉,在目数上与磨钻通用或稍粗。钻粉需与橄榄油调配成糊状,配好后的钻粉最好放置1~2天再使用,使用时配合钻石筒将钻粉滚压于锯片上(图7-28)。
(6)夹咀:用以粘结钻石的承放装置,大小因钻石大小而异(图7-29)。
图7-28 浸润橄榄油钻粉
图7-29 如子弹壳般的夹咀
(7)橡皮垫:橡皮垫的规格各异,通常为4cm×4cm 立方体小块,分为软硬两面。主要作用是缓冲部分压力,配合高度调节螺栓来控制锯钻的进度。硬面因其形变程度低常用于开槽,软面则反之,用于日常锯切工作(图7-30)。此外也有使用皮质垫的。
图7-30 不同厚度大小的橡皮垫(分软面与硬面)
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