玉石珠链制孔技术分析

杨启正 王正根

摘 要：中国是世界上玉石开采和玉石饰品生产制造最早的国家之一，也是世界上玉石产量最多的国家之一，来自中国珠宝行业网的资料数据显示，我国玉石市场规模约为20万吨，年销售额约538亿元人民币，并且呈现出年均10个点以上的增长速度。玉石产业已经成为了许多地区的支柱产业，广东作为全国玉石生产消费的大省，玉石加工年产值已经达到全国宝玉石产业产值的百分之三十，并且形成了广州、四会、平州、揭阳四大玉器市场。特别是玉石珠链深受人民的喜爱，玉石珠链孔的加工尤为重要，选择合适的玉石钻孔加工钻削参数，合理的玉石钻孔机，以提高玉石珠链钻孔加工效率。

关键词： 玉石珠链;  钻孔机;孔加工

1玉石珠链加工步骤

玉石珠链的生产步骤可以分为五步：

1）切片：采用石材切片机将大块的玉石切成正方体玉石块。

2）磨球：采用玉石磨球机将正方体玉石块磨削成规格一致的球状玉珠。

3）钻孔：将球状玉石珠过球心钻通孔。

4）打磨抛光：用金刚砂等研磨剂将钻好孔的玉石珠表面打磨光洁。

5）穿线：将已打磨好的玉石珠穿线成链。

玉石钻孔是玉石珠链生产的一个重要的工序，现有的加工设备主要可以分为两类：机械钻头钻孔机以及超声波钻孔机，但是它们在加工玉石的时候有两个通病，第一，都是通过人工手工填料的方式将玉石珠装入钻孔工位，工人的工作环境差，劳动强度高，而且存在一定的危险性;其次，为了避免玉石表面崩豁，两种玉石钻孔机都必须分两次装夹钻孔，这无疑加长了加工步骤，降低了生产效率。

2 玉石珠链制孔技术现状分析

长期以来，玉石链链扮演了一种手工饰品的角色，它的制孔方式也主要以手工雕琢成孔为主，近些年来，由于产品的市场需求量扩大，玉石辅助加工工具相继出现，吊磨机就是其中之一。玉石雕刻加工人员手持装有高速旋转的金刚石磨头的手柄，雕刻出想要的工艺图案。此种工具也用于给玉石打小孔，后来相关产业人员又开始采用改进的台钻，以金刚石钻头作为钻削工具制孔，操作人员用手工方法将玉石珠放在固定的位置，然后操作夹具将玉石珠手动夹好，再手动轴向进给高速旋转的金刚石钻头，同时添加冷却液，钻孔结束后，将玉石取出。这种加工方式的加工效率相较于手动雕刻的方式有了一定的提高，但是这种生产方式同样存在生产效率较低、工人劳动强度大、加工环境差以及操作过程中存在安全隐患等问题。

经过不断改进，现有玉石珠钻孔生产行业使用的玉石钻孔机主要有三种：

第一类玉石钻孔机，主轴电机和玉石珠夹具安装在机架上，采用主电机轴线与装夹头轴线垂直共面的布置方式，主轴电机和机座之间安装有与主轴轴线方向相同的导轨滑槽。加工时，先将整机安装在生产台上，通过手工方法依次夹紧玉石、加冷却液、钻头进给、翻转玉石、再次进给等加工步骤。

第二类玉石钻孔机，主要是由机架、冷却系统和改进的卧式钻台组成，其中每组加工工位由两台同轴相向布置的改进台钻，这两台台钻的主轴夹头上分别安装有一个圆锥形凹坑玉石珠夹头和一支金刚石钻头，两台钻的主轴严格同轴，其中前者为定钻台，工作中固定不动，后者为动钻台，工作过程中完成进给动作。这类玉石钻孔机加工时，通过手工的方法装夹、进给，且只能完成单向钻孔加工。

第三类玉石钻孔机，为超声钻孔机。它主要由电源变频器控制机、超声波发生器，盘式钻孔机构以及冷却机构组成，电源变频器控制机和超声波发生器通过线路连接，控制发生振动频率，发生器下端主轴安装有阵列钻头，下方安装有与之相匹配的开有玉石装夹孔的装夹盘。加工时，将玉石手工装夹在装夹盘内，再将装夹盘安装在钻头下方，自动完成钻头进给。

上述三类玉石钻孔机从原理到结构都有自己的特色，第一类钻孔机机构简单，制造成本低廉，能够通过一次装夹，完成对钻功能，但是此类钻孔机操作困难，体力劳动量非常大，并且此类机器加工效率非常低，加工一颗玉石珠的时间大概是三分钟;第二类钻孔机相较于第一类钻孔机结构稍复杂，制造成本稍高，加工效率也有明显的提升，但是它不能实现一次装夹同轴对钻，对于通孔的加工质量影响很大，并且手工操作装夹，存在一定的安全隐患;第三类钻孔机采用超声钻削原理，相较于前两类钻孔机，它一次性可以同时装夹多颗玉石珠，但它在进行玉石钻孔过程中会产生大量的粉尘，操作环境极差，此外，它采用的是一次性钻孔，钻通位置会不可避免的出现崩豁现象，造成玉石钻孔质量低的缺陷。

3 展望

为克服现有玉石钻孔加工设备的不足，提高玉石钻孔加工的生产效率，设计一种能够针对不同规格的球状玉石实现自动送料、自动装夹、自动钻孔、自动落料以及冷却液自动添加的全自动玉石钻孔机。能有效的解放工人的体力劳动，提高工人工作安全性，此外也能提高玉石钻孔加工质量。

参考文献

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作者简介：杨启正（1973—），男，副教授，主要从事教育与机械工程研究。

基金项目：湖南省教育厅科学研究项目：玉石钻孔关键技术研究及全自动玉石钻孔机设计（17C0593）。