技術(shù)創(chuàng)新令寶石更絢麗⁽¹⁾

——記梧州學(xué)院寶石機(jī)械的研發(fā)人陳炳忠

梧州學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓里有一間約20平方米大小的實(shí)驗(yàn)室，室內(nèi)的加工設(shè)備、寶石樣機(jī)和一臺用于圖表設(shè)計的電腦靠著墻壁擺放，實(shí)驗(yàn)室中間的地板上橫七豎八地放著一些正在加工的零部件，幾個人在敲敲打打、又割又鋸地忙碌著。

這就是梧州學(xué)院的廣西高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——“寶石設(shè)計和檢測”的一個工作間，在這里誕生了目前國內(nèi)領(lǐng)先水平的全自動寶石刻磨拋光機(jī)、寶石加工快速粘反石機(jī)、申報了國家發(fā)明4項專利……

這里的主人，就是該研發(fā)項目的帶頭人——陳炳忠高級工程師。在這個窄小、凌亂的地盤里，他興致勃勃地向我們描繪著未來寶石加工業(yè)的宏偉藍(lán)圖：“寶石加工可以開著空調(diào)，一邊喝著六堡茶、一邊手摁遙控器來完成。”他說：“那時候的寶石加工，是由一個中央控制系統(tǒng)來控制所有的機(jī)械，這樣就可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的機(jī)械化生產(chǎn)。”

老師和商人的角色轉(zhuǎn)換

1975年，從廣西大學(xué)機(jī)械系鑄造專業(yè)畢業(yè)的陳炳忠，來到廣播電視大學(xué)梧州分校任教。在那個經(jīng)濟(jì)改革不斷掀起浪潮的年代，寶石加工開始流入梧州。當(dāng)時還是小伙子的陳炳忠，看好這個行業(yè)的發(fā)展前景，成為梧州市第一代寶石人。

雖然做的是磨寶石的生意，但機(jī)械專業(yè)出身的陳炳忠，開始對生產(chǎn)機(jī)器進(jìn)行小改革來提高效率。然而只賺取加工費(fèi)讓他覺得勞動力太低廉，他越來越感覺自己可以在其中有所作為。于是他自費(fèi)進(jìn)入中國地質(zhì)大學(xué)，選擇寶石設(shè)計與制作專業(yè)進(jìn)行研修。1993年，結(jié)束了學(xué)業(yè)的陳炳忠，干脆下海經(jīng)商，與朋友一起經(jīng)營首飾廠、寶石廠。

2003年，為整合資源、擴(kuò)大辦學(xué)規(guī)模，梧州教育學(xué)院、梧州師范學(xué)院、廣西大學(xué)梧州分校三校合并，成為新興的“廣西大學(xué)梧州分?！薄＿@是一所地方性的院校，本著為地方經(jīng)濟(jì)社會培養(yǎng)人才的宗旨，將開設(shè)系列服務(wù)地方的學(xué)科專業(yè)。于是，在商海里打拼了10年的陳炳忠，又重新歸隊，執(zhí)起教鞭。學(xué)校開設(shè)有產(chǎn)品設(shè)計（首飾設(shè)計方向）專科專業(yè)，他給大學(xué)生上《首飾手工制作》《寶石琢型工藝學(xué)》《寶石學(xué)基礎(chǔ)》等六門課程。

由于是新專業(yè)，教學(xué)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)器材都相當(dāng)匱乏，“學(xué)校幾乎沒有課堂所需的寶石礦物標(biāo)本。剛開始，為了上課，會從家里帶一些到課堂上，后來干脆全部拿到學(xué)校來”。陳炳忠自1993年下海經(jīng)商后，每次出差或參加寶石展覽時，喜歡收集各類寶石標(biāo)本，只要看到本地沒有的，或者以前沒見過的寶石礦物標(biāo)本，都會買回來。他收藏的礦物標(biāo)本達(dá)200多種，幾乎涵蓋了現(xiàn)在教學(xué)時所用到或者列舉到的標(biāo)本，這都是一些有錢也難以收集到的礦物標(biāo)本。

研發(fā)項目獲國家專利

雖然做的是教書匠的活兒，但寶石人的情結(jié)，讓陳炳忠跟業(yè)界聯(lián)系緊密，加上培養(yǎng)的學(xué)生要輸送到企業(yè)，對寶石加工、銷售、機(jī)械制造各個環(huán)節(jié)，他了如指掌。

2008年以前，梧州市寶石加工多以手工操作為主，機(jī)械容易磨損而造成刻面不準(zhǔn)確，隨著勞動成本的不斷攀升與產(chǎn)品銷售價格競爭的下滑，造成了利潤空間的減少。傳統(tǒng)寶石加工工藝設(shè)備落后和產(chǎn)品品種僵化，嚴(yán)重制約了寶石產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。一直關(guān)注梧州寶石業(yè)發(fā)展的陳炳忠，看到了市場對智能機(jī)械化的需求。

在這種情況下，以陳炳忠為首的科研攻關(guān)小組，依托梧州學(xué)院的“寶石設(shè)計與檢測實(shí)驗(yàn)室”的科研平臺，承擔(dān)了“人工寶石粘石、反石、自動刻磨技術(shù)及設(shè)備研發(fā)”自治區(qū)級課題的研發(fā)。

該科研團(tuán)隊最大的優(yōu)勢在于，它集合了機(jī)械、計算機(jī)、電子工程、信號處理、藝術(shù)等多學(xué)科教授、工程師等科研人員。研發(fā)小組對人工寶石加工的工藝及技術(shù)含量進(jìn)行了描述、總結(jié)，分析了項目開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，明確了項目的技術(shù)研究方向，然后形成了產(chǎn)品開發(fā)的初步計劃：以機(jī)械手實(shí)現(xiàn)寶石加工，以MCU為核心控制器的系統(tǒng)，同時植入專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片，配合傳感技術(shù)、液晶顯示器和遙控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸入各種寶石的設(shè)計參數(shù)，最后完成以控制機(jī)械手代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工，對各種寶石進(jìn)行研磨和拋光的技術(shù)轉(zhuǎn)變，即研發(fā)成功粘、反石寶石設(shè)備以及人工寶石自動刻磨設(shè)備的總體目標(biāo)。

2011年3月，寶石老板蒙漢坤購買了10臺第二代全數(shù)控技術(shù)寶石研磨與拋光機(jī)。他說：“以前寶石加工是全手工操作，不僅效率低下、工人費(fèi)力，而且加工出來的寶石，很難達(dá)到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。自從購進(jìn)這批機(jī)器投入生產(chǎn)后，每天每人生產(chǎn)的直徑6毫米的寶石從100粒左右提高到400粒以上，不僅生產(chǎn)效率提高將近4倍，而且加工出來的寶石質(zhì)量穩(wěn)定，達(dá)到A級以上標(biāo)準(zhǔn)。”

在他的工廠里，我們看到一個工人能夠獨(dú)自操作三臺全數(shù)控寶石打磨和拋光機(jī)。工人小王說：“這機(jī)器可以磨32種形狀的寶石，只要用遙控器輸入相應(yīng)的參數(shù)，所要的寶石形狀就毫不費(fèi)神地被機(jī)器生產(chǎn)出來了?！?/p>

隨后，寶石加工快速粘反石機(jī)、自動刻磨拋光機(jī)、圓型寶石冠角亭角自動研磨床、刻面寶石復(fù)合拋光盤等機(jī)械，迅速在市場得以應(yīng)用。

2012年3月，廣西壯族自治區(qū)科技廳專家組對“人工寶石粘石、反石、自動刻磨技術(shù)及設(shè)備研發(fā)”項目進(jìn)行鑒定和驗(yàn)收，做出了如下評價：該項目具有先進(jìn)的設(shè)計理念，尤其是自主開發(fā)獨(dú)特的控制算法與加工數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提出控制程序與加工數(shù)據(jù)分離的設(shè)計方案，使得該技術(shù)及設(shè)備發(fā)明達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。該項目小組的研發(fā)成果，已申報國家發(fā)明專利1項、實(shí)用新型專利3項，其中“寶石石坯研磨床”、“圓型寶石冠角亭角自動研磨床”和“刻面寶石復(fù)合拋光盤”，已獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局的實(shí)用新型專利授權(quán)。

研發(fā)的產(chǎn)品投放到市場，需要收集使用中的數(shù)據(jù)，對產(chǎn)品再進(jìn)行改良和改革，于是自動刻磨拋光機(jī)（三代機(jī)）和刻面寶石加工快速粘反石機(jī)（二代機(jī)）相繼投放市場，打破了長期以來梧州市寶石加工設(shè)備落后的局面，縮短了與國內(nèi)外的差距。陳炳忠的團(tuán)隊也在長期的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)實(shí)踐過程中，探索出一套行之有效的設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)和工藝。

從事多年人工寶石加工的莫柱森介紹，高精度寶石自動刻磨機(jī)操作簡便、產(chǎn)品質(zhì)量高、市場潛力大。他說：“舊式機(jī)生產(chǎn)的寶石，市場收購價僅為0.2元/顆。自動刻磨機(jī)生產(chǎn)的寶石，市場收購價高達(dá)0.8元/顆。僅這一點(diǎn)，就足以顯現(xiàn)兩者市場競爭力的巨大差別?！?/p>

用技術(shù)描繪產(chǎn)業(yè)藍(lán)圖

隨著寶石機(jī)械研發(fā)的成功，陳炳忠在業(yè)界逐漸有了名氣。2012年11月，深圳宏通陶瓷科技有限公司負(fù)責(zé)人在報紙和網(wǎng)絡(luò)上獲知陳炳忠的科研成果后，登門拜訪，并邀請陳炳忠到其工廠考察，希望他能夠?yàn)閺S里研發(fā)加工寶石材料的手表鏈條的機(jī)器。

由于掌握了核心技術(shù)，陳炳忠對這類機(jī)械的研發(fā)信心十足，考察結(jié)束后，陳炳忠立即簽下了協(xié)議。到2013年9月，他所研發(fā)的機(jī)械，已經(jīng)完成了各種調(diào)試并申報國家發(fā)明專利，準(zhǔn)備交付企業(yè)使用。目前，陳炳忠又跟該企業(yè)協(xié)商合作，研發(fā)陶瓷3D打印機(jī)，把對寶石生產(chǎn)機(jī)械的技術(shù)研發(fā)繼續(xù)向縱深推進(jìn)。

技術(shù)的發(fā)展是永無止境的。陳炳忠所帶領(lǐng)的科研小組，對寶石打磨和拋光機(jī)的研發(fā)沒有止步。他們不斷進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，對第四代刻磨拋光機(jī)智能化和性能，提出了更高追求，目前其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)取得突破，機(jī)械組裝已具雛形。四代機(jī)新增加了垂直拋光寶石臺面、寶石加工數(shù)據(jù)庫、質(zhì)量閉環(huán)控制技術(shù)等功能，并申報國家發(fā)明專利2項。

與寶石打了24年交道、在研發(fā)過程中越挫越勇的陳炳忠，深有體會地說：“不同學(xué)科專業(yè)知識技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)，是完成技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵；擁有這個產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)，就等于擁有這個產(chǎn)業(yè)的話語權(quán)?！?/p>

（注：本文曾發(fā)表在《西江月》，2013年第11期）

(1) 本文作者：鄭文鋒、譚永軍。