Отшлифованный алмаз. Как гранят алмазы

→

В процессе обработки алмаза огранщики преследуют единственную цель - сэкономить алмазное сырье и по возможности удалить часть природных включений камня. Процесс огранки - очень сложный в технологическом плане, он состоит из нескольких операций. Заключительным этапом становится шлифовка и полировка, о которых и пойдет речь далее.

После распиловки и придания заготовке нужных очертаний приступают к шлифованию. Облагородить поверхность самого твердого минерала можно только с помощью другого такого же алмаза. Это связано с тем, что камень имеет разную твердость на разных участках поверхности. На этих различиях и "играют" огранщики - они используют алмазный порошок, в котором наряду менее твердым частицами встречаются и более твердые. Ими-то и можно отшлифовать кристалл.

Процесс шлифования на гранильном предприятии выглядит так: шлифовальный станок, который представляет собой небольшой стальной круг диаметром в 30 сантиметров, покрывается алмазной крошкой. Далее при помощи клещей алмазы крепко зажимаются и подносятся к алмазному диску, который крутится с огромной скоростью - 2000-3000 оборотов в минуту.

Процесс шлифования огранщик оценивает на глаз, не особо полагаясь на показания приборов. Как показывает практика, такой подход наиболее результативен в плане качества. Издержки алмазного сырья очень велики - при круглой огранке потери достигают 50-60%. Впрочем, отходы тоже идут в дело - алмазная крошка потом используется для шлифовки.

После шлифовки наступает стадия полирования, которой алмазы подвергаются на том же стальном круге. Разница лишь в величине зерна алмазного абразива - для полировки используется очень мелкий алмазный порошок, который крепится к стальному крусу посредством льняного масло. Как правило, на шлифовальном диске находятся сразу несколько полос с алмазным порошком различной величины (так называемая алмазная паста).

С ее помощью поверхность граней бриллианта становится зеркально ровной и гладкой, что очень важно для светопреломляющих свойств камня. Бриллиант хорошей огранки имеет высокий коэффициент отражения света, вот почему так важно достичь идеальных пропорций.

Завершает огранку процесс промывки, в ходе которого с поверхности бриллиантов счищается производственная грязь и масло, попавшее на камни при соприкосновении с алмазной пастой. Грязь и масло удаляются с помощью водного раствора серной кислоты, спирта и азотно-кислого калия. Бриллианты подвергают кипячению в этом растворе, потом моют в дистиллированной воде и обтирают спиртом. После этих процедур бриллианты обретают заветный блеск и отправляются на оценку, где опытные эксперты определяют их вес, цвет, дефектность, качество огранки, сортируют по размерно-весовым группам в соответствии с российской или международной классификацией

Обработка алмазов в бриллианты с точки зрения технологии производства не является сложной, тем не менее это чрезвычайно тяжелый человеческий труд. Основные операции остаются практически неизменными на протяжении нескольких сотен лет и производятся вручную. Однако все они постоянно совершенствуются в направлении повышения производительности обработки алмазов и качества изготовленных бриллиантов, а также в направлении создания новых форм и типов огранки.

При обработке алмазов необходимо опираться на специальные знания, иметь терпение, усидчивость и ни в коем случае не торопиться с принятием решения относительно того или иного будущего бриллианта. Решение, как следует огранить алмаз, принимается на основании его природной формы, при этом следует учитывать внутреннюю кристаллическую структуру камня, включения и изъяны, поэтому в производстве бриллиантов постоянно приходится делать выбор между максимально большим размером и максимально высоким качеством бриллианта. Строгих правил на этот счет не существует. Тем не менее, вопреки всем сложностям из-под рук огранщика должен выйти бриллиант идеальной огранки.

Под технологией обработки алмазов в бриллианты подразумеваются последовательное выполнение определенных операций с кристаллами алмазов. К числу таких операций относятся: предпроизводственное исследование кристаллов алмазов , их разметка , распиливание (раскалывание), подшлифовка (грубая обдирка), обдирка (обточка), огранка , полировка , промывка и оценка .

По мере развития научно-технического прогресса и совершенствования ограночного оборудования содержание самих операций может измениться, но суть и название их наверняка останутся прежними. Пока главным технологическим принципом остается то, что алмаз обрабатывается только алмазом, хотя в практику их обработки уже давно внедрены лазерные установки, более эффективно выполняющие некоторые операции.

Предпроизводственный анализ выполняется с целью определения технологической направленности обработки алмазов. Здесь идет сортировка по форме будущих бриллиантов, определяются кристаллы на распиливание (однократное или многократное), раскалывание или на подшлифовку; определяются особенности каждого кристалла, выявляются напряженные и дефектные кристаллы, характер и расположение природных дефектов и т.п. По сути, на стадии предпроизводственного анализа делается прогноз веса готового бриллианта, основных геометрических параметров, оценочных характеристик и стоимости будущего бриллианта.

Сегодня на ограночных фабриках нового поколения используют современные технологии при анализе, оптимизации и планировании огранки алмазов. Оценить возможность алмаза и спланировать его обработку технологу (огранщику) помогают компьютерные системы по моделированию огранки бриллианта. Система производит мгновенный анализ сырого алмаза и показывает, каким образом из него можно получить оптимальный бриллиант. Далее после выбора способа (формы) огранки можно задать параметры по нанесению лазерной разметки. Размер бриллианта — чрезвычайно важный фактор ценности и стоимости готового камня, поэтому потеря веса на каждой стадии огранки и полировки тщательно отслеживается технологом (огранщиком) контролирующим процесс обработки.

При разметке на кристалл наносятся линии, образующие плоскость распиливания или раскалывания, а в случае подшлифовки — нанесение плоскости площадки бриллианта. Главная цель разметки — получить бриллиант или сочетание бриллиантов с максимальной стоимостью.

В процессе распиливания или раскалывания кристалл алмаза разделяется на части, которые по замыслу технолога или разметчика обусловливают оптимальное использование алмазного сырья. При этом нередко удаляются природные дефекты алмаза, что повышает стоимость будущих бриллиантов. Сам технологический процесс достаточно трудоемкий и состоит из нескольких последовательно выполняемых операций, требующих внимания и исключительной аккуратности. От того, как будут выполнены эти операции, во многом зависят дальнейшая работа с полученными полуфабрикатами и конечный выход бриллиантов.

Процесс подшлифовки (грубая обдирка) — это снятие лишней массы кристалла. Данная операция используется при обработке кристаллов неправильной формы и обломков кристаллов, когда их нельзя или нецелесообразно распиливать или раскалывать. В результате подшлифовки получают заготовку (полуфабрикат), годную для использования в операциях предварительного нанесения граней и обдирки. Обычно эта операция начинается сразу после предпроизводственного анализа, но может выполняться и после распиливания или раскалывания сложных по форме кристаллов.

Обдирка алмазов считается одной из самых ответственных операций во всем технологическом цикле изготовления бриллиантов, от которой во многом зависит коэффициент использования алмазного сырья. Во время обдирки (обточки) изготавливается базовая форма будущего бриллианта. Обдирка может проводиться в один этап или в несколько, когда она подразделяется на черновую и чистовую.

Качество огранки — это один из наиболее существенных параметров при оценке бриллианта. Огранка алмаза, т.е. нанесение граней — фацетов под определенным углом относительно друг друга, позволяет алмазу максимально преломлять световые лучи. Фацет получают путем трения о шлифовальное колесо (алмазный диск), а в качестве шлифовального агента применяется льняное масло. Сначала снимается большой гладкий фацет на вершине камня — площадка. Затем наносятся основные грани снизу и эта конусообразная часть называется павильон. Далее точатся фасеты на верху — это корона. Затем наносятся дополнительные грани на павильоне, далее снова на короне. Каждый фацет требует соблюдения точных размеров, формы и угла. Камень также обводится граненым пояском — рундистом, а внизу, в самой нижней части павильона, появляется калетта (шип), параллельная площадке. Собственно огранка — это нанесение на обточенную заготовку площадки, граней и клиньев в определенной последовательности с соблюдением основных параметров на огранку.

Огранка алмаза — нанесение основных граней низа

Операции огранки и полировки совмещены и проводятся на одном и том же ограночном диске, части которого шаржированы различным по размерам алмазным порошком (пастой). Собственно огранка — это нанесение на обточенную заготовку площадки, граней и клиньев в определенной последовательности с соблюдением основных параметров на огранку. Полировка обеспечивает высокую чистоту поверхности бриллианта и, следовательно, высокое значение коэффициента отражения света от его поверхности. Операции огранки и полировки — наиболее трудоемкие и ответственные в общем технологическом процессе изготовления бриллиантов.

Огранка и полировка бриллианта

Промывка бриллиантов — это завершающий этап в производственном цикле их изготовления. Цель промывки — удалить производственную грязь и масла с поверхности бриллианта. Промывка состоит из нескольких последовательно выполняемых операций. При этом используется моющий раствор на основе концентрированной серной кислоты с добавлением определенного количества азотно-кислого калия, дистиллированная вода и чистый спирт. Сначала бриллианты кипятят в моющем растворе, который удаляет оставшиеся масла и грязь, а затем их многократно промывают в дистиллированной воде и сушат спиртом. Только тогда бриллианты получаются чистыми и приобретают свой товарный вид.

Дальнейшая оценка бриллиантов состоит в определении их массы в каратах, проведении сортировки по размерно-весовым группам и форме огранки, в определении группы цвета и группы дефектности и качества финишной обработки в соответствии с российской отраслевой классификацией или одной из международных классификаций. Оценка проводится экспертами.

Обработка ювелирных алмазов

Обработка алмазов началась в Индии в глубокой древности. Из литературных источников можно узнать, что алмазы обрабатывались в то далекое время на быстро вращающихся медных дисках, которые были покрыты смесью бриллиантового порошка и масла.

По записям того времени можно судить, что обработка алмазов в Индии достигла высокого уровня, но индийские ювелиры так и не сумели найти форму, которая смогла бы придать алмазу блеск и красоту бриллианта.

Мастера просто немного отшлифовывали камень и выравнивали неровности. Придавали алмазу блеск, искусственные грани делались для того, чтобы скрыть природные дефекты. В форме плоских камней производилась огранка.

Важную роль в процессе обработки алмазов играло искусство раскалывания камня, для того чтобы уменьшить массу кристалла и удалить дефектные части. Этот метод был известен с древних времен.

Чтобы придать наибольший блеск ювелирному бриллианту, индийские гранильщики подвергали камни гранению. Небольшие обрабатываемые камни теряли небольшую часть своей массы. Однако более крупные алмазы теряли до 50 % и более своей массы.

Камни, найденные в Индии, там же и получили свою первую огранку и ценились довольно дорого.

Надписи на некоторых камнях свидетельствуют о том, что гравировка драгоценных камней продолжала совершенствоваться. Алмаз Шах был гравирован в Персии, и на его некоторых плоскостях написаны даты и имена тех, кто им владел.

Имена и даты владения написаны и на бриллианте Акбар-шах. 1618 год - это самая первая запись на этом камне.

Процесс обработки алмаза в бриллиант считается очень трудоемким. Высокий профессионализм рабочих-огранщиков играет основную роль в качестве алмазной продукции.

Современные технологические способы обработки алмазов имеют несколько этапов: раскалывание камня, резка или распиловка, предварительная обдирка, огранка и полировка кристаллов.

Алмазы, которые поступают на обработку, обязательно осматриваются, для того чтобы определить способ обработки и вид огранки. Точная ориентировка кристаллов имеет большое значение для раскалывания, распиловки и огранки камня. Для этого процесса используются рентгеновские лучи.

Распиловка - главная операция в работе с алмазами. Алмаз, имеющий трещину, темное пятно или другой дефект, подлежит специальной распиловке. Участок с дефектом стараются выделить в меньший кристалл, а из части, которая осталась, получают бриллиант высокого качества.

Иногда, в зависимости от формы алмаза, распиловку проводят прямо по дефектному месту.

Пригодные для распиловки алмазы вклеивают в медные или латунные оправы, затем при температуре 150-500о сушат и закрепляют на распиловочном столе.

Дисками из фосфористой бронзы производят распиловку. Поверхность фосфористой бронзы шаржирована алмазным порошком путем вдавливания алмазной пудры в поверхность диска.

В работе используются диски диаметром 60–90 мм и толщиной 0,05-0,09 мм. При распиловке диск вращается с частотой 3-15 тысяч оборотов в минуту.

Все крупные алмазы (от самых больших и до 0,025 карат) подвергаются распиловке. Во время распиловки потери в основном зависят от качества и размера кристаллов. Для алмазов различного веса потери (в %) составляют: от 0,025 до 0,5 карата - 3,75; от о,51 до 1 карата - 2,0–2,5; от 1,1 до 10 каратов -1,6; выше 10 каратов -1,5.

Алмазы начинают разрезать в направлении меньшей твердости кристалла. В направлении большей твердости камень не поддается практически никакой обработке.

Обточке или обдирке алмазы подвергаются сразу после распиловки, на обдирочных токарных станках. При помощи специального клея алмазы закрепляют в оправы и начинают обрабатывать на небольших скоростях. При увеличении скоростей алмаз может расколоться.

Обдирка алмазов производится для обтачивания ребер, углов и граней кристаллов. В процессе работы потери могут составить от 15 % до 25 %. Отходы используются для изготовления алмазного порошка.

Огранка алмазов производится после обдирки. Существует два вида огранки камней: бриллиантовая и ступенчатая форма огранки. Верхняя горизонтальная грань фигуры получила название площадки, маленькая нижняя - кюлассы. Остальные грани называются боковыми.

Верх бриллиантов образуют боковые грани, они составляют коронку, то есть верх. Боковые нижние грани образуют павильон (низ). Боковые грани обычно располагаются в виде рядов или ступенек. К одному такому ряду принадлежат все грани, которые наклонены к оси камня под одинаковым углом и симметрично расположены вокруг нее.

Ободок, соединяющий коронку с низом бриллианта, обычно называют базой или рундистом. В павильоне может быть до пяти-шести ступеней, в коронке до трех.

Чтобы придать правильную форму огранке камня, его необходимо огранить так, чтобы наибольшая часть лучей, вошедших в него, не прошла насквозь, а отразившись от его граней, вернулась обратно.

Для наилучшего отражения внутри камня нужно, чтобы внутри кристалла свет падал на грань под углом более 2403. Игра цветов и блеск полностью зависит от качества огранки и шлифовки. Стоимость правильно ограненного камня, соответственно, увеличивается.

Большая часть лучей света, вошедшая в бриллиант, отражается от внутренней поверхности его граней. Отражая лучи света, грани верхней части камня начинают сверкать алмазным блеском. Грани нижней части камня при внутреннем отражении, отливая металлическим блеском, кажутся посеребренными.

Блеск граней нижней и верхней частей камня, переливание световых лучей обусловливает игру бриллианта.

Огранка розой иногда применяется для кристаллов, которые имеют массу от 0,01 до 0,02 каратов. Огранка розой отличается от других способов огранки плоским основанием. Верхняя часть обычно состоит из многих граней, которые напоминают бутон розы.

Часто огранку розой немного упрощают. Число граней сводят к 12, 8 или даже 3. Стоимость изделий с такой огранкой значительно ниже, чем стоимость драгоценностей с бриллиантовой огранкой.

Другой вид огранки камней называется «принцесса». Алмаз, ограненный таким способом, выглядит, как плоская табличка, которая имеет толщину до 1,5 мм. Табличке придаются разнообразные контуры: прямоугольные, квадратные, многоугольные, ромбические или сердцевидные.

В ювелирных изделиях некоторые алмазные таблички соединяются в виде различных узоров: цветов, палочек или звездочек.

В основном алмазы гранят в форме круглого бриллианта, при такой форме лучше видна игра световых лучей и блеск камня. Угол наклона граней имеет особое значение при огранке. Нижние основные грани должны находиться под углом 38-43о, угол наклона верхних граней может колебаться до 30-40о.

Оптимальный угол наклона для некоторых кристаллов может составлять 40,50, при котором достигается наилучший блеск и игра бриллиантов.

Полировка и огранка камней выполняется на специальных станках с чугунным диском, который покрывается алмазным порошком. Ограночный диск вращается с частотой 2500–2800 оборотов в минуту. Для огранки применяются также алмазно-металлические круги специальной зернистости.

В конце шлифовального процесса применяют чугунные диски, которые покрыты алмазным порошком с наименьшей зернистостью: до 3-10 мкм.

Но наиболее высокую чистоту поверхности можно получить в том случае, если использовать в работе только чугунные диски, тогда чистота поверхности увеличится в 2–3 раза, по сравнению с алмазно-металлическими кругами.

Для алмазов, имеющих большие размеры неприменимы стандартные формы огранки, и мастер-ювелир должен использовать все свои силы и умения, чтобы при обработке такого камня сохранить величину, данную камню от природы.

Чтобы избежать крупных потерь во время обработки камней, маленькие удаленные кусочки алмазов гранят в виде роз или мелких бриллиантов.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Долгое время в ювелирном деле применялся только необработанный алмаз, так как данный минерал очень твердый и совсем не поддавался обработке и огранке. На данный момент популярность таких алмазов упала. Объяснить это можно тем, что необработанный минерал имеет довольно невзрачный внешний вид и похож на тусклую стекляшку.

Очень редко в природе встречаются алмазы октаэдрической формы, которые имеют сверкающие грани. Но большинство данных минералов представляют собой кристаллические обломки, имеющие неправильную форму.

А вот после того, как камень прошел все стадии огранки, он приобретает непревзойденную красоту и блеск. Обработанный алмаз называют бриллиантом.

Характеристика необработанного алмаза, свойства, добыча и применение

Данный драгоценный минерал является одновременно и твердым, и хрупким. Также он характеризуется высокой теплопроводностью, отличными показателями дисперсии и преломления света, а также совершенной спайностью.

Цветовая гамма природного кристалла славится своим разнообразием. Самыми распространенными считаются бесцветные и желтоватые камни, а вот минералы голубого, черного, красного и розового оттенков встречаются намного реже. Также алмазы различаются и по степени прозрачности.

Свой цвет камень приобретает из-за примесей и включений, которые содержатся в нем, а также из-за особенностей структуры и природного радиационного облучения. Окраска минерала часто бывает неравномерной. Есть кристаллы в которых окрашен лишь один слой, а также камни имеющие несколько оттенков.

На данный момент известно множество разновидностей данной драгоценности, каждая из которых обладает характерными для нее особенностями. Виды минерала могут различаться по происхождению, плотности, оттенкам и другим химическим и физическим свойствам. По своей массе алмазы разделяют на мелкие, средние и крупные. Также данные камни делятся на технические и ювелирные.

По имеющимся данным каждый год добывается около 100 миллионов карат, что равно приблизительно 20 тоннам. Около 40 млн из них добывают в африканских странах, а 30 млн добычи приходится на Россию и Австралию.

Алмазы природные необработанные имеют приблизительную стоимость равную 100 долларам за один карат, а цена бриллианта варьируется от 400 до 1000 у.е за карат и зависит от чистоты, оттенка, наличия включений, размера кристалла и качества его огранки.

Необработанные кристаллы очень редко применяют для изготовления украшений, хотя некоторые ювелиры делают с ними свои коллекции, прославляя естественную красоту. А вот украшения из бриллиантов очень ценятся во всем мире и имеют очень высокую стоимость, намного превышающую цену изделия из необработанного камня.

Это можно объяснить сложностью процесса обработки, затратами на него и потерей в массе камня, которая зависит от того, как обрабатывают алмаз. Технические разновидности камня в большинстве случаев используют в буровых коронах и резцах, а также для изготовления полировальных паст.

История обработки алмазов

Человечество стало обрабатывать драгоценные камни несколько тысяч лет назад, но алмаз ему поддался только в начале XV столетия. До этого мастера ювелирного дела только шлифовали этот минерал, путем трения одного камня об другой.

В Индии был придуман еще один метод шлифовки алмаза. Молотом и наковальней кристалл разбивали на крошку, которой затем покрывали металлический диск. Полученным диском производили шлифовку крупных алмазов, которые после данной процедуры назывались «остроконечные». Сейчас такой вид драгоценного камня ювелирами не используется. Украшения с ним можно встретить лишь в музеях.

После середины XIV века в Европе научились создавать «алмаз с площадкой», спиливая вершину минерала. В XV столетии начали подпиливать и нижнюю часть кристалла, получая при этом плоскость, названную каллетой. Она очень хорошо отражает солнечные лучи и подчеркивает красоту драгоценности.

Новые грани на алмазе впервые удалось создать Лодевику ван Беркему. Он смог сделать камень формы фасетчатой капли.

Сейчас такая обработка алмаза называется панделок и используется она для огранки очень мелких кристаллов.

В XVI веке ювелирные мастера приобрели навыки огранки «розой». Алмаз при этом имел симметричные грани и подпиленную нижнюю площадку. Такая огранка имела несколько видов, которые отличались количеством и формой граней.

Во второй части XVII столетия, Виченцо Перуцци изобрел еще более сложный метод огранки. С помощью него можно было получить алмаз с 57 гранями. Камень, обработанный таким образом, обладал уникальной способностью отражения.

Свет, попадая на него, создавал эффект вспышки, которой славятся современные обработанные алмазы. Такая особенность называется бриллианцией. Затем ювелиры научились создавать драгоценности с большим количеством граней.

Процесс обработки алмаза в бриллиант

Обработка алмазов очень кропотливое и сложное дело, состоящее из нескольких этапов, так как этот камень очень тверд. Так чем обрабатывают алмазы, чтобы получить красивейшие бриллианты?

Первым делом специалист изучает алмаз и решает, каким методом он будет обрабатываться. Потом на минерал лазером наносят линию распила. Далее камень разрезают и подвергают огранке. Нет ни одного одинакового природного алмаза, поэтому для каждого камня нужна своя методика.

Стадии обработки:

Технологии не стоят на месте и в настоящее время существуют и более современные способы обработки алмазов, например лазерная методика.

При ее использовании разметка, резка и формирования минерала происходит при помощи лазерной установки. Такая обработка алмазов в бриллианты позволяет не учитывать направление кристалла, но ее недостатком является то, что камень теряет большую часть массы, чем при ручной обработке.

И хотя современные методы сильно облегчают работу ювелира, но все же без опытного и талантливого мастера настоящий шедевр создать не получится. Чаще всего над процессом создания обработанного алмаза трудится несколько человек, каждый из которых занимается своим этапом. А огранкой обычно занимаются как минимум два ювелира.

Необработанный минерал можно сравнить с нераспустившимся цветком, который еще не показал миру свою красоту. Обработка алмаза дает возможность создавать из него настоящие шедевры, блеск которых манит и завораживает.

СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ.

Методы обработки алмазов основываются на физико-химических свойствах, присущих алмазам. Исследовательские работы по совершенствованию различных методов обработки алмазов связаны с поисками путей повышения рентабельности и снижения затрат на изготовления каждого одного карата высококачественной готовой продукции при серийном производстве бриллиантов.

Процесс обработки алмаза заключается в удалении части материала.

Это может происходить за счет механического, термического, химического или комбинированного воздействии.

Технологический процесс обработки алмазов в бриллианты включает три стадии:

Распиливание алмазов на части с целью рационального использования алмазного сырья и повышения процента выхода «годной» продукции;

Обточку (обдирку) алмазов по форме близкой к будущему бриллианту, необходимой для последующей огранки со съемом минимального припуска;

Огранку, выполняемую в две стадии:

1. Шлифование со съемом основной массы кристалла для образования на поверхности заготовки граней определенной формы;

2. Полирование с приданием отшлифованным поверхностям зеркального блеска со снятием рисок, оставшихся от шлифования.

Исследовательские работы по поиску путей повышения рентабельности при изготовления изделий из алмазов ведутся на всех технологических переходах обработки алмазов с применением различных методов воздействия.

При механическом воздействия происходит разрушение кристаллов алмазов по плоскостям спайности из-за существенной анизотропии физико-механических свойств алмаза. Разрушение может происходить за счет сжатия, изгиба или растяжения в зависимости от градиента приложенного напряжения.

Химическое воздействие при нормальной температуре (293К) невозможно т.к. при температурах до 800-900К алмаз химически инертен и не поддается действию даже таких кислот как плавиковая, серная, азотная и др. при высоких концентрациях. При температуре больше 900К алмаз приобретает некоторую химическую активность т.к. начинает переходить в другое аллотропное состояние.

Температурное воздействие . При нагревании свыше 900К алмаз начинает менять свои свойства. Твердость алмаза уменьшается при увеличении температуры, также повышается его химическая активность. Это свойство алмаза широко используется при его полировке.

При локальном воздействии температуры можно произвести размерную обработку. Локальная температура создается лучом лазера или электронным лучом. Под её влиянием в зоне воздействия алмаз превращается в углерод, который, соединяясь с кислородом из воздуха, удаляется из зоны обработки.

Комбинированное воздействие. Процесс механической обработки алмазов абразивным инструментом является по существу комбинированным, потому что в нем присутствуют и механическое и термическое и химическое воздействие на обрабатываемую поверхность, т.к. применяемые в настоящее время методы обработки алмазов как правило сопровождается повышением температуры в зоне резания: при распиливании 600К-700К, при огранке 700К-900К и более. Температурный фактор обработки повышает химическую активность алмаза, способствует его графитизации, приводит к росту адгезионной способности аморфного углерода.

Для усовершенствования процесса обработки алмазов возможен подбор химического состава материала обрабатывающего инструмента, например ограночного диска или ввода в зону резания химически активных с углеродом элементов.

При наложенииультразвуковых колебаний на зону обработки алмаза происходит интенсификация процесса съема массы алмаза. В среднем эффективность процесса растет на 10-15%.

Использование в гранильном производстве электроэрозионной обработки, не получило широкого применения из-за серьезных технических проблем при обеспечении электропроводящих свойств поверхности и сложности применяемого оборудования.

Анализ существующих методов обработки алмазов в бриллианты показывает, что в настоящее время единственным универсальным и наиболее перспективным методом огранки алмазов является алмазоабразивная механическая обработка.

Остальные методы на данный момент серьезного практического значения не имеют из-за низкой производительности и сложного технологического оборудования за исключением лазерной размерной обработки алмаза на предварительных операциях. Однако лазерная технология не способна решить проблемы повышения эффективности заключительных операций обработки бриллиантов, особенно наиболее трудоемкой операции огранки. Это связано с тем, что лучевые методы обработки не обеспечивают требуемых параметров качества поверхностного слоя и точности формы бриллианта. Поэтому повышение эффективности алмазоабразивной механической обработки является актуальной научно-технической проблемой современного производства по обработке алмазов в бриллианты.

На протяжении всего времени существования гранильного производства в России имеет место непрерывное совершенствование существующей и создание новой технологии и оборудования, прежде всего направленного на решение проблемы автоматизации ограночных операций и на исключение ручного труда огранщика на финишных стадиях обработки.

Недостатком существующей технологии с ручной огранкой на финишных стадиях обработки алмазов является привязанность огранщика к одному алмазу. На станках с ручным управлением и визуальным контролем точности и качества поверхностей изделий режимы обработки определяются органами чувств оператора- огранщика методом проб и ошибок. Процесс обработки при этом объективно и полностью не контролируется и не управляется, так как в конечном итоге он зависит от квалификации огранщика.

Для повышения эффективности обработки алмазного сырья в СКТБ «Кристалл» (г.Смоленск) создаются автоматизированные распиловочные комплексы АРК-1, АРК-2 и более модернизированный комплекс АРК-3, имеющий более высокую чувствительность датчиков синхронизации включения микроподачи в наиболее оптимальном диапазоне скоростей и более точной ориентировкой кристалла по линии распиливания.

Для повышения эффективности операции обдирки большинство заводов оснащены обдирочными станками ШП-6 и АИЦ 34-006, полуавтоматами СОМ-1, их аналогами ЛЗ-270, а также станками СОМ-2, СОМ-3В.

Дальнейшие работы по совершенствованию процесса обдирки связаны с разработкой управляющих программ, задающих параметры обдирки и последующих операций с гибкой технологической схемой обработки кристаллов, а также создание автоматизированного обдирочного оборудования с ЧПУ, комплексно решающего проблемы повышения эффективности обработки сырья на основе компьютерных технологий.

Процесс огранки (шлифование и полирование) алмазов является наиболее ответственным, трудоемким и многочисленным по количеству персонала в существующем технологическом процессе обработки алмазов, кроме того развитие медицины и электроники предъявляет более высокие требования к размерам, качеству поверхности и получению оптических классов чистоты монокристаллов алмазов чем при огранке алмазов в бриллианты.

В настоящее время на финишных стадиях процесса огранки алмазов используется ручной труд высококвалифицированных огранщиков. Станки для ручного шлифования и полирования алмазов служат для привода во вращение шлифовального диска, на который наносится шаржированный алмазный порошок различной зернистости по поясам шлифования и полирования. Подача на диск производится вручную с помощью приспособления, управляемого оператором, который выбирает «мягкое» направление шлифования и контролирует размер кристалла, руководствуясь своими органами чувств; поэтому решающая роль в качестве получаемого бриллианта зависит от квалификации огранщика и его субъективного самочувствия в процессе работы. При ручной обработке возникают такие погрешности, как неправильность геометрических форм, несоответствие размеров, несходимость граней в одну точку. Поэтому к операциям огранки на финишных стадиях привлекают огранщиков высокой квалификации.

В Российском гранильном производстве была предпринята попытка использовать для автоматизации финишных стадий огранки алмазов станки типа «Малютка», в которых съем припуска с каждой грани осуществлялся на определенной частоте вращения ограночного диска в течение фиксированного времени. Затем оправка в автоматическом режиме осуществляла деление на другую грань и аналогично осуществлялась обработка следующей грани. Однако изделия, полученные на этих станках, не соответствовали техническим требованиям по геометрической точности и сходимости граней в одну точку, т.к. при использовании фиксированного (заранее заданного) времени съема припуска невозможно учесть всех факторов, в том числе влияние изменения остроты режущих зерен ограночного диска в связи с их размерным износом.

Кроме того, и при огранке алмазов вручную, и при использовании станков «Малютка» шлифовка кристаллов осуществляется только в «мягком» направлении, что даёт гораздо худшее качество обрабатываемой поверхности, неприемлемое для изделий микроэлектронной техники. Обработка таких изделий требует огранку алмазов осуществлять только в «твердом» направлении (при этом вероятность дефектов полностью исключается). Однако существующая технология и оборудование для осуществления этого процесса не отвечают этим требованиям.

В настоящее время в процессе огранки используют различного вида манипуляторы серии УП с программным управлением, которые позволяют поднять производительность труда и избавить квалифицированных огранщиков от монотонного труда по «снятию массы».

На одном станке с использованием указанных манипуляторов с ЧПУ может быть произведена одновременная обработка до четырех алмазов. При этом все алмазы одновременно шлифуются только в «мягком» направлении. Момент окончания процесса огранки каждого алмаза для его отвода от ограночного диска, делительного поворота на обработку следующей грани, подвода в зону обработки и поиск «мягкого» направления контролируется огранщиком. Каждый обрабатываемый на таком станке полуфабрикат затем подвергают финишной стадии огранки, которую осуществляют вручную.

Последние достижения в повышении точности механической обработки сделали возможным обрабатывать хрупкие материалы так, что преобладающим механизмом удаления материала становится не хрупкое разрушение, а пластическое течение. Этот процесс известен как шлифование в режиме пластичности. Когда хрупкие материалы шлифуют в режиме пластической деформации, получается поверхность примерно с такими же характеристиками как после полирования или притирки. Однако в отличии от них микрошлифование - это регулируемый процесс, пригодный для обработки высокоточных изделий и деталей сложной формы.

Эта принципиально новая технология, сущность которой состоит в самонастраивающемся компьютерном управлении при реализации модели физической мезомеханики дискретного, пластичного и размерно-регулируемого микрорезания твердоструктурных кристаллов и минералов (алмазов) на основе информации об упругих деформациях в обрабатывающей системе, реализована в станочном модуле с ЧПУ модели АН-12ф4, созданном в АОЗТ «АНКОН».