KR20030042770A - 자가연마를 이용한 보석의 곡면 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보석원석 또는 보석(이하 보석)을 곡면의 형태로 가공할 수 있도록 하는 방법에 대한 발명으로서, 구체적으로는 볼밀을 사용, 볼밀 모터가 구동되면 캠축이 회전하면서 편심캠에 의해 규칙적인 진동을 평판에 부착된 원통부에 전달하게 되고, 이 원통부 내부에 산화볼과 산화연마제와 함께 보석원석을 넣어 회전, 진동운동을 시키면, 보석의 각진 모서리부가 둥근 곡면의 형태로 가공되며, 아울러 높은 표면조도를 가지는 표면광택을 가질 수 있게 된다.

이러한 보석의 곡면 가공방법은 보석을 보다 다양한 형태와 모양으로 가공할 수 있게 함으로써, 보석의 부가가치를 높이고, 보석원석의 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

자가연마를 이용한 보석의 곡면 가공 방법{Fabrication Method of Curved Surface of Gem with Self-milling}

본 발명은 보석을 가공하는 방법에 관한 것으로서 구체적으로는 보석원석 또는 보석(이하 보석)을 곡면의 형태로 가공할 수 있도록 하는 제조 방법이다.

기존의 다이아몬드, 에메랄드, 사파이어, 루비, 오닉스, 자수정, 백수정, 라피스라주리, 공작석, 호안석, 아케이트, 마소, 산호, 오팔, 비취 등의 천연보석은 경도가 커서 주로 여러 평면을 갖도록 가공하여 반사율을 극대화시키는 대칭형태로 만들어 장신구로서 사용하는 것이 일반적이다.

따라서 전반사를 갖도록 특정의 기하학적 형태에 맞추어 가공하다 보니, 연마에 의하여 천연원석이 많이 소실되는 바 최종보석의 부피가 많이 감소하여 가치가 떨어지는 문제가 있었다. 또한 보석의 가치는 커팅시에 대칭성, 커팅면의 정교함에 따라 결정되므로, 기계적인 3차원적 측정, 반복에 따른 고급 숙련인력이 필요하고, 일반적으로 64면 이상의 평면가공이 요구되므로 공정수가 증가되어 수율이 저하되는 단점도 있었다.

본 발명은 상기한 기존의 천연보석 평면가공의 문제점을 해결하여 보석의 원석을 꽃, 곤충(나비), 나뭇잎, 과일(천연포도 등), 물고기 등의 곡면을 가진 형태로 가공할 수 있도록 함으로써 기존 기하학적 대칭평면가공에 따른 수율저하를 방지하고, 천연보석의 자가연마가공공정에 의해 투입되는 인력을 절감시키면서도 표면광택이 우수한 심미적 형태를 가진 보석요소를 가공하는 것에 그 목적이 있다.

도 1은 제1공정을 거쳐 음각으로 꽃모양이 조각된 디스크형태의 보석의 사시도

도 2는 제2공정을 거쳐 재단된 보석의 정면도

도 3은 볼밀의 개략도

도 4는 볼밀의 원통부의 단면도

도 5는 제3공정을 거쳐 재단된 보석의 정면도

도 6은 자가연마가공 전 보석의 각진 형상을 나타내는 모식도

도 7은 자가연마가공 후 보석의 각진 부분이 곡면으로 연마된 후의 모습을 나타내는 모식도

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 자가연마를 이용한 보석 가공 방법은 (a) 보석을 복수의 평면 형태를 가진 보석으로 재단하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계에서 재단된 보석을 연마제와 연마볼과 혼합하여 진동 및 회전운동을 시키는 단계로 구성하는 것이 바람직하다. 이하 본 발명에 대하여 첨부도면을 참조하여 그바람직한 실시례로서 꽃모양 형태의 자수정을 만드는 자가연마공정을 기술한다.

본 발명은 다음과 같이 복수의 공정에 의하여 행하여 질 수 있다.

제 1공정 : 보석을 직경:두께가 3:1 정도의 디스크 형태(11)로 다이아몬드 회전 절단기를 이용하여 자르고, 여기에 스크라이버를 이용하여 목적하는 형태(12)를 음각으로 조각하여 꽃잎의 겹쳐진 모양 등을 표현한다. 도1은 음각으로 조각된 형태의 천연보석이다.

제2공정 : 음각으로 표시된 형태에 따라 다이아몬드 절단기로 기계적으로 재단한다. 이때 재단면이 겹치는 코너부분(13)은 초음파천공기를 사용하여 미리 구멍을 뚫은 후 다이아몬드 절삭기로 커팅함으로써 재단이 용이하게 할 수 있다. 만들어진 보석원석의 가공된 형태는 도2과 같다.

제3공정 : 제2공정에서 재단된 꽃 보석은 거친 복수의 평면을 갖게 되므로 제3공정에서는 부드러운 곡면으로 가공하기 위하여 거친 평면형태의 보석을 연마제 및 연마볼과 함께 혼합하여 (필요에 따라 완충제로 나무톱밥 또는 나무조각을 함께 넣을 수 있다) 원통부(1)에 투입하고, 진동 및 회전운동을 시키게 된다. 이 때 진동 및 회전운동을 발생시키기 위하여 볼밀을 사용하게 되는데 그 구체적인 구성은 다음과 같다.

볼밀은 도3에 표시된 바와 같이 벨트(8)와 같은 동력전달수단과 모터(7)에 의해 회전구동되는 캠축(2)과 편심캠(3), 복원력을 갖게하는 스프링(5), 가공 중 상하좌우의 진동을 일으키는 평판(3), 그리고 지지대(6)로 구성되어 있다. 모터(7)가 구동되면 캠축(2)이 회전하면서 편심캠(3)에 의해 규칙적인 진동이 발생되고,이는 평판(4)을 거쳐 부착된 원통부(1)에 상하좌우의 진동을 전달한다. 이에 의해 원통부(1) 내부의 연마제와 연마볼을 진동 및 이동시키면서, 잠입된 보석원석과 함께 대류운동과 같은 순환운동을 병행시키게 된다.

도 4는 참조부호 10으로 표시된 부분을 따라 절단한 원통부(1,9)의 단면도이다. 원통부(1,9) 내부에는 제2공정을 거친 보석과 함께 직경 10㎛정도의 경도가 높은 산화크롬, 산화알미늄, 산화세슘, 산화알미늄 등의 연마제와 직경 5∼10mm의 균일한 구형의 Si₃N₄, Al₂O₃연마볼을 넣고, 모터(4)의 구동에 의해 원통부(1)에 상하좌우의 진동을 주면 진동ㆍ회전운동에 의하여 보석원석이 연마제 또는 연마볼과 상호 마찰, 연마됨으로써 3차원적으로 꽃잎의 모서리 부분이 곡면으로 연마된다. 이를 자가연마가공공정이라고 하며, 이 때 편심작용을 일으키는 캠축(2)의 회전속도를 너무 빠르게 하면 보석원석이 파괴될 염려가 있고, 회전속도를 너무 느리게 하면 가공시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지므로 캠축의 회전속도는 30∼300Hz가 적당하고, 보석원석의 파괴방지를 위하여 완충제로 나무조각이나 톱밥을 1/3정도로 투입할 수도 있다.

제4공정 : 연속하여 나무조각 등의 완충제와 직경 1㎛의 산화크롬분말 또는 알루미나 분말의 혼합분말을 함께 다른 원통부(1,9)에 넣고 30∼300Hz의 속도로 24시간 정도 같은 방법으로 가공하면 보석의 전체곡면표면이 모두 ±1㎛의 표면조도로 표면광택을 가지는 곡면형태의 보석이 완성된다.

제5공정 : 반지, 브로우치 등의 귀금속 프레임에 결합이 용이하게 하기 위하여 완성된 보석의 일부분에 초음파 천공기로 직경 1mm의 관통구멍을 뚫을 수도 있다.

결국 본 발명은 도 6에서 보는 바와 같이 보석의 각진 부분을 연마가공하여 도 7에서 보는 바와 같은 곡면의 형태를 갖게 하면서, 아울러 전체곡면표면을 ±1㎛의 표면조도로 표면광택을 갖게 할 수 있다.

이상의 실시예는 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 위의 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 디자인에 따라 위의 실시예 이외의 다양한 실시예를 가질 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 보석원석가공시 곡면으로 가공하는 것을 가능하고, ±1㎛의 표면조도로 표면광택을 갖게 함으로써 ① 보석의 부가가치를 높이고 ② 가공으로 인한 보석원석의 손실을 줄일 수 있으며 ③ 다양한 형태의 보석의 제작이 가능하게 하고 ④ 보석이 윤택한 광택을 가지게 한다.

Claims (6)

1. (a) 보석을 복수의 평면 형태를 가진 보석으로 재단하는 단계; 및

   (b) 상기 (a) 단계에서 재단된 보석을 연마제와 연마볼과 혼합하여 진동 및 회전운동을 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가연마를 이용한 보석의 곡면가공방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 연마제는 산화크롬, 산화알미늄, 산화 세슘 및 산화알미늄 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 자가 연마를 이용한 보석의 곡면 가공 방법
3. 제 1항에 있어서, 상기 연마볼은 직경 5∼10mm의 균일한 구형인 것을 특징으로 하는 자가 연마를 이용한 보석의 곡면 가공 방법
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 연마볼은 Si₃N₄및 Al₂O₃중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 자가 연마를 이용한 보석의 곡면 가공 방법
5. 제 1항에 있어서 편심작용을 일으키는 캠축의 진동조건을 30∼300Hz로 하는 것을 특징으로 하는 보석의 곡면 가공 방법
6. 가공된 보석을 직경 1㎛이하의 산화크롬분말, 알루미나 분말의 혼합분말과 같이 원통부에 넣고 30∼300Hz의 속도로 자가 연마하여, 전체곡면의 표면조도가 ±1㎛인 표면광택을 가지는 것을 특징으로 하는 보석의 미세자가연마방법