金刚石是怎样加工成钻石的

用来加工钻石的金刚石就是钻石的毛坯了。钻石工匠先检验毛坯，以尽可能高地体现毛坯的价值，制造尽可能大的、纯净的、完美的钻石，在需分割处作好标记。

对于大多数不适宜劈开的钻石毛坯，就需要用锯切开，同样也是只有钻石才能切割钻石。使用的锯片是在一张磷青铜圆片的边缘上，涂上钻石粉及润滑剂的。固定好毛坯，高速旋转锯盘，就可将钻石锯开。

切割后的钻坯还要打圆，将钻石加工成为圆形。传统方法是将钻坯绕轴快速旋转，与另一颗磨料钻石接触研磨，就可以慢慢地打磨成圆形了。

然后就是用打磨机抛光。打磨机是用马达带动一根轮轴，轮轴下面安装一个厚重的铁盘，将钻石粉和油混合，粘附在铁盘上，打磨匠师把固定好的钻坯，轻触转动的铁盘，边打磨边观察，细心琢磨，把钻坯打圆或其它样式。

扩展资料：

光学性质：

金刚石因为具有极高的反射率，其反射临界角较小，全反射的范围宽，光容易发生全反射，反射光量大，从而产生很高的亮度。

金刚石的闪烁就是闪光，即当金刚石或者光源、 观察者相对移动时其表面对于白光的反射和闪光。无色透明、结晶良好的八面体或者曲面体聚形钻石，即使不加切磨也可展露良好的闪烁光。

金刚石多样的晶面象三棱镜一样，能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成白光的组成颜色——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。

金刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈，而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。

-金刚石

钻石加工过程中有切、剥、锯、磨四道工序。“切”不是“4C”中“切工”的概念，而是根据纯钻石在石坯中的分布将一个大的钻石坯切成若干个小块儿；“剥”

就是用木棒和刀片儿将粘在钻石外表的杂质全部去掉；“锯”也就是“4C”中的切工，将去过杂质的纯钻石锯成一定的形状和若干个面，也有人把这一过程称为

“琢”；“磨”就是磨光，使成形的钻石更加光彩夺目。在这四道工序中，“切”和“锯”最为关键，切不好会使原石破损，造成大材小用，大幅贬值；锯不好则会造成不应有的损耗或达不到预期的美感效果，自然也会影响钻石的价值。所以，这两道关键性工序都是那些具丰富经验的老工人来完成。

加工

天然的钻石即使有理想的透明度和美丽的颜色，如果未经人工精心琢磨，石起来并不十分美观，只是比其他石了光亮一些罢了。宝石金刚石的琢磨加工有个术语，叫做“批工”或“造工”。只在经过有经验的工一匠长时间的设计和耐心的琢磨之后，宝石金刚石才会成为闪烁着彩色光芒的钻石。

在古代，金刚石的批工只有极少数工匠才能掌桐。不同地区的各个工匠磨出的钻石各式各样，差别很大。所以磨好的很多成品并不完全理想。后来，由于有了现代光学原理的指导，到本世纪六十年代，设计出了一种最为理想的“标准批工”，名叫正圆石。由于钻石的价格按重量的平方计算，在琢磨时要求尽量多保存一些原石的重量。有些形状特殊的宝石金刚石，如果采用正圆石形态的标准批工，免要磨掉大量的边角部分，使原石重量损失太大。了使钻石能保存更多的重量，还可采用方形批工或祖母绿式批工。其实，一粒大金刚石磨成的钻石，其形态只是接近标准批工而并不完全相同。世界最大的钻石“非洲之星”，加工后重一最为530甲2克拉，其形态就是不符合标准的水滴形。

加工钻石最普通的方法是传统的打圆、锯和抛光。钻石由粘附在转盘片上的其它钻石或钻石粉末进行机械加工—部分钻石在加工过程中变成了钻石粉末。尽管钻石的重量减轻了，但由于经过抛光之后形状有了改变，它的价值反而提高了。当然，钻石的净度也有了提高。

除了傅统的机械加工方法，雷射在今天已经成为一种非常重要的分割方法。与傅统的机械相比，雷射加工的初始投资大，而且材枓的损耗也比较多。但可切成许多新形状的钻石。

然而，雷射也有其很大的优越性，在劈开钻石时无需考虑钻石晶体的生长方向，钻石的机械性能也无关重要。这就使得人们可以分割多晶钻石，先前这几乎是不可能的。由于劈钻石过程中的风险，特别对于大钻石而言，因此傅统劈钻法已很少使用。

打圆

也就是使钻石成为圆形，还是按照传统方法来操作：将钻石绕轴快速旋转并与另一颗钻石接触研磨。现在人工粗磨已经越来越多地被自动研磨机所取代。

抛光

依然按照传统方法进行：将钻石粉与油混合，粘附在一个铸铁的盘子上。最新的发展是开发了一种”硬盘”，钻石粉可以粘附在盘子上。

自动抛光机也已经出现，尽管还处于上升势头，但传统的手工抛光还是主要的加工方法。

对钻石净度影向最深的传统方法是抛光。粗抛光除去明显的杂质，提高了钻石的价值。为了获得最佳的效果，现在需要一种非常专业的技术秘诀，即电脑模拟以及精湛的手工技卫。

雷射打孔不同于另外两项新的技术。这项新技术首先用于加工钻石中明显的深色杂质。雷射可以在钻石上打出通往缺陷的微孔，将黑色的碳通过微孔排除。然后用侵蚀性的化学物质对钻石进行处理，提高压力和升温，使之深度沸腾，侵蚀性的化学物质通过雷射孔使深色的包裹体淡化，使得钻石的净度提高。雷射孔不难发现：用手镜或显微镜就可以很清楚地辨认。

深度沸腾技术也可以用于除去钻石内部的深色包裹体。典型的例子是处理由氧化铁渗入裂纹而引起的着色。深度沸腾可以除去这种颜色。

从硬度来看,钻石是自然界里现在发现的最硬的物质,按道理来说是找不到其他更硬物质来压入其表面进行切割的。但钻石的本质是碳的晶体。我们都知道晶体的一个基本性质是 各向异性 ,宏观上的表现即包括了各个方向的硬度不同,存在着微小的差异。钻石的切割正是利用了这个原理:把钻石打碎成小的颗粒粘在磨盘上用磨盘磨,以最硬的一面作为底面(台面),对这一面不进行加工,而像加工其他宝石一样对其他面(这里的面可以理解为晶面)进行切割打磨等加工,最后经过一道道工序做出耀眼的钻石。

切磨过程：

一颗钻坯看起来并不起眼，必须经过仔细的切磨、加工，才会成为我们所惯见的闪烁生辉的钻石。因此，钻石的车工，直接影响钻石的价值，详见后述。最理想的切割效果当然是保持钻石的最大重量、尽量减少瑕疵，并充分展示钻石的美，以使钻石光彩照人。一般的切割过程包括以下几个步骤：

标记（划线）：这是钻石切割的第一步，先检验钻坯、并在钻石表面做标记，做这项工作的人有着丰富的经验并精通加工技术。最终目的是制造出最大、最干净、最完美的钻石，以尽可能高地体现钻石的价值。划线员必须留意两点：即既要尽量保持最大的重量，又要尽量减少内含物。划线员利用放大镜研究钻坯的结构，如果是大颗粒钻石，这项工作可能要历时数月，对普通钻坯则需要几分钟。不过，不论钻坯如何细小，每一颗钻石都要经过详细的检查以做出正确的判断。

划线员用印第安墨水在钻坯上划下标记，显示该钻坯要沿此线分割。通常尽可能沿钻石的天然纹理方向划线。

分割原石：包括劈割和锯切。

劈割：劈割师将划好的线的钻坯安放在套架上，然后以另一颗钻石沿分割线削一个凹痕，再把方边刀放在凹痕上，以手捶在劈刀上以合适的力敲击，钻石会沿纹理方向被劈成两半或多块。

锯切：大多数钻石并不适宜劈开，这时需要用锯切开，由于只有钻石才能切割钻石，因此锯片是一张在边缘涂有钻石粉及润滑剂的磷青铜圆片。钻石固定在夹子上，锯盘以高速旋转，即可将钻石锯开。现代激光技术引入钻石切割，大大提高了钻坯的加工效率。

成型：锯开或劈开的钻石再送到打圆部门去打圆、成型，即按照设计要求将钻石做成圆形、心形、椭圆形、揽尖形、祖母绿形等常见的切割花形，或其它特殊的形状。由于钻石是目前为止人类所认识到的最硬的天然物质，所以只有钻石才能打磨钻石，而且因钻石各个方向的硬度略有不同。所以研磨时要凭借经验，把握住钻石的基本形态：三方体、八面体、十二面体及晶体特性。一般方法是将钻坯高速旋转的车床上，然后用另一臂杆上的钻石把转动中的钻坯打圆。

起瓣、抛光：在一个涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，车磨出所有瓣面（刻面），使钻石发出诱人的光彩。研磨的过程通常是，首先在底层做出8个大面，然后做16个刻面。加尖底，共25个刻面，正确改错了，并由此延伸出三角小面，风筝面及腰上刻面，一共33个刻面，这样一颗圆形钻石一共58个刻面，如果没有底尖的小刻面则共有57个刻面。并不是每颗钻坯都必须经过全部五道工序，这须视钻坯的本身特点、所要达到的目标而定，如对前述的“扁平状”钻坯可能就不用劈割这道工序，又如加工祖母绿钻石就不须经“打圆”的工序。然而，任何钻石毛坯，有两道工序是必不可少的，这就是“划线”、“起瓣、抛光”。一颗精工切割的钻石所产生的瓣面，其位置和角度都是经精确计算的，使钻石发出最大的光彩。由此可见，切割世界上最坚硬的宝石——钻石，不仅需要先进的设备，更需要切割师由丰富的经验、高度责任心和全神贯注，才能释放钻石全部的灵彩。首饰柜台里一颗钻石，可能遗穿越过许多国家，经过若干人之手，通过加工、镶嵌、制作后才成为一件钻石首饰。 随着科学技术的进步，激光技术、电子计算机记述的引入，可以使钻坯的设计、切磨更加精确无误。

钻石加工通常包括设计、劈、锯、车、磨五道工序。

放射型的异形钻除了腰棱的加工工艺和小面的摆布稍微不同之外，其工艺流程整体上接近圆钻。阶梯型的异形钻的腰棱不用车钻机加工，一律靠磨，其工艺流程和使用的器具与圆钻差异很大。可见并不是每一颗钻石从原坯到成品都必须经过设计、劈、锯、车、磨五大工序，但无论何种磨工和琢形的钻石，设计和磨钻这两道工序则是必不可少的。

（一）设计标线

设计标线是钻石加工最基础的一道工序。优秀的钻石设计师，至少应该具备以下一些素质和技能：

1）对钻石的主要特性，尤其像晶形、晶体结构、解理、内应力（异常双折射现象）、包体、硬度各向异性等与加工工艺密切相关的那些特性，必须了如指掌。

2）熟悉钻石加工的整个工艺流程、各道具体工序和本厂工人的技术水平，采取合理的设计选择。

3）熟悉市场行情，能在市场需求、出成率、风险程度、卖价、资金周转速度等诸多关系整体效益的因素之间权衡利弊，找出平衡点，做出最佳方案。

设计人员常备的工具有：电子秤、卡尺量规、10倍放大镜（最好能有台式放大镜）、计算器、钻石灯、钻石原石筛、偏光镜、显微镜、纸包、标线笔和油性墨水等。设计的步骤如下。

1原石分选

根据原石的大小、颜色、净度、晶形四个方面进行分选。从设计的角度观察原石，主要考虑晶形和净度两个方面的因素。

1）晶形　CSO习惯上把原石的晶形分为六类，即规则晶形（Stones）、变形晶形（Shapes）、劈理晶形（Cleavages）、双晶（Macles）、薄片（Flats）和六面体形（Cubes）等。规则晶形是指晶形完好、没有或几乎没有形变的八面体和十二面体，加工工艺上就叫可锯钻（Sawable）；变形晶体指的是沿二次对称轴方向加长、沿三次对称轴方向加长或变扁，即明显变形的完整晶体，加工工艺上叫颗粒钻（Makeable,Wholoestone）；劈理晶形指严重残缺的晶体或残片。客观地说，这几类晶形之间的区分并没有严整划一的尺度，在一定程度上要凭经验来判断。

2）净度　如果说晶形主要影响出成率的话，净度则直接影响到成品钻石的价值。从设计的角度看原石，应先搞清内含物的种类、大小、数目、位置、对比度；其次确认通过加工可以去掉的瑕疵；再次，对于去不掉或去不干净的瑕疵要尽可能把它们安置在不显眼、不反射的位置。碰到表面磨砂发毛和有“壳”的原石可在适当的部位磨一磨，行话叫“开窗”，透过这扇“窗户”再去看个究竟。有时瑕疵的深浅不能一目了然，可以借助显微镜测距。办法是在同一放大倍率下，转动聚焦旋钮，找到纵深两点间的实际距离与旋纽转过的刻度之间的对应关系；然后把钻石固定在载物台上，先把焦点聚在晶体表面上，再逐步地把焦距拉伸到内含物上，记下聚焦旋钮转过的刻度，即可推算出内含物距晶体表面的实际距离，以判断能否在加工过程中把它们去掉。

2设计原则

钻石设计的原则主要有保重原则、求净原则、适销原则和省工原则。

1）保重原则　目的在于提高原石的利用率，既要保证本道工序的原料损耗最少，又要使下一道工序不受影响，所有工序都要最大限度地保留成品钻石的重量，即争取最好的出成率，这就是保重原则。但同时要注意净度和切工，片面保重忽视净度和切工反而往往使其总体价值降低。

2）求净原则　钻石是天然矿物，真正纯净无瑕的极少。设计人员应拿出一个切实可行的方案，将瑕疵在加工过程中去掉。比如把石墨包体设计在贴近锯切面、劈理面的位置，以利于在磨制过程中把它们去掉。确实难以去除，也要将瑕疵设计放在不太显眼、不发生镜像反射的地方，将瑕疵对净度等级的影响降低到最小。保重和求净往往不能同时兼顾，这时设计人员就必须反复权衡，以经济效益为尺度，做出有利的选择。

3）适销原则　钻石设计成什么磨工和琢型，在保重和求净两者之间如何取舍，都必须从本身的客观实际出发，使产品适销对路，加快资金的周转。

4）省工原则　钻石加工历来就有劳动密集型产业之说。从原石到成品，劳动消耗量非同寻常。在保重、求净、适销的大前提下，在选择台面、编排加工工艺的时候，适当兼顾一下省工的原则也不失为提高经济效益的一个方面。比如在一块钻石原石用锯和劈两种加工工艺都可以达到预期效果时，应首先考虑用劈的加工工艺，因为劈钻的工效比锯钻高，这样可以节省工时。钻石的硬度有各向异性的特点，不同的晶面做台面，磨的时候会有难易程度的差异。因此如果几种方案都能取得同样的结果，那么应首先用立方体晶面做台面（四向纹），十二面体晶面（两向纹）次之，不得已才考虑八面体晶面（三向纹）。

本着以上原则，从每一颗原石的具体情形出发，确定对每一颗原石应采用的磨工、琢型。

3设计标线

1）劈钻标线　劈钻的方向一定要沿解理面方向，即平行于八面体晶面的方向。接触双晶原则上要求从双晶结合缝处下刀。标线时可标出劈开面的一边或两边，开口点用墨团标明，点在晶棱上（见图5-1-18）。

2）锯钻标线　锯钻时有两种选择，一是沿立方体晶面方向锯，二是沿十二面体晶面方向锯（见图5-1-19）。最常用的是沿立方体晶面方向锯，因为沿十二面体晶面锯的出成率往往不理想。锯切面必须与四次对称轴垂直，倾斜度以15°为极限。大于15。基本上锯不开。线标定之后，也用墨团点出开口点。

图5-1-18 劈钻标线

图5-1-19 钻石锯开方向

3）成形钻标线　成形钻不用劈和锯，一颗就做一颗，故又叫颗粒钻。一般只用墨团标出底尖的位置，也有用圆圈中间再加打叉（×）同时标出台面位置的。碰到要“开窗”进行观察的原石，设计人员也是用墨团点出开窗的部位。

4分包

一般每个包有1粒、3粒、5粒直到10粒不等，视钻石大小而定。分包的原则可以是下述各项中的一项或几项。

1）大小　按大小相等或相近的原则分包。

2）后续工序种类　不属同一个后续工序的石头不能放在一包。

3）形状　按预计的出成率来分包。

4）纹向　按研磨方向（四向纹、三向纹和两向纹）来分包。

5）工艺要求　相同相近的分成一包。

6）荧光特征　荧光色及其强度相同相近的分成一包。

7）净度　净度相近的分成一包。

8）颜色　颜色相近的分成一包。

一般来说，采用的项数越多就越便于监控和管理。而这主要取决于生产的规模和批量的大小。

（二）劈钻

劈钻是一门古老的钻石加工工艺，起源于几个世纪之前的印度。当时流行一种叫尖顶工（Point cut）的钻石磨工，几乎就是八面体原石。当时锯钻工艺尚未问世，印度人采用劈的方法把不规则的原石从四面八方剥“皮”，留下一个规规矩矩的八面体的“核”。而劈下来足够大的石块，还可以做成五花八门的玫瑰工钻，因此劈钻曾经盛极一时。随着放射型圆钻的流行，劈钻工艺丧失了普遍性和通用性，到20世纪70年代利用薄片加工的“锯齿工”出现时又稍微挽回了一些颓势。如今，人们只是在对付晶形极不规则、解理上有严重瑕疵的原石或者接触双晶的时候才用到它。

迄今世上最大的原石、3106ct的库利南钻石和后来的琼克钻石（726ct）的加工，都是先行靠劈钻工艺进行磨制的。此项工序要求劈钻师对钻石的特性，尤其对诸多异常情况要准确判断并谨慎行事。

1适宜用劈钻工艺的原石

1）接触双晶，尤其是接合面破损或有隙可乘者。

2）解理面上有明显瑕疵者（大的羽裂或者羽裂连带深色后生包体等）。

3）晶形极不规则，不先劈就无从着手者。

4）劈开后的形状同锯钻相比，出成率更高、效益更好者。

5）劈钻后的非主体部分尚有其他利用价值者。

2劈钻的主要设备

劈钻的主要设备：劈钻工作台，上面有劈钻盒；工作台内缘用木隔板固定一块插劈钻杆的铅砧；劈钻杆一套，规格从直径10mm～40mm，每杆递增5mm；劈钻钢刀一组，大中小俱全；木柄圆锤一个；煤气（丁烷或天然气）喷灯一盏；劈钻胶若干。

3劈钻的操作程序

1）确定劈开面之后，把钻坯粘牢在劈钻杆头上，开槽的面向上，并使劈线与劈钻杆中轴18°～20°倾角，同时把开槽的钻石刻刀粘牢。

2）左手执钻坯夹杆，右手执刻刀夹杆，用手指钩住钻盒两边的立销，让刻刀在钻坯开槽标线上来回蹭，刻出一条槽。目前这道工序在有的工厂已用激光来完成。

3）选择厚度适宜的劈刀，使其刃口没入刻槽之中。注意：刻刀刃口直钝不宜尖，不能让它接触槽底，让刻刀两侧抵在刻槽两壁上。

4）扶正劈刀，用木柄圆锤轻击刀臂，劈开钻石。

5）用喷灯加热劈钻胶使之软化，取出钻坯，清洗干净，检查工作质量。

一颗钻石可能不止劈一次，可按照上述程序反复操作进行。

（三）锯钻

锯钻的实际运用，可追溯到17世纪。当时锯钻的工具是一根绷紧拉直的细铁丝，抹上钻石微粉，与现今掏空用的木工钢丝锯相似。410ct的“摄政王”钻石，足足用了一年时间才锯开。由此可知其劳动效率非常低。

目前锯钻的方法主要是机械锯钻，最近兴起的还有激光切割。

现代的机械锯钻机一般是十台一组，安装在铸铁机架或实心水泥机座上。通常一个工人可以照看20台锯机。

单台锯机主要零部件有：铸铁机座、心轴、锯石夹嘴、夹臂、重力臂、进给配重球、调节螺杆、橡皮垫块及微型电机。常备的低质易耗品有：磷铜锯片、锯石胶、钻石微粉、石墨轴垫等。

磷铜锯片的直径、厚度可视心轴法兰盘的直径和钻石制品的大小而选定。各国的习惯不尽一致。

钻石设计标好锯切线之后，便可发送到锯钻工序，进行粘钻、装机、开口、锯切、清洗、质检等程序。

1粘钻

把锯钻胶填进锯钻夹嘴，注意适量，把钻石摁入其中，注意使锯切线与夹嘴唇口平行（或者说是与夹嘴中轴垂直）且伸出唇口一点，清除多余的粘胶，勿使粘胶妨碍锯片的旋进。把粘好的钻石插进蜂窝状夹嘴盒，移入干燥箱干燥后，再仔细检查钻石与夹嘴的相对位置是否改变。

2装钻

把检查好的钻石夹嘴装入夹臂，使锯片对准锯切线，从正面看呈一条直线，从上朝下看，锯切线必须同锯片正好在同一平面，不允许错位。总之，从锯片上方压在锯片上的钻石必须精确定位，并且必须随时检查锯路正不正，防止锯偏。国外给钻坯定位时有采用X射线法、测角器观测法、平行光管观测法等，但大多数工厂还是采用目测法，靠操作工人的责任感、眼力和经验来确保精确定位。

3开口

开口用的锯片一般比正式锯钻的锯片厚005～010mm。开口深度以1～15mm为宜。

开口位置的选定和开口的质量直接关系到整个锯钻工序的质量和成败。所谓开口位置的选定，实质上就是如何处置钻石各种内含物和结构特征的问题。

如果原石有一条蚀沟，那么就从离蚀沟最近的那个晶顶开口；如果两个相邻的晶顶附近各有一条蚀沟，则从靠近深蚀沟的晶顶开口；如果两条蚀沟分别靠近相对的两个晶顶，则从靠近深蚀沟的晶顶开口；蚀沟在晶棱中段者可从它连接的两个晶顶中任意选定一个开口。

有一个负晶顶的原石就从负晶顶开口；如果有几个负晶顶就从发育最充分、最深的那个开口。

开口时勿使锯片通过玫瑰花瓣形的石墨包体。含橄榄石包体的钻石应从包体长度方向一致的地方开口。

有裂纹的原石应从裂纹最多或裂纹发育最深的那个晶顶开口。

4锯钻

口子开好之后，更换薄1～2号的锯片正式开始锯钻。锯片直径的选择，以伸距稍大于钻石直径为准，伸距太长锯片受压弯曲，锯切面将呈凹凸状；伸距太短则锯不开。锯片最佳转速为2800r/min。锯钻的工效主要取决于钻石微粉的粒度、浓度及施压的大小。为此，在整个锯钻过程中，每间隔2～3min就得用小滚轮把用橄榄油调和的钻粉往锯片上抹。同时旋出调节螺杆，尽可能保证钻坯对锯片的施压为最大。但到锯钻接近尾声时，必须适当减少施压，避免钻石在锯开之前就崩开而留下未锯完的墩子，影响锯钻质量和后续工序的出成率。

锯钻和单人单班工效因石头大小和锯片厚度不同而不同。

5清洗

锯钻清洗一般用洗发香波兑水摇洗，再用清水冲洗、干燥。

6质检

其实锯钻的检验在清洗之前就应该进行一次，目的主要是检查锯路是否遵从了设计标线。清洗以后，主要是检查锯切面的质量。以下几种情形为不合格：

1）深锯齿痕　若不太深、对后续工序的出成率影响不大，可勉强通过（图5-1-20（a）。

2）锯切面凸凹不平　主要是锯片伸距太大，被钻石压弯而又未及时纠正所致（图5-1-24（b））。

3）锯切面倾斜　因锯片走偏而未及时纠正所致，但设计斜锯者除外（图5-1-20（c）。

4）锯切面梯坎　一般是一刀切不开、迎面又锯时锯路对不准造成的，梯坎越高情况越糟，因为磨台面的损耗越大（图5-1-20（d）。

5）墩子　是锯钻进程接近尾声时未及时减少锯片施压钻石崩裂造成的，弄不好锯掉的一半还会“飞”掉（图5-1-20（e）。

图5-1-20 质检的各种情况

（a）深锯齿痕；（b）凹锯面和凸锯面；（c）斜锯面；（d）锯面有梯坎；（e）墩子

（四）车钻

车钻的工作对象是钻石腰棱，目的是赋予它以未来成品钻琢型的优美曲线（圆形、双弧形、弯弓形等）。阶梯型的磨工腰棱呈直线，一部分混合型的磨工（如拜丽恩磨工等）的腰棱也是直线，打磨它们的时候用不着车钻这道工序。

1车钻的设备

最早打磨腰棱全靠手工，如今电动车钻机已经非常普遍。在此简单介绍几种最新的加工设备。

1）全自动车钻机　这种机器除了装石之外，其余的事都由车钻机完成。与通常的车钻机不同的是：双头车钻机两根心轴的转向完全相反，两颗钻石同样既为工具（车刀），又为工件（被加工件）。两颗钻石互相刮擦的情况由摄像头放大再现在观监屏幕上，便于操作工掌握进度。

2）激光车钻设备　其原理同激光打孔、激光切割相似。激光加工造成的表面微裂和较高的成本费用，是其不足之处。

3）车钻机　这种机器在国内普遍使用，有单头和双头两种：单头机用胶粘在制品（工件）上，双头机则靠左边的夹嘴和右边的顶针配合来夹持钻石。

以双头机为例介绍一下车钻机的结构：一个整体浇铸的机座，左边装有制动轮和浮游卡盘，右边是顶针座和弹力顶针，中间是车刀架和残渣收集盒，有的还配备有吸尘器。安装在机台底下的电动机通过分配轴和两条同步皮带带动双轴同步旋转。

与车钻机配套使用的主要工具是车钻棒。主要辅助工具有各种规格的车钻夹嘴，一个木榔头，若干作为车刀用的有棱有角的钻坯或人造聚晶颗粒。像牙医工具那样靠转轴驱动的旋转车钻棒被越来越多地采用。除了工效提高以外，它加工出来的腰棱质量也好。

2车钻的步骤

1）仔细观察钻坯　主要看尖正不正、高度够不够，有无瑕疵和瑕疵的确切方位，以决定部分或全部去掉的方案，决定是粘还是夹。

2）固定钻坯　办法有两种，一种是粘，一种是夹（见图5-1-21）。

图5-1-21 固定钻坯的两种方法

两种办法各有优缺点。夹的优点是操作简便，工效较高，更适宜正尖、无瑕的坯料；而粘的方法多了一道粘的工序，比较费事，但适用于几乎所有的坯料，尤其是夹有所不能的歪尖、无尖、有裂、有瑕的坯料，其车裂钻坯的概率较小，安全系数较大。

粘：先加热铜头，抹上专用粘胶剂，把钻坯轻轻地摁在粘胶剂上，粘牢，再加热30分钟左右，使粘胶剂硬化，复查钻坯是否移位。加工好之后再加热使钻坯与粘胶剂分离。

夹：选择夹嘴，使其承窝与底尖相配，把它安装在车钻机前顶底座上，左手执钻石，底尖向左，右手扳动后顶针座顶住钻石台面。注意顶压的力度：太小夹不住钻石，太大会把钻石夹坏。

固定钻石车刀的办法也是粘和夹两种。已锯钻（Sawn）、圆粒金刚石（Boart）或人工聚晶颗粒都可以充当车刀。

3）钻坯定中　即令钻坯的转动轴与可能获得最大直径的成品钻的中轴重合。定中精确与否，在很大程度上就决定了车钻工序的最终结果：出成率、该去的瑕疵是否已经去掉或下道工序有无把握去掉。

4）粗车　粗车的目标是将钻坯突出的部分（如晶顶等）打磨掉。注意进刀量不宜太大太猛，并要反复多次补充定中。

5）精车　预期目的是使在制品的直径圆度和腰箍预留高度均达到工艺要求。

6）光边　对腰棱进行最后修葺。有三条途径可供选择：

第一种途径是仍旧在车钻机进行，把车刀换成已锯钻的锋刃，轻触在制品。这样加工的腰棱较粗糙，表面呈灰白色，鉴定证书上注明为“打磨腰棱”（Bruted girdle）。

第二种途径是采用专用的光边机。这种机器比车钻机小巧，原理相近，只是做工具用的已不是手执的车刀，而是一个在一定振幅内前后振摆的高速旋转的钻石微粉抛光轮。按照烧结在轮边上的钻石微粉的目数，它有很细、细、中等和粗之分。光边机加工的腰棱鉴定证书上注明为“抛光腰棱”（Polished girdle）。它们表面光亮而且透明，几何形状规整。

第三条途径是在磨钻机上进行。对中、小钻而言，这必须是在成品完成以后，腰棱上发现有缺口、过大的原晶面等严重影响正圆度的问题才采用的补救办法。只有大钻和巨钻，才会有意识地把腰棱修饰成一连串的小面。在鉴定证书上，这样处理过的腰棱注明“小面腰棱”（Faceted girdle）。

以上三种光边的办法仅适用于圆钻，均不适用于阶梯型磨工。对于腰棱呈曲线的异形钻，如心形、马眼、梨形、椭圆之类，只考虑有“打磨腰棱”和“小面腰棱”两种可能，暂时还没有一种安装钻石磨轮的机器，能够胜任它们那种不同曲率、比例伸缩性又很大的腰棱。

7）质检 对车好的圆钻在制品的工艺要求是：①制品俯视图必须正圆。容许误差只能是11%～15%。②制品腰距高度最小值不小于直径的125%，即要能容纳下成品钻的整个冠部和腰棱。③制品高度与直径之比不小于60%且不大于80%。④制品底部倾角应不小于45%且不大于56%。⑤腰箍表面必须光滑，无崩缺、无凹陷，无露面的瑕疵，无微裂，粗糙度不明显，呈暗灰白色。

台面不得倾斜，底尖要正。

（五）磨钻

1磨钻机理

磨钻过程是一个热学作用和力学作用兼而有之的理化过程，即一方面钻石与磨盘摩擦生热，导致钻石表层石墨化，另一方面钻石在钻石微粉的碰撞冲击下一点一点地剥落。磨钻的效率取决于磨盘的磨削性能及其转速、钻石微粉的目数和密度、钻石对磨盘施加的压力，以及钻石在磨盘上的取向，即台面的选定和机头的朝向。

2研磨方向

钻石加工行内的习惯叫法有：四尖石（Four points）、两尖石（Two points）和三尖石（Three Points），或者四向纹、两向纹和三向纹。其实质就是钻石硬度的各向异性，同一颗钻石不同的晶面硬度会有差异，同一个晶面不同的方向上的硬度也会有差异。磨钻时发生的所谓“纹向”的问题，就与钻石硬度的各向异性有关。

用立方体晶面方向做台面方向的钻石是四尖石，用菱形十二面体晶面方向做台面方向的钻石是两尖石，用八面体晶面方向做台面方向的钻石是三尖石。换句话说，就一个八面体而言，从晶顶开面（开始磨台面）的是四尖石，从晶棱开面的是两尖石，从晶面开面的是三尖石（见图5-1-22）。

图5-1-22 钻石台面的选取方向

这些表述法都是以未来成品钻台面的选定为着眼点的。理论和实践证明：四向纹相对硬度最小，两向纹居中，三向纹最大，其相对硬度之比约为1:1414:2308。所以设计师在选择台面时，也应该参照这个比率，在同质等大的前提下，设计成四向纹是上策，两向纹是中策，三向纹是下策。

台面选定了，纹向就确定了。而对于同一种纹向的钻石，还有进一步的硬度各向异性的问题。一般地说，四尖石有四组平行于立方体晶棱的纹向硬度相对较小，同时有四组沿四边形对角线方向的纹向硬度相对较大；两尖石有两组平行于菱形短对角线方向的纹向硬度相对较小，同时有两组沿长对角线方向的纹向硬度相对较大；三尖石有三组平行于三角形之高的纹向硬度相对较小，同时有三组平行于三角形三条边的纹向硬度相对较大。磨钻的时候，只有当研磨方向与硬度相对较小的纹向大体一致时，研磨面才会是锃亮的镜面。

台面和纹向确定之后，磨钻师就在既定的纹向下，找到硬度相对较小的方向，按照规定的比例把石头磨好。在理想的情况下，最佳研磨方向的确认本来是有章可循的，但自然界中理想的规则的晶体很少见，这就使得问题复杂化。

当然，钻石相对硬度的大小，还有可能受其他因素的影响，比如结构现象（双晶缝、生长线等）、应力状态、内含物乃至荧光颜色等。

3磨钻设备和磨钻步骤

（1）磨钻设备

磨钻工的主要工具是：磨床、磨钻夹具、10×放大镜、腰棱划线器，钻石微粉、橄榄轴等。

磨床要强调三点：

1）修整好的磨盘必须达到大面积平整和微观不平度的统一，保持动态平衡。磨盘工作面修整平以后，用粗砂轮或砂条划上双弧线或抛物线的划痕，以便嵌入钻石微粉。最后还要在调平衡机上用配重法作好动平衡测试。

2）用适量的橄榄油（有时为桃油或其他植物油）拌上钻石微粉，用泡沫塑料块均匀地涂抹在磨盘工作面上，开动磨床，用大钻石来回蹭轧，使钻粉与磨盘比较牢固地粘合，以提高磨具磨料的工作效率和延长其使用寿命。

3）磨盘的使用，应强调明确分区。一般把靠近转轴的内圈作为试磨区，把磨盘边缘线速度最大的外圈作为研磨区，而把内、外圈之间的中圈部分作为抛光区（见图5-1-23）。

图5-1-23 磨盘工作面的区域划分

早先的磨钻夹具用锡头来固定钻石。现代的夹具采用带分度尺、角度板和微调旋钮的机头，此夹具又叫磨手、机械手。用于磨台面的叫台面夹具，用于磨底小面的叫底小面夹具，用于磨冠小面的叫冠小面夹具，等等。

（2）磨钻步骤

磨钻是占据钻石加工工艺流程整个工作量50%～60%的一道主要工序。

西方国家传统的做法是分两步走：

第一步：“磨十字”（Cross），即磨台面、底四面、冠四面。

第二步：“添光加彩”（Brilliantering），即磨底八、底腰小面、冠八、冠腰小面、星小面。

在这种情况下，磨底和磨冠是交替进行的。也有先磨底再磨冠的，或者反过来。前者一般适用于小钻，后者一般适用于中、大钻。国内一般小型的钻石厂，大都采取这种做法。

最细致的做法可以分成八道工序：台面→底四→冠四→底八→冠八→底腰小面→冠腰小面→星小面（见图5-1-24）。具体怎么做，依习惯而定。但专业化分工、流水作业无疑是发展趋势。生产规模则是一个重要的制约因素。

图5-1-24 钻石加工工序

（六）清洗和检验分级

钻石磨成之后的清洗是成品分级前最后一道工序。将1000m L浓硫酸掺100g硝酸钾配成溶液，注入盛有适量钻石的瓷盘或烧杯，煮沸几分钟，冷却后用蒸馏水或开水冲洗几遍，滤干，然后送检并分级。