JP4319005B2

JP4319005B2 - Jewelry grinding method

Info

Publication number: JP4319005B2
Application number: JP2003362439A
Authority: JP
Inventors: 中辰一田; 淵良範川
Original assignee: Hohoemi Brains Inc; Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Hohoemi Brains Inc; Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: JP2005125440A

Description

本発明は、宝石類の研削方法に係り、特に、ＮＣ化した工作機械を用いて砥石車に宝石類を押し付けてカット面を仕上げる研削加工方法に関する。 The present invention relates to a jewelry grinding method, and more particularly, to a grinding method for finishing a cut surface by pressing a jewelry against a grinding wheel using an NC machine tool.

ダイヤモンド、ルビー、サファイヤなどの宝石は、原石から様々な加工工程を経て、カット構造をもつ宝石に仕上げられる。宝石の美しさは、カット構造に依存しているといってもよいくらいであり、精密な加工があって宝石の価値は高まる。 Gemstones such as diamond, ruby, and sapphire are finished from gemstones through various processing steps to gems with cut structures. The beauty of jewels can be said to depend on the cut structure, and the value of the jewels is enhanced by the precise processing.

例えば、宝石の代表例としてダイヤモンドについて説明すると、ダイヤモンドは、等軸晶系に属する炭素の単結晶である。ダイヤモンドの原石は、その結晶の形が歪んだり、変形した形で産出されるものがほとんどであり、ダイヤモンド原石そのものは、くすんでいて輝きなどほとんどみられないただの結晶体である。ところが、原石を削ったり研磨して平滑な面をカットすると、カットされた面から入射した光が反射することによって艶のある美しい輝きが生まれる。ダイヤモンドの宝石としての価値は、加工技術の確立によりはじめて生み出されたとされている。 For example, when diamond is described as a representative example of gemstones, diamond is a single crystal of carbon belonging to the equiaxed system. The rough diamonds are mostly produced in a deformed or deformed form, and the rough diamonds themselves are just crystals that are dull and rarely shine. However, when a rough surface is cut by grinding or polishing the rough, light incident from the cut surface is reflected to produce a beautiful glossy shine. The value of diamond as a gemstone is said to have been created only by the establishment of processing technology.

ダイヤモンドの輝きを最大限に引き出すカット構造については様々な試行錯誤が行われ、数学者のマルセルトルコフスキーが光を最高度に反射させるアイデアリーカットを１９１９年に数学的に証明した以後、近年では、ダイヤモンドはこのアイデアリーカットに準じて各部分の角度と比率が規定されているカット構造（以下、ブリリアントカットという）に加工されている。 Various cuts and trials have been carried out on the cut structure that maximizes the brightness of the diamond, and since the mathematician Marcel Turkey Fusky mathematically proved the ideally cut in 1919 that reflects light to the highest degree, The diamond is processed into a cut structure (hereinafter referred to as a brilliant cut) in which the angle and ratio of each part are defined in accordance with this ideal cut.

そこで、図９は、ダイヤモンドのブリリアントカットを示す。ブリリアントカットの各部は、次のような名称が与えられている。すなわち、大きく分けると、上部のクラウン１、下部のパビリオン２に分かれ、クラウン１とパビリオン２の境の周縁がガードル３と呼ばれている。クラウン１の天井面がテーブル４、クラウン１の斜面がベゼル５、パビリオン２の頂点がキューレット６と呼ばれている。 FIG. 9 shows a brilliant cut of diamond. Each part of the brilliant cut is given the following name. In other words, it is roughly divided into an upper crown 1 and a lower pavilion 2, and the periphery of the boundary between the crown 1 and the pavilion 2 is called a girdle 3. The ceiling surface of the crown 1 is called a table 4, the slope of the crown 1 is called a bezel 5, and the apex of the pavilion 2 is called a curette 6.

このようなブリリアントカットのダイヤモンドは、５８面体カットになっており、クラウン１、パビリオン２、テーブル４などの各部の寸法比率は厳密に規定されている。そして、ダイヤモンドの輝きを最大限に引き出せるかどうかは、ダイヤモンドを精密に設計通りのブリリアントカットにする加工技術にかかっており、ブリリアントカットのカット面のシンメトリーがわずかでも狂うと、光はパビリオン２から漏れてしまい輝きは減少し、宝石としての商品価値は大きく低下する。 Such a brilliant-cut diamond has a 58-hedron cut, and the dimensional ratio of each part such as the crown 1, the pavilion 2, and the table 4 is strictly defined. Whether or not the diamond's brightness can be maximized depends on the processing technology that makes the diamond precisely brilliantly cut as designed. Leakage will decrease and the shine will decrease, and the commercial value of jewelry will be greatly reduced.

ダイヤモンドは、宝石としての価値が追求される一方で、その比類のない固さを利用して工具に広く利用されている。そして、工業用ダイヤモンドの分野では、宝石的価値は問題とされないため加工が容易であり、ダイヤモンドツールや超硬合金ツールのＲ部を研削するための工作機械がいろいろと発明されている（例えば特許文献１参照）。
特開平２−２２４９６１号公報 While diamond values are pursued as gemstones, diamonds are widely used in tools because of their unparalleled hardness. In the field of industrial diamond, gem value is not an issue, and machining is easy. Various machine tools for grinding the R part of diamond tools and cemented carbide tools have been invented (for example, patents). Reference 1).
JP-A-2-224961

しかしながら、宝石としての価値を追求するダイヤモンドを扱う分野では、工業製品としてダイヤモンドの場合と異なり、歴史的に世界の特定の地域（イスラエル、インド等）でダイヤモンド加工産業が成り立っているという労働集約的な産業しての特殊事情がある上に、高い技量をもつ職人により研磨することが価値の高い宝石を生み出すという考え方が浸透しているため、効率よく、設計どおりのブリリアントカットを高精度に加工するＮＣ化された工作機械は開発されていないのが現状である。 However, in the field of dealing with diamonds that pursue value as a gemstone, unlike diamonds as industrial products, labor-intensive that the diamond processing industry has historically been established in certain parts of the world (Israel, India, etc.) In addition to the special circumstances of an industrial industry, the idea that polishing by highly skilled craftsmen produces high-value gems has penetrated, so efficiently and precisely processed brilliant cuts as designed Currently, no NC machine tools have been developed.

ＮＣ化を実現する上でまず問題になるのは、高度の技術をもつ専門の職人であれば、勘と経験によって臨機応変に回転している砥石にダイヤモンドを押し当てながら加工するといったような非定型的な部分である。ＮＣ工作機械では、プログラムで命令された通りに正確に動くという利点は、その反面で命令通りにしか動かないという欠点でもある。 The first problem in realizing NC is that if it is a professional craftsman with advanced technology, it is difficult to process while pressing the diamond against the rotating wheel flexibly according to intuition and experience. It is a typical part. In an NC machine tool, the advantage of moving exactly as instructed by a program is the disadvantage of moving only as instructed.

例えば、ダイヤモンドには方向性があって、方向によっては一向に研削が進まないということがある。その点、高度の技量をもつ職人は、そのような方向性を見定めた上で研磨をするが、ＮＣ機械では、方向性とは関係なくプログラムで命令された通りに研削するという問題がある。 For example, diamond has directionality, and depending on the direction, grinding may not proceed in one direction. In this regard, craftsmen with high skill level perform polishing after determining such directionality, but NC machines have a problem of grinding as instructed by the program regardless of directionality.

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、宝石類を研削する上での方向性を見定めた上で研削加工を開始できるようにして、宝石のカット面を研磨する加工のＮＣ化に寄与する宝石類の研削方法を提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to eliminate the problems of the prior art and to polish the cut surface of the gemstone so that the grinding process can be started after determining the direction of grinding the jewelry. The object is to provide a method for grinding jewelry that contributes to NC processing.

前記の目的を達成するために、本発明は、円盤状の砥石車と、この砥石車を水平面内で回転させる砥石軸を有する砥石回転装置と、ベッド上をＸ軸方向に移動するテーブルと、前記テーブル上をＺ軸方向に移動するコラムと、前記コラムの案内に沿って鉛直のＹ軸方向に移動するサドルと、チャック部に保持されるワークである宝石類のカット面を割り出す割出手段を有し前記サドルに旋回軸を介して取り付けられたワーク保持軸と、を備えた数値制御工作機械を用いて行う研削加工方法であって、回転する砥石車の砥石面で前記ワークを前記砥石車の半径方向に送りながら研削を試行するときの研削抵抗を複数の試行位置について順次測定し、前記測定に基づいて研削抵抗の小さな方向を判定し、前記砥石車の砥石面上で研削抵抗の低い方向にワークを送りながらカット面の正規の研削を行うことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a disc-shaped grinding wheel, a grinding wheel rotating device having a grinding wheel shaft that rotates the grinding wheel in a horizontal plane, a table that moves on the bed in the X-axis direction, A column that moves in the Z-axis direction on the table, a saddle that moves in the vertical Y-axis direction along the guide of the column, and indexing means for indexing a cut surface of jewelry that is a work held by the chuck portion And a workpiece holding shaft attached to the saddle via a pivot shaft, using a numerically controlled machine tool, wherein the workpiece is mounted on a grindstone surface of a rotating grinding wheel. Grinding resistance when trying to grind while feeding in the radial direction of the car is sequentially measured at a plurality of trial positions , and a direction in which the grinding resistance is small is determined based on the measurement, and the grinding resistance on the grinding wheel surface of the grinding wheel is determined. The lower one It is characterized in carrying out the grinding of the normal cut surface while feeding the workpiece.

本発明によれば、宝石類の結晶の方向性に起因する研削抵抗の大きな方向を避けて、研削抵抗の小さい方向に送りながら宝石類のカット面を研削することができ、熟練した職人の技に代替するＮＣ化した工程により連続して効率良く、設計通りに精密に加工することができる。 According to the present invention, it is possible to grind the cut surface of jewelry while avoiding the direction of large grinding resistance due to the direction of the crystal of the jewelry, and feeding it in the direction of small grinding resistance. It is possible to perform machining efficiently and continuously as designed by the NC process instead of.

以下、本発明による宝石類の研削加工方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of a jewelry grinding method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本実施形態による宝石類の加工方法を実施するのに用いる加工装置の側面図で、図２は同加工装置の平面図である。図１、図２において、参照番号１０は、加工装置の全体を示す。参照番号１２は、ベッドを示している。この加工装置１０は、テーブル１４、コラム１５、サドル１６、ワーク保持軸１８、砥石回転装置２０などから構成されている。 FIG. 1 is a side view of a processing apparatus used to implement the jewelry processing method according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the processing apparatus. 1 and 2, reference numeral 10 indicates the entire processing apparatus. Reference numeral 12 indicates a bed. The processing apparatus 10 includes a table 14, a column 15, a saddle 16, a work holding shaft 18, a grindstone rotating device 20, and the like.

ベッド１２の上面には、砥石回転装置２０とテーブル台２１が設置されている。砥石回転装置２０は、砥石車２２を備えている。この加工装置１０では、砥石車２２を基準にしてこの砥石車２２に対して接近しあるいは離れる方向がＺ軸の方向で、Ｚ軸の方向に直交する方向であって砥石車２２に対して並行する方向がＸ軸で、鉛直方向がＹ軸である。 A grindstone rotating device 20 and a table base 21 are installed on the upper surface of the bed 12. The grinding wheel rotating device 20 includes a grinding wheel 22. In this processing apparatus 10, the direction toward or away from the grinding wheel 22 with respect to the grinding wheel 22 is the Z-axis direction, the direction orthogonal to the Z-axis direction and parallel to the grinding wheel 22. The direction to do is the X axis, and the vertical direction is the Y axis.

テーブル台２１の上面には、Ｘ軸方向と平行に延びるＸ軸案内２３ａ、２３ｂが敷設され、テーブル１４は、このＸ軸案内２３ａ、２３ｂに案内されて移動することができる。そしてテーブル１４の上には、Ｚ軸方向と平行に延びるＺ軸案内２４ａ、２４ｂが敷設されており、テーブル１４に設置されているコラム１５は、Ｚ軸案内２４ａ、２４ｂに沿って移動するようになっている。このコラム１５の正面には、Ｙ軸案内２５ａ、２５ｂを介してサドル１６が鉛直方向に移動可能に取り付けられている。参照番号２６は、テーブル１４を送るボールねじ機構を駆動するＸ軸サーボモータを示し、参照番号２７がコラム１５を送るボールねじ機構を駆動するＺ軸サーボモータを示し、参照番号２８はサドル１６を送るボールねじ機構を駆動するＹ軸サーボモータである。 X-axis guides 23a and 23b extending in parallel with the X-axis direction are laid on the upper surface of the table base 21, and the table 14 can be guided and moved by the X-axis guides 23a and 23b. On the table 14, Z-axis guides 24a and 24b extending in parallel with the Z-axis direction are laid, and the column 15 installed on the table 14 moves along the Z-axis guides 24a and 24b. It has become. A saddle 16 is attached to the front of the column 15 via Y-axis guides 25a and 25b so as to be movable in the vertical direction. Reference numeral 26 indicates an X-axis servo motor that drives a ball screw mechanism that feeds the table 14, reference numeral 27 indicates a Z-axis servo motor that drives the ball screw mechanism that feeds the column 15, and reference numeral 28 indicates the saddle 16. This is a Y-axis servo motor that drives a ball screw mechanism to be fed.

サドル１６には、研削対象のダイヤモンドを保持するチャック部３０を有するワーク保持軸１８が取り付けられており、次に、このワーク保持軸１８について説明する。 The saddle 16 is provided with a work holding shaft 18 having a chuck portion 30 for holding diamond to be ground. Next, the work holding shaft 18 will be described.

図３は、ワーク保持軸１８の側面を示す図で、図４はワーク保持軸１８の旋回軸部の断面を示す図である。
研削対象のワークとしてダイヤモンドを参照番号６０で示す。ダイヤモンド６０は、チャック部３０の先端部において着脱可能に保持される。このチャック部３０は、ダイヤモンド６０のカット面を割り出す割出手段を構成するカービックカップリング３２（米国グリーソン社の登録商標）と同軸に連結されている。このカービックカップリング３２は、一周３６０°を３２分割して割り出すことができる。図４に示すように、このカービックカップリング３２は、エアシリンダ３３にエアが供給されピストン３３ａが下がると、クランプが外れカービックカップリング３２の下半分とともチャック部３０を１／３２周分毎に手動で割り出すことができるようになっている。チャック部３０の先端ではダイヤモンド６０が強固に保持されるようになっている。ダイヤモンド６０の保持は圧入方式によっている。 FIG. 3 is a view showing a side surface of the work holding shaft 18, and FIG.
A diamond is denoted by reference numeral 60 as a workpiece to be ground. The diamond 60 is detachably held at the tip of the chuck portion 30. The chuck portion 30 is coaxially connected to a Kirbic coupling 32 (registered trademark of US Gleason Co., Ltd.) constituting indexing means for indexing the cut surface of the diamond 60. The Kirvic coupling 32 can be divided into 360 degrees and divided into 32 parts. As shown in FIG. 4, when the air cylinder 33 is supplied with air and the piston 33 is lowered, the curb coupling 32 is released from the clamp and moves the chuck part 30 together with the lower half of the carbic coupling 32 1/32 times. It can be manually determined every minute. The diamond 60 is firmly held at the tip of the chuck portion 30. The diamond 60 is held by a press-fitting method.

図４において、参照番号３４は、ワーク保持軸１８の旋回軸を示しており、この旋回軸３４は、Ｘ軸の方向と平行である。サドル１６には、ブラケット３５が取り付けられ、このブラケット３５には、支持ブロック３６が固着されている。この支持ブロック３６の内側にはベアリング３７が取り付けられており、このベアリング３７によって旋回軸３４は回動可能に支承されている。旋回軸３４には、Ｕ字形の継手部材３８が取り付けられており、シリンダ６５の上端部は、この継手部材３８に固定されている。したがって、継手部材３８、エアシリンダ３３、カービックカップリング３２、チャック部３０から構成されるワーク保持軸１８は、一体として旋回軸３４を中心にＹ−Ｚ平面内を旋回できるようになっている。この旋回運動の制御軸がＡ軸である。 In FIG. 4, reference numeral 34 indicates a turning axis of the work holding shaft 18, and this turning axis 34 is parallel to the direction of the X axis. A bracket 35 is attached to the saddle 16, and a support block 36 is fixed to the bracket 35. A bearing 37 is attached to the inside of the support block 36, and the pivot shaft 34 is rotatably supported by the bearing 37. A U-shaped joint member 38 is attached to the pivot shaft 34, and the upper end portion of the cylinder 65 is fixed to the joint member 38. Therefore, the work holding shaft 18 constituted by the joint member 38, the air cylinder 33, the carbide coupling 32, and the chuck portion 30 can be swung in the YZ plane around the swivel shaft 34 as a unit. . The control axis of this turning motion is the A axis.

図４において、参照番号４０は、旋回軸３４と接続されているＡ軸サーボモータを示している。ロータリエンコーダを内蔵しているＡ軸サーボモータ４０の本体は、支持ブロック３６に固定された枠体４１に取り付けられ、Ａ軸サーボモータ４０の回転軸４０ａは、接手３９を介して旋回軸３４と連結されている。 In FIG. 4, reference numeral 40 indicates an A-axis servomotor connected to the turning shaft 34. The main body of the A-axis servomotor 40 incorporating the rotary encoder is attached to a frame 41 fixed to the support block 36, and the rotary shaft 40 a of the A-axis servomotor 40 is connected to the turning shaft 34 via a joint 39. It is connected.

次に、図１、図２において、砥石回転装置２０について説明する。
円盤状の砥石車２２は、同軸に砥石軸４２が連結されており、砥石軸４２が回転すると、砥石車２２は、水平面（Ｘ−Ｚ平面）内を回転することができる。図２に示されるように、砥石車２２の上面には、円環形の砥石４３が固着されている。この砥石４３には、ダイヤモンドの粉が混入させてある。 Next, the grindstone rotating device 20 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The disc-shaped grinding wheel 22 has a grinding wheel shaft 42 coaxially connected thereto, and when the grinding wheel shaft 42 rotates, the grinding wheel 22 can rotate in a horizontal plane (XZ plane). As shown in FIG. 2, an annular grindstone 43 is fixed to the upper surface of the grinding wheel 22. This grindstone 43 is mixed with diamond powder.

図１において、参照番号５０は、数値制御装置を示している。この実施形態では、加工装置１０をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸の４軸制御の数値制御工作機械として構成している。 In FIG. 1, reference numeral 50 indicates a numerical controller. In this embodiment, the machining apparatus 10 is configured as a numerically controlled machine tool for four-axis control of the X axis, Y axis, Z axis, and A axis.

この数値制御装置５０は、宝石類の研削に係る加工プログラムを解析して演算した指令をサーボドライブユニット５２に送り、このサーボドライブユニット５２は、その指令に基づいて、Ｘ軸サーボモータ２６、Ｚ軸サーボモータ２７、Ｙ軸サーボモータ２８、Ａ軸サーボモータ４０を制御する。位置等をフィードバック制御する制御ループについては、図示が省略されている。 The numerical control device 50 sends a command calculated by analyzing a processing program relating to jewelry grinding to the servo drive unit 52. The servo drive unit 52, based on the command, sends an X-axis servo motor 26, a Z-axis servo. The motor 27, the Y-axis servo motor 28, and the A-axis servo motor 40 are controlled. The control loop for feedback control of the position and the like is not shown.

また、砥石回転装置２０の砥石軸４２は、ケース４１の内部に設けられている砥石モータ４４によって駆動される。この砥石モータ４４は、数値制御装置５０から指令された回転速度で回転する。また砥石モータ４５を流れる電流の値は電流計４５により検出され、検出した電流値のデータは、パソコン４６に取り込まれる。数値制御装置５０は、試行研削をしたときの位置のデータをパソコン４６に転送する。後述するように、このパソコン４６では、砥石車２２上での研削抵抗を測定するのに必要なデータの処理が行なわれる。 Further, the grindstone shaft 42 of the grindstone rotating device 20 is driven by a grindstone motor 44 provided inside the case 41. The grindstone motor 44 rotates at a rotational speed commanded from the numerical controller 50. The value of the current flowing through the grinding wheel motor 45 is detected by an ammeter 45, and the detected current value data is taken into the personal computer 46. The numerical controller 50 transfers the position data when trial grinding is performed to the personal computer 46. As will be described later, the personal computer 46 processes data necessary for measuring the grinding resistance on the grinding wheel 22.

次に、以上のような加工装置を用いて行う研削加工方法について、ダイヤモンドのカット面の研削加工を例に取り上げて説明する。 Next, a grinding method performed using the above processing apparatus will be described taking the grinding of a diamond cut surface as an example.

本実施形態では、ダイヤモンドのブリリアントカットの構造的な特徴をうまく利用して数値制御による研削加工を行うため、まず、ダイヤモンドのブリリアントカットの研削対象の各カット面について説明する。 In this embodiment, in order to perform grinding by numerical control by making good use of the structural features of the brilliant cut of diamond, first, each cut surface to be ground of the brilliant cut of diamond will be described.

研削対象のダイヤモンド６０は、図９に示した５８面体カットのブリリアントカットのダイヤモンドである。図１０は、同じくブリリアントカットをクラウン１の方からみた平面図であり、図１１は、ダイヤモンドのブリリアントカットをパビリオン２の方からみた平面図である。 The diamond 60 to be ground is a brilliant-cut diamond having a 58-sided shape shown in FIG. FIG. 10 is a plan view of the brilliant cut as seen from the crown 1, and FIG. 11 is a plan view of the brilliant cut of diamond as seen from the pavilion 2.

ダイヤモンドのブリリアントカットは、テーブル４の中心からキューレット６を通る軸線が回転対称軸１００である。クラウン１のカット面は３２面、パビリオン２には２４面のカット面があり、テーブル４のカット面が１面、キューレット６のカット面が１面で、合計５８面である。 In the brilliant cut of diamond, the axis passing through the curette 6 from the center of the table 4 is a rotationally symmetric axis 100. The crown 1 has 32 cut surfaces, the pavilion 2 has 24 cut surfaces, the table 4 has 1 cut surface, and the curette 6 has 1 cut surface, for a total of 58 surfaces.

図１０に示すように、ブリリアントカットのクラウン１のカット面は、その形および配置から区別すると、カット面ａ、カット面ｂ、カット面ｃ、カット面ｄの四種類のカット面からなっていることがわかる。このうち、カット面ａは、クラウン１の外周に配列しており回転対称軸１００に関して４５°ずつ対称に８面ある。カット面ｂは、同じくカット面ａに隣接するようにして回転対称軸１００に関して４５°ずつ対称に８面ある。カット面ｃは、カット面ａとカット面ｂの間に回転対称軸１００に関して４５°ずつ８面ある。カット面ｄは、隣り合うカット面ｃの間に回転対称軸１００に関して４５°ずつ８面がある。したがって、ブリリアントカットのクラウン１のカット面については、回転対称軸１００についてカット面ａ〜ｄのそれぞれの種類毎に４５°ずつ回すことで割り出すことができる。 As shown in FIG. 10, the cut surface of the brilliant-cut crown 1 is made up of four types of cut surfaces: a cut surface a, a cut surface b, a cut surface c, and a cut surface d, as distinguished from its shape and arrangement. I understand that. Among them, the cut surfaces a are arranged on the outer periphery of the crown 1 and there are eight planes symmetrically by 45 ° with respect to the rotational symmetry axis 100. There are eight cut surfaces b symmetrically with respect to the rotational symmetry axis 100 by 45 ° so as to be adjacent to the cut surface a. The cut surface c has eight surfaces of 45 ° with respect to the rotational symmetry axis 100 between the cut surface a and the cut surface b. The cut surface d has eight surfaces of 45 ° with respect to the rotational symmetry axis 100 between the adjacent cut surfaces c. Therefore, the cut surface of the brilliant-cut crown 1 can be determined by rotating the rotational symmetry axis 100 by 45 ° for each type of the cut surfaces a to d.

次に、図１１において、ブリリアントカットのパビリオン２のカット面についてみると、パビリオン２では、カット面ｅ、カット面ｆ、カット面ｇの三種類のカット面からなる、各カット面ｅ〜ｇはそれぞれ８面ずつ回転対称軸１００に関して４５°ずつ対称である。したがって、パビリオン２のカット面についても、回転対称軸１００について種類毎に４５°ずつ回すことで割り出すことができる。 Next, in FIG. 11, regarding the cut surface of the brilliant-cut pavilion 2, the pavilion 2 includes three types of cut surfaces e, g, f, and g. Each of the eight planes is symmetric about 45 ° with respect to the rotational symmetry axis 100. Therefore, the cut surface of the pavilion 2 can also be determined by rotating the rotational symmetry axis 100 by 45 ° for each type.

ここで、ダイヤモンド６０のパビリオン２（クラウン１の各カット面ａ〜ｄについても同様である）の研削では、図６において、カット面ｅを研削する場合と、カット面ｆを研削する場合、カット面ｇを研削する場合とで、各カット面ｅ〜ｇを砥石４３の表面に平行にしたときのワーク保持軸１８の旋回角度θはそれぞれ異なる（本明細書において、ダイヤモンドのカット面に合わせてワーク保持軸１８の旋回角度を合わせることをカット面角度の設定と定義する）。 Here, in the grinding of the pavilion 2 of the diamond 60 (the same applies to each of the cut surfaces a to d of the crown 1), in FIG. 6, when the cut surface e is ground and when the cut surface f is ground, the cutting is performed. The turning angle θ of the work holding shaft 18 when the cut surfaces e to g are made parallel to the surface of the grindstone 43 differs depending on whether the surface g is ground (in this specification, according to the diamond cut surface). Matching the turning angle of the workpiece holding shaft 18 is defined as setting the cut surface angle).

したがって、カット面ｅ〜ｇのいずれを研削するかによって、ワーク保持軸１８の旋回角度θが変わってくると、当然、ダイヤモンド６０のＺ軸上の位置が変わってくることになるが、あらかじめダイヤモンド６０のブリリアントカットの設計データに基づいて、各カット面について旋回角度θ、Ｚ軸上の位置は計算されている。 Therefore, if the turning angle θ of the workpiece holding shaft 18 changes depending on which of the cut surfaces e to g is to be ground, the position of the diamond 60 on the Z axis naturally changes. Based on the design data of 60 brilliant cuts, the turning angle θ and the position on the Z-axis are calculated for each cut surface.

次に、ダイヤモンドを研削するときの研削抵抗を測定するための試行研削について説明する。
ダイヤモンドの結晶には方向性があるので、結晶の方向性が砥石４３からの研削作用を阻害する可能性がある。そこで、実際の研削を始める前に、以下のようにして、砥石４３上の複数の位置で研削を試行して加工負荷を測定し、研削抵抗の小さい方向を確認しておく。ここで、図７は、砥石車２２の砥石４４上での研削試行位置を示し、この実施形態では、４５°づつ対称にＰ1からＰ8まで８箇所ある。 Next, trial grinding for measuring grinding resistance when grinding diamond will be described.
Since the crystal of diamond has directionality, the directionality of the crystal may hinder the grinding action from the grindstone 43. Therefore, before starting the actual grinding, the grinding load is tried at a plurality of positions on the grindstone 43 and the processing load is measured as follows to confirm the direction in which the grinding resistance is small. Here, FIG. 7 shows grinding trial positions on the grinding wheel 44 of the grinding wheel 22, and in this embodiment, there are eight positions from P1 to P8 symmetrically by 45 °.

まず、図５において、ワーク保持軸１８を旋回し、その旋回角度を所望の角度に固定しておく。そして、数値制御装置５０はテーブル１４のＸ軸移動、コラム１５のＺ軸移動を行い、図７における研削位置Ｐ1を最初の試行位置として、ワーク保持軸１８の先端部を砥石４３の中心部に位置決めする。また、Ｙ軸移動を行い、ダイヤモンド６０が研削位置Ｐ1上の所定の位置に位置するようにする。 First, in FIG. 5, the work holding shaft 18 is turned, and the turning angle is fixed to a desired angle. Then, the numerical controller 50 moves the table 14 in the X-axis and the column 15 in the Z-axis. The grinding position P 1 in FIG. 7 is set as the first trial position, and the tip of the workpiece holding shaft 18 is set at the center of the grindstone 43. Position. Further, the Y axis is moved so that the diamond 60 is located at a predetermined position on the grinding position P1.

次に、研削抵抗を測定するために作成したプログラムを実行する。図８は、研削抵抗測定用プログラムによる数値制御装置の処理内容を示すフローチャートである。 Next, a program created for measuring the grinding resistance is executed. FIG. 8 is a flowchart showing the processing contents of the numerical controller by the grinding resistance measurement program.

まず、ワーク保持軸１８を下降させ、ダイヤモンド６０を研削位置に位置決めさせる。数値制御装置５０は、研削加工の試行位置がＰ１〜Ｐ８のいずれであるかを示すデータをパソコン４６に出力する。そして、砥石車２２の半径方向に送りながら所定の速度で切り込み、研削を開始し、砥石モータ４４のモータ電流値の読み取りを開始する（ステップＳ１）。この場合、Ｐ１、Ｐ５はＸ軸方向に、Ｐ３、Ｐ７はＺ軸方向に、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８はＸ−Ｚ軸方向に送ることになる。ダイヤモンド６０が設定したＹ軸位置まで達して、切り込みが終了し、加工位置Ｐ１での一方向についてのモータ電流値測定が終了する（ステップＳ２）。 First, the workpiece holding shaft 18 is lowered and the diamond 60 is positioned at the grinding position. The numerical controller 50 outputs to the personal computer 46 data indicating which of the trial positions for grinding is P1 to P8. Then, cutting is performed at a predetermined speed while feeding in the radial direction of the grinding wheel 22 to start grinding, and reading of the motor current value of the grinding wheel motor 44 is started (step S1). In this case, P1 and P5 are sent in the X-axis direction, P3 and P7 are sent in the Z-axis direction, and P2, P4, P6, and P8 are sent in the X-Z axis direction. The diamond 60 reaches the Y-axis position set, and the cutting is finished, and the motor current value measurement in one direction at the machining position P1 is finished (step S2 ).

こうして加工位置Ｐ1での研削抵抗の測定が終了したら、ステップＳ３からステップＳ４に進んで次の研削位置Ｐ２に移動する。そしてステップＳ１に戻り、研削位置Ｐ2について同じように研削抵抗を測定し、以下、同様に、残りの研削位置Ｐ3〜Ｐ8で砥石車２２の半径方向に送りながら研削試行を行って研削抵抗を測定する。測定した各試行研削箇所Ｐ1〜Ｐ8での研削抵抗のデータは、パソコン４６で処理されてモニタに表示される。 When the measurement of the grinding resistance at the processing position P1 is thus completed, the process proceeds from step S3 to step S4 and moves to the next grinding position P2. Then, the process returns to step S1, and the grinding resistance is measured in the same manner at the grinding position P2. Similarly, the grinding resistance is measured by performing grinding trials while feeding the remaining grinding positions P3 to P8 in the radial direction of the grinding wheel 22. To do. The measured grinding resistance data at each trial grinding point P1 to P8 is processed by the personal computer 46 and displayed on the monitor.

以上の研削試行から、図７において、例えば、研削位置Ｐ1でＸ軸方向に送るときが研削抵抗が小さいというように判定することができる。 From the above grinding trials, it can be determined in FIG. 7 that, for example, when the grinding position P1 is sent in the X-axis direction, the grinding resistance is small.

次に、研削試行により得られた研削抵抗の小さい方向の研削加工プログラムを数値制御装置５０で実行し、ダイヤモンド６０のパビリオン２の研削を下記に示すように半自動で行うことができる。 Next, the grinding program for the direction of small grinding resistance obtained by the grinding trial is executed by the numerical control device 50, and the pavilion 2 of the diamond 60 can be semi-automatically ground as shown below.

まず、加工プログラムを実行すると、テーブル１４、コラム１５、サドル１６が移動し、上述したように、ワーク保持軸１８の先端のダイヤモンド６０は、図７に示す研削位置Ｐ１における研削待機位置に位置決めされる。さらに、本実施形態ではダイヤモンド６０は砥石４３の中心部に位置決めされる。砥石回転装置２０も同時に起動され、砥石車２２は所定の回転数で回転を開始する。 First, when the machining program is executed, the table 14, the column 15, and the saddle 16 are moved, and as described above, the diamond 60 at the tip of the work holding shaft 18 is positioned at the grinding standby position at the grinding position P1 shown in FIG. The Furthermore, in this embodiment, the diamond 60 is positioned at the center of the grindstone 43. The grinding wheel rotating device 20 is also activated at the same time, and the grinding wheel 22 starts to rotate at a predetermined rotational speed.

次いで、ワーク保持軸１８のチャック部３０に保持されているダイヤモンド６０のカット面ｅが砥石４３で研削される位置まで、Ｙ軸移動によりサドル１６が下降する。そして、次のようなＸ軸移動による送りを行う。 Next, the saddle 16 is moved down by the Y-axis movement to a position where the cut surface e of the diamond 60 held by the chuck portion 30 of the workpiece holding shaft 18 is ground by the grindstone 43. Then, feeding by the following X-axis movement is performed.

研削加工の間、砥石車２２は回転しており、ダイヤモンド６０は、機械座標系上でＸ軸方向すなわち砥石車２２の半径方向に砥石４４の幅を横断するように位置（ｊ）から位置（ｉ）の間を往復する。そして、このダイヤモンド６０が１往復する間に、砥石４４の全面がダイヤモンド６０に当たるように、数値制御装置５０で砥石車２２の回転速度およびダイヤモンド６０の送り速度を指令して研削を行う。 During grinding, the grinding wheel 22 is rotating, and the diamond 60 is positioned from the position (j) so as to cross the width of the grinding wheel 44 in the X-axis direction, that is, in the radial direction of the grinding wheel 22 on the machine coordinate system. Go back and forth between i). Then, while the diamond 60 reciprocates once, grinding is performed by instructing the rotational speed of the grinding wheel 22 and the feed speed of the diamond 60 by the numerical controller 50 so that the entire surface of the grindstone 44 contacts the diamond 60.

以後、ダイヤモンド６０は、そのカット面ｅが砥石４３の表面に接触しながら砥石４３を幅方向に横断するようにＸ軸方向に往復し、１往復する間に砥石４３の全面がダイヤモンド６０にあたるようになる。そして、この往復動を続けながら微少な切り込み量Δｙだけサドル１６を下降させることで、最初の面のカット面ｅを研削することができる。 Thereafter, the diamond 60 reciprocates in the X-axis direction so that the cut surface e contacts the surface of the grindstone 43 so as to cross the grindstone 43 in the width direction, and the entire surface of the grindstone 43 hits the diamond 60 during one reciprocation. become. Then, the cut surface e of the first surface can be ground by lowering the saddle 16 by a minute cutting amount Δy while continuing this reciprocation.

以上のようなＸ軸方向の送りは、研削抵抗の少ない送り方向に相当するので、研削の効率を高めることができる。しかも、ダイヤモンド６０は砥石車２２の砥石４３に一様に当たるようになるので、片減り並びに片減りに起因する精度低下を未然に防ぐことができる。 Since the feed in the X-axis direction as described above corresponds to a feed direction with a small grinding resistance, the grinding efficiency can be increased. In addition, since the diamond 60 comes into contact with the grinding wheel 43 of the grinding wheel 22 uniformly, it is possible to prevent a decrease in accuracy due to the reduction of the piece and the reduction of the piece.

次に、図７に示すように、研削位置Ｐ4での試行研削により、ここが研削抵抗の小さい方向であるとわかったときには、Ｚ軸とＸ軸の合成送りにより、砥石４３の内側の位置（ｊ’）から外側の位置（ｉ’）の間を往復させ、同じようにして、ダイヤモンド６０が１往復する間に、砥石４３の全面がダイヤモンド６０に当たるように、数値制御装置５０で砥石車２２の回転速度およびダイヤモンド６０の送り速度を指令して研削を行えばよい。 Next, as shown in FIG. 7, when trial grinding at the grinding position P4 reveals that this is the direction in which the grinding resistance is small, the position inside the grindstone 43 (by the combined feed of the Z axis and the X axis ( j ′) is moved back and forth between the outer positions (i ′), and the grinding wheel 22 is moved by the numerical controller 50 so that the entire surface of the grindstone 43 hits the diamond 60 while the diamond 60 reciprocates once. Grinding may be performed by instructing the rotation speed and the feed speed of the diamond 60.

こうして最初の面のカット面ｅの研削が終了したら、サドル１６とともにワーク保持軸１８は待機位置まで上昇し、ダイヤモンド６０は砥石４３から逃げる。 When the grinding of the cut surface e of the first surface is thus completed, the workpiece holding shaft 18 rises to the standby position together with the saddle 16, and the diamond 60 escapes from the grindstone 43.

その後、カービックカップリング３２のエアシリンダ３３にエアを供給して、手動でチャック部３０を１／８回転だけ回すと、研削の終わった面の次のカット面ｅの面が砥石４３の表面と平行になり次のカット面を割出を行うことができる。そして、エアをオフにしてカービックカップリング３２を固定する。その後、最初のカット面と同じ動作がカット面ｅの全８面について繰り返される。 After that, when air is supplied to the air cylinder 33 of the Carbic coupling 32 and the chuck portion 30 is manually turned by 1/8 rotation, the surface of the grindstone 43 is the next cut surface e after the ground surface. And the next cut surface can be indexed. Then, the air is turned off to fix the Kirvic coupling 32. Thereafter, the same operation as the first cut surface is repeated for all eight cut surfaces e.

このようにしてダイヤモンド６０のカット面ｅの全８面の研削が終了したら、再度、サドル１６とともにワーク保持軸１８は待機位置まで上昇する。そして、パビリオン２のカット面ｆに対応する旋回角度の指令に基づいてＡ軸サーボモータ４０が制御され、カット面ｆのうち最初の面が砥石２２の表面と平行になるように、ワーク保持軸１８が旋回する。以下、カット面ｅの場合と同様にカット面ｆの全８面について研削とカット面割出を繰り返して行えばよい。 When the grinding of all eight cut surfaces e of the diamond 60 is completed in this way, the workpiece holding shaft 18 is raised to the standby position together with the saddle 16 again. Then, the A-axis servomotor 40 is controlled based on the turning angle command corresponding to the cut surface f of the pavilion 2, and the workpiece holding shaft is set so that the first surface of the cut surface f is parallel to the surface of the grindstone 22. 18 turns. Hereinafter, as in the case of the cut surface e, grinding and cut surface indexing may be repeated for all eight cut surfaces f.

ダイヤモンド６０のパビリオン２において、残ったカット面ｇの研削についても、同様であり、説明の繰り返しを避けるために説明は省略する。また、ダイヤモンド６０のクラウン１の各カット面ａ〜ｄについても、ワーク保持軸１８のチャック部３０の先端からクラウン１が突き出るように図６とは逆向きにダイヤモンド６０を保持し、パビリオン２と全く同じようにして研削することができる。 The same applies to the grinding of the remaining cut surface g in the pavilion 2 of the diamond 60, and the description is omitted to avoid repeated description. Further, with respect to each of the cut surfaces a to d of the crown 1 of the diamond 60, the diamond 60 is held in the direction opposite to FIG. 6 so that the crown 1 protrudes from the tip of the chuck portion 30 of the workpiece holding shaft 18. Grinding can be done in exactly the same way.

以上のように本実施形態によれば、研削抵抗の小さな方向を見極めて上で、ＮＣ化による半自動化した工程によりダイヤモンドのブリリアントカットの一つ一つのカット面を正確に割り出しながら、連続して効率良く、設計通りに精密に研削することができる。 As described above, according to the present embodiment, the direction in which the grinding resistance is small is determined, and each brilliant cut surface of the diamond is accurately determined by a semi-automated process by NC conversion. It can be ground efficiently and precisely as designed.

以上、本発明による宝石類の研削加工方法について、好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明が適用可能な加工対象は、ダイヤモンドに限定されるものでなく、多面体の回転対称軸に関して対称なカット面をもつカット構造を有するものであれば、ルビー、サファイヤをはじめとする各種の宝石類に適用することが可能である。また、本発明は、宝石類の研磨にも研削と同様に行うことができる。さらに、本発明は、宝石としての美的価値を高めるカット面の加工に特に利用価値が高いため、便宜上宝石類の加工方法として発明の内容を記述しているが、本発明は、工業用ダイヤモンドの加工にも適用できることはもちろんである。 As described above, the method for grinding a jewelry according to the present invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, the object to which the present invention can be applied is not limited to diamond, but is symmetrical with respect to the rotational symmetry axis of the polyhedron. As long as it has a cut structure with a simple cut surface, it can be applied to various kinds of jewelry such as ruby and sapphire. In addition, the present invention can be performed in the same manner as grinding for polishing jewelry. Furthermore, since the present invention is particularly useful for processing a cut surface that enhances the aesthetic value as a gemstone, the contents of the invention are described as a method for processing a jewelry for the sake of convenience. Of course, it can also be applied to processing.

また、本発明は、ダイヤモンドのカット面を割り出す割出手段を自動化することにより、全自動の加工装置としたものにも適用できることはもちろんである。 The present invention can also be applied to a fully automatic processing apparatus by automating the indexing means for determining the diamond cut surface.

本発明による宝石類の研削加工方法を実施するための研削装置の側面図。The side view of the grinding apparatus for enforcing the jewelry grinding method by this invention. 同研削装置の平面図。The top view of the grinding device. 同研削装置の備えるワーク保持軸を示す側面面図。The side view which shows the workpiece | work holding shaft with which the grinding device is provided. 同ワーク保持軸の旋回軸部を示す一部切り欠き側面図。The partially notched side view which shows the turning axis | shaft part of the workpiece holding shaft. 同ワーク保持軸が研削待機位置に旋回した状態の側面図。The side view of the state in which the workpiece | work holding shaft turned to the grinding standby position. 本発明の宝石類研削加工方法の一実施形態によるダイヤモンドのブリリアントカットの研磨を示す説明図。Explanatory drawing which shows grinding | polishing of the brilliant cut of the diamond by one Embodiment of the jewelry grinding method of this invention. 砥石車に対するダイヤモンドの加工位置を示す図。The figure which shows the processing position of the diamond with respect to a grinding wheel. 試行研削中の研削抵抗測定のフローチャート。Flow chart of grinding resistance measurement during trial grinding. ダイヤモンドのブリリアントカットの説明図。Explanatory drawing of brilliant cut of diamond. ダイヤモンドのブリリアントカットをクラウンの方からみた平面図。A plan view of a brilliant diamond cut from the crown. ダイヤモンドのブリリアントカットをパビリオンの方からみた平面図。The top view which looked at the brilliant cut of diamond from the direction of the pavilion.

符号の説明Explanation of symbols

１クラウン
２パビリオン
３ガードル
５ベゼル
６キューレット
１２ベッド
１４テーブル
１５コラム
１６サドル
１８ワーク保持軸
２０砥石回転装置
２２砥石車
２６Ｘ軸サーボモータ
２７Ｚ軸サーボモータ
２８Ｙ軸サーボモータ
３０チャック部
３２カービックカップリング（割出手段）
３４旋回軸
４０Ａ軸サーボモータ
４２砥石軸
６０ワーク（ダイヤモンド）
１００回転対称軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crown 2 Pavilion 3 Girdle 5 Bezel 6 Curette 12 Bed 14 Table 15 Column 16 Saddle 18 Work holding shaft 20 Grinding wheel rotating device 22 Grinding wheel 26 X-axis servo motor 27 Z-axis servo motor 28 Y-axis servo motor 30 Chuck part 32 Car Big coupling (indexing means)
34 Rotating shaft 40 A-axis servo motor 42 Grinding wheel shaft 60 Workpiece (diamond)
100 rotational symmetry axis

Claims

円盤状の砥石車と、この砥石車を水平面内で回転させる砥石軸を有する砥石回転装置と、ベッド上をＸ軸方向に移動するテーブルと、前記テーブル上をＺ軸方向に移動するコラムと、前記コラムの案内に沿って鉛直のＹ軸方向に移動するサドルと、チャック部に保持されるワークである宝石類のカット面を割り出す割出手段を有し前記サドルに旋回軸を介して取り付けられたワーク保持軸と、を備えた数値制御工作機械を用いて行う研削加工方法であって、
回転する砥石車の砥石面で前記ワークを前記砥石車の半径方向に送りながら研削を試行するときの研削抵抗を複数の試行位置について順次測定し、
前記測定に基づいて研削抵抗の小さな方向を判定し、
前記砥石車の砥石面上で研削抵抗の低い方向にワークを送りながらカット面の正規の研削を行うことを特徴とする宝石類の研削加工方法。 A disc-shaped grinding wheel, a grinding wheel rotating device having a grinding wheel shaft that rotates the grinding wheel in a horizontal plane, a table that moves on the bed in the X-axis direction, a column that moves on the table in the Z-axis direction, The saddle has a saddle that moves in the vertical Y-axis direction along the guide of the column, and indexing means for indexing a cut surface of jewelry that is a work held by the chuck portion, and is attached to the saddle via a pivot shaft. A grinding method performed using a numerically controlled machine tool provided with a workpiece holding shaft,
Sequentially measuring a plurality of trial positions grinding resistance when attempting to grind while feeding the workpiece in the radial direction of the grinding wheel in the grinding wheel surface of the rotating grinding wheel,
Determine the direction of small grinding resistance based on the measurement,
A method for grinding jewelry, characterized in that regular grinding of a cut surface is performed while feeding a workpiece in a direction of low grinding resistance on a grinding wheel surface of the grinding wheel.

正規の研削では、研削抵抗の小さな方向と一致する前記砥石車の半径方向にワークを送り、ワークが砥石幅を横断して１往復する間に、砥石全面がワークに当たるような砥石回転数と送り速度で研削することを特徴とする請求項１に記載の宝石類の研削加工方法。 In regular grinding, the workpiece is fed in the radial direction of the grinding wheel, which coincides with the direction of small grinding resistance, and the grinding wheel rotation speed and feed so that the entire surface of the grinding wheel hits the workpiece while the workpiece makes one reciprocation across the grinding wheel width. The method for grinding a jewelry according to claim 1, wherein grinding is performed at a speed.

前記ワークは、５８面体カット構造のダイヤモンドであることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかの項に記載の宝石類の研削加工方法。 The method for grinding a jewelry according to any one of claims 1 to 2, wherein the workpiece is a diamond having a 58-hedron cut structure.