Главная / Разное / Измерение различных видов радиуса овальных и сферических кабошонов с применением сферометра

Измерение различных видов радиуса овальных и сферических кабошонов с применением сферометра

Цель работы: Измерить радиусы кривизны кабошонов. Сделать заключение о годности.

Оборудование

1. Сферометр ИЗС-7 – 1 шт.

2. Комплект установочных колец – 1 шт.

3. Плоская стеклянная пластина – 1 шт.

4. Набор кабошонов – 1 шт.

Общие положения

Самый древний способ огранки, который используется и в наше время, — придание камню округлой формы, известной под названием кабошон. Это слово образовалось от французского слова, которое в свою очередь произошло от латинского cabo – голова. Этот стиль долгое время пользовался преимуществом при обработке такие камней, как изумруд, рубин, сапфир и гранат; в настоящее время эти камни не обрабатываются в виде кабошона; эта форма используется лишь при обработке «кошачьего глаза», звездчатых камней и главным образом непрозрачных и полупрозрачных камней и камней с каким-либо дефектами.

Кабошоны могут быть трех различных типов с постепенным переходом от одного к другому. Первый тип – выпуклый кабошон. обе поверхности камня, верхняя и нижняя, изогнуты, причем кривизна имеет одинаковый знак, хотя ее величина может значительно меняться.

При уплощении менее выпуклой стороны выпуклый кабошон переходит во второй тип– простой кабошон, у которого нижняя поверхность плоская. Плоская сторона у камня, обработанного простым кабошоном, всегда расположена внизу.

При смене знака кривизны нижней поверхности простой кабошон переходит в кабошон третьего типа – выпукло-вогнутый кабошон; при этом в камне снизу делается выемка, а от рундиста знак кривизны резко меняется. В выемку часто помещают кусочек станиоля (оловянной фольги), для того чтобы усилить отражение света и таким образом увеличить цветовой эффект.

В массовом производстве украшений из поделочных камней генных кабошонов, используются чертежи с указанными допусками, т. к. на каждой стадии обработки необходимо контролировать заданный радиус кривизны. Его контролируют с помощью сферометра. Существуют драгоценные, полудрагоценные, поделочные и другие камни.

К поделочным относятся полупросвечивающиеся, часто не прозрачные минеральные горные породы с цветными включениями. Такие камни всегда использовались для изготовления ваз, панно. В последние годы широко применяются также и при изготовлении ювелирных украшений.

АГАТ – слоистый, является самой разнообразной окраской разновидности халцедона: может быть как просвечивающимся, так и непрозрачными, блеск – восковой. Различают кольцевые (глазчатые), пейзажные, полосчатые агаты. Окраска создается чередованием слоев серо-голубого, белого, красного, желтого, бурого и других цветов. Гранится в основном в кабошоны. Вставляются в золотые ювелирные украшения, из него вырезают бусы, кольца, браслеты, серьги, кулоны.

ОНИКС – слоистая очень контрастная по цвету разновидность халцедона с сочетаниями полос черного и белого, красного и белого, белого и серого и сиреневого цвета. Применяется как самостоятельно, так и в сочетании с литоллом при изготовлении браслетов, брошей, запонок, колец, серег, бус, кулонов.

ЛАЗУРИТ – лазурный, голубой камень, непрозрачный. Со стеклянным матовым песком. Цвет нежно-голубой, зеленовато-синий, густо-синий, васильково-синий, фиолетово-синий. Гранится кабошонами и пластинами. Применяется самостоятельно и в сочетании чаще всего с серебром, реже с золотом для изготовления бус, колец, брошей, серег, кулонов, браслетов, запонок.

ЖАДЕИТ – минерал из группы пироксина белого, серого, зеленого, изумрудно-зеленого, иногда черного, розового, бурого, красного, желтого, фиолетового, синего цвета. Долгое время ювелиры не отличали его по внешним признакам от нефрита. Используется в сочетании с металлами и самостоятельно. Из жадеита изготавливают бусы, кольца, серьги, кулоны, броши, браслеты.

НЕФРИТ – высокопрочный, вязкий с хорошей просвечиваемостью, мягким блеском камень, изумрудно-зеленый, зеленый, яблочно и травенисто-зеленый и желтовато-белый. Используется также как жадеит.

СЕРДОЛИК — бледно-розовая, желто-красная, оранжевая, оранжево-красная, красно-коричневая разновидность халцедона. Имеет прозрачные и непрозрачные участки. Гранится кабошоном. Вставляется в золотые украшения, идет на изготовление бус.

РОДОНИТ – алого, малинового, розового цвета камень, как правило непрозрачный, иногда просвечивающийся, многоцветный. Хорошо полируется, легко обрабатывается, гранится кабошоном и пластинами. Вставляется в ювелирные украшения из серебра и золота. Как самоцветный материал применяется для изготовления бус, колец, брошей, браслетов, кулонов.

ЧАРОИТ – яркой окраски от коричневого и нежно-сиреневого до густо искрящегося фиолетового цвета, прочный, плотный, вязкий, непрозрачный камень со стеклянным блеском шелковистым отливом. Гранится кабошоном и пластинами. Используется в качестве вставок в отдельных видах ювелирных украшений.

АМАЗОНИТ – ярко-зеленый или голубовато-зеленый с частичными белыми прожилками, непрозрачный камень. Применяется для изготовление бус, браслетов, колец, вставок в ювелирные украшения из недрагоценных металлов.

ОБСИДИАНТ – природное вулканическое стекло черного, зеленого, бурого, кирпично-красного, серого цвета. Благодаря наличию в них газовых включений. Отдельные образцы обсидиана обладают переливчатым, шелковистым, серебристо-перламутровым, золотистым блеском. Используется в качестве ограненных вставок в отдельных видах ювелирных украшений из золота.

ЯШМА – соединение халцедона и кварца. Непрозрачный с матовым блеском, как правило, многоцветный камень, красный, зеленый, серый, белый. Используется в качестве вставок в ювелирные украшения из серебра и недрагоценных металлов, а также для изготовления бус.

Все поделочные камни широко применяются для изготовления предметов украшения интерьера, различных сувениров, настенных и настольных панно, ваз для цветов, шкатулок, статуэток, подсвечников, письменных приборов, пепельниц, ювелирных медалей, значков. Отдельные образцы агата, оникса, малахита, родонита, жадеита, нефрита, сердолика, лазурита высших сортов ценятся так же, как и полудрагоценные камни.

В основном поделочные камни гранятся как кабошоны.

Кабошон – гладкоотшлифованный выпуклый камень. Кабошон (рис.1) считается огранкой, хотя граней в нем (кроме основания) может и не быть, форма основания кабошона и выпуклости бывает различной. Если огранке подвергают в основном камни прозрачные, то кабошона обрабатывают просвечивающие и непрозрачные. Кабошон усиливает оптические эффекты камня. Если минералу свойственны переливчатость, камни обрабатывают кабошоном.

В кабошонах из непрозрачного материала допускается неполированное основание.

Рисунок.5.1 Кабошоны различной формы

Сферометр

Сферометрами называют приборы, предназначенные для определения радиусов кривизны сферических поверхностей на основе измерения высоты шагового сегмента.

Радиус кривизны при этом может быть найден по формуле (рис.5.2):

, 5

Где — радиус кольца,

— радиус шарика, Рисунок 5.2 Расчетная схема

— стрела прогиба.

На практике измеряемая поверхность устанавливается на 3 шарика, которые закреплены в измерительном кольце под углом 1200 друг к другу.

В случае вогнутой поверхности величину берут со знаком «+», а в случае выпуклой поверхности со знаком «-». Определение радиуса кривизны с помощью сферометра осуществляется путем косвенных измерений, при этом искомое значение величины находят путем известной зависимости между величинами подвергаемыми прямым измерениям.

Средняя квадратическая ошибка измерения радиуса кривизны может быть определена по формуле

,

Где — средние квадратические ошибки измерения соответственно величин R, r, h, s.

Описание прибора

Сферометр предназначен для определения радиусов кривизны выпуклых и вогнутых сферических поверхностей от 10 до 1000 мм. Определение радиусов кривизны сводится к измерению на приборе высоты шарового сегмента в пределах ±15 мм и вычислению радиусов кривизны по формуле.

Конструкция прибора (рис.5.3). Внутри корпуса 2 расположен измерительный стержень 5 с миллиметровой (основной) шкалой, которая под действием груза 1 поднимается и тем самым обеспечивается контакт сферического наконечника с измеряемым изделием.

В верхней части корпуса находится площадка, на которую помещают измерительные кольца 4 (диаметрами: 120, 85, 60, 42, 30, 21, 15 мм) с укрепленными на них 3 шариками. Значения радиусов окружностей проходящих через центры шариков указаны в аттестате прибора. Если вес измеряемого изделия недостаточен, чтобы преодолеть измерительное давление, применяют упор, который прижимает изделие к кольцу. Отсчет по миллиметровой шкале производится с помощью измерительного микроскопа со спиральным окулярным микрометром 6. Для перемещения измерительного стержня служит рычаг – арретир. Шкала освещается осветителем 3.

Отсчет по спиральному окулярному микрометру производится следующим образом. В поле зрения микроскопа одновременно видны 2 – 3 штриха миллиметровой шкалы, неподвижная шкала в десятых долях миллиметра с делениями от 0 до 10, круговая (микронная) шкала в сотых и тысячных долях миллиметра и 11 двойных витков спирали. Маховичком подводят двойной виток спирали так, чтобы миллиметровый штрих, находящийся в зоне двойных витков, оказался точно посередине между линиями витков.

5

Рисунок.5.3 Схема сферометра

Отсчет по спиральному окулярному микрометру производят следующим образом. В поле зрения микроскопа (рис.5.4) одновременно видны два-три штриха миллиметровой шкалы (11,12 и 13), неподвижная шкала в десятых долях миллиметра с делением от 0 до 10, круговая (микронная) шкала в сотых и тысячных долях миллиметра и одиннадцать двойных витков спирали. Маховиком подводят двойной виток спирали так, чтобы миллиметровый штрих, находящийся в зоне двойных витков, оказался точно посередине между линиями витка. На рис.3 миллиметровый штрих 12 прошел нулевой штрих шкалы десятых долей миллиметров. Ближайший штрих 13 ещё не дошел до нулевого штриха. Отсчет будет 12 мм плюс отрезок между штрихами 12 и 0, т. е. около 0,3 мм. Сотые и тысячные доли отсчитываются по круговой шкале. Указатель отсчета – стрелка. Цена деления круговой шкалы 0,001 мм.

На рис.3 стрелка прошла деление 72 и часть 73, которую определяют на глаз (она примерно равна 0,5 деления круговой шкалы). Окончательный отсчет будет 12,2725.

5

Рисунок. 5.4 Схема миллиметровой шкалы

Технические характеристики сферометра

Предел измерения радиусов 10-1000 мм

Пределы измерения по шкале 30мм

Цена деления основной шкалы 1 мм

Цена деления спирального окулярного микрометра 0,001 мм

Увеличение микроскопа 620

Относительная погрешность измерения, не более 0,04 %

Задание по работе

Изучить устройство и работу прибора. Провести измерение стрелы прогиба сферических кабошонов (3 шт.). Рассчитать радиусы кривизны сферических поверхностей. Сделать заключение о годности.

Порядок выполнения работы

Установить на сферометр измерительное кольцо, диаметр которого возможно отличается от диаметра измеряемого кабошона меньшим образом. Отвести в нижнее положение измерительный стержень с помощью рычага – арретира. Установить на измерительное кольцо плоскую стеклянную пластинку, опустить рычаг арретира (при этом измерительный наконечник плавно подымаясь, войдет в соприкосновение с пластиной). Произвести отсчет по шкале (повторить измерение 3 – 5 раз). Установить на измерительное кольцо (предварительно установив пластину) кабошоном со сферической поверхностью, произвести 3 – 5 раза измерений. Разность отсчетов по шкале дает величину стрелы прогиба измеряемой сферической поверхности. Вычислить радиус кривизны сферической поверхности по формулам

,

Где — радиус выпуклой поверхности,

— радиус вогнутой поверхности,

— радиус опорного кольца,

— радиус шариков кольца.

Представление результатов измерений

Таблица 5.1 – Результаты измерений

Измерения

Измерения с пластинкой

Величина стрелы изме-

Ряемой поверхности

1

2

3

4

5

Среднее

Значение

Таблица 5.2 – Радиус измерительного кольца, радиус шарика.

Кольца

Радиус шарика

Радиус кольца

1

2

3

4

5

6

7

10,220

5,140

4,324

2,654

2,319

1,267

1,242

60,082

42,462

30,018

22,100

15,132

10,682

7,508

Таблица 5.3 – Радиус кривизны

Измерений

Камня

Радиус кривизны R

1

2

3

4

5

Среднее

Значение

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Средства измерения и их метрологические характеристики.

3. Метрологическая схема измерения.

4. Результаты измерений в виде таблицы.

5. Результаты обработки полученных данных.