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구 제작기기들이 만들어지기 전에는, 애호가들은 랲 축에 한 쌍의 구형 컵을 설치하여 주철 랲핑 기계들을 구 절단에 사용해야만 했다. 컵들은 랲축 나사산에 맞추어 나사를 낸 육각형 너트나 나비 너트로 고정된다. 연마컵들은 마무리되는 구의 3/4 크기이어야 한다. 애호가들은 관(管)을 두 개로 절단하고 연마하거나 거친 모서리들은 줄 작업하여 모서리의 안쪽을 약 45 °로 경사지게 하거나, 모서리들이 이미 원형으로 되어 있는 배관용 꼭지를 절단용 컵들로 사용하거나 한다. 각 구의 크기에 따라 별도의 컵세트들이 만들어져야 한다. 하나의 컵은 랲축에 고정되고 다른 것은 랲에 설치된 컵과는 어느 정도의 각을 이루면서 손으로 잡는다.
다행히도, 지금은 구 제작용 기기들이 있어서 작업이 한결 간단하다.
구 제작용 기기들
대부분의 구 제작용 기기들은 지지대가 다소의 각을 이루면서 설치된 구형 컵들을 지지하도록 설계되어 있다. 2 인치(5.08 cm), 3 인치(7.62 cm), 5 인치(12.7 cm), 7 인치(17.78 cm)와 9 인치(22.86 cm) 구를 절단할 수 있는 구형 컵들이 있다.
완전히 갖추어진 기계는 일반적으로 한 세트의 grit 컵들(크기는 일반적으로 구매자가 선택한다), 두 개의 광택패드, 두 개의 자동grit 받침과 하나의 이중 모터를 포함하고 있다.
자동식 Little Sphere Maker는 ¼인치(6.35 mm) 에서 7/8 인치(22.22 mm)의 범위의 작은 구들을 만들 수 있다. 이것은 한 세트의 grit 컵들과 광택버프가 같이 공급된다.
구의 형성
구를 제작하는 두 개의 단계는 (1) 암석을 완전한 정육면체로 절단하는 것 (2) 8 면체를 만들기 위하여 정육면체의 모서리를 잘라내는 것이다.
거친 암석을 철저히 세척하고 완전히 건조시킨다. 마노, 벽옥과 규화목과 같은 불투명한 암석들은 돌이 광택된 후에도 표면에 어떠한 균열도 없어야 한다. 아투명한 암석들은 균열이 없어야 할 뿐만 아니라 내포물도 가능한 한 적어야 한다. 투명한 돌은 내포물들과 균열들이 모두 깨끗하게 없어져야 한다. 머리 확대경을 쓰던가 확대경으로 균열들과 내포물들이 있는지를 점검한다. 돌은 완전히 건조되어야 한다. 만약 그렇지 않다면, 어떤 균열들과 내포물들은 보이지 않을 것이다.
암석을 완전한 정육각형으로 절단한다. 정육각형을 8 면체로 만들기 위하여, 정육면체를 절단기 바이스에 고정하기 위해서는 지그(jig)를 사용해야 할 것이다. 지그를 만들기 위하여 경질각목을 사용하고 각목에 90°의 V형 홈을 새긴다. 정육면체의 한 모서리를 지그의 홈에 놓고 각목과 정육면체를 바이스로 단단히 고정한다. 홈에 고정된 모서리와 직각을 이루는 정육면체의 모서리를 잘라낸다. 지그의 정육면체를 회전시키면서 모든 4 모서리를 잘라댄다. 각 끝마다 4 번의 절단을 하면서 계속해서 8 면체의 양 끝의 모서리를 절단한다. 어느 정도 구형을 형성할 때까지 거친연마 휠로 모서리들을 연마한다.
모서리들을 연마할 때는 항상 공구 받침대를 사용한다. 직경 1½ 인치(38.1 mm)보다 큰 구형을 만든다면 암석을 손으로 잡기가 불편하다. 공구 받침대없이 큰 구형을 연마 휠에 대고 있으면, 휠이 구형을 쳐서 균열이 생긴다. 또한 연마 휠도 손상된다.
8 면체가 거의 원형이 되면 구형 제작기기의 관 컵(pipe cup)에 부착하거나 또는 연마재와 물이 섞여 있는 수평형 랲의 중심에 설치된 컵에 놓는다. 최대의 효과를 얻기 위해서는, 혼합물에 다소 물기가 있어야 한다. 만약에 관 컵이 부착된 랲 기기를 사용한다면, 바로 위가 아닌 암석의 상부와 45°의 각도로 컵을 놓는다. 관 컵을 이리저리 옮겨서 구형을 조율하기 시작한다. 원형을 유지하기 위하여, 연마하는 동안에 구형은 모든 방향으로 일정하게 회전되어야 한다. 그렇지 않으면, 한 쪽으로 찌그러지거나 절단자국들을 만들 것이다.
구의 연마
구를 연마하는 데에 사용하는 연마재들은 래핑에 사용하는 것들과 유사하다. 거친연마에는 60/90 또는 100 grit를 사용한다. 거친연마는 구를 원형으로 만들며, 모든 휠 자국들, 모서리들과 편평한 돌출부들을 제거한다. 구가 연마되는 동안에 관 컵에 grit가 공급될 수 있도록, 많은 애호가들은 grit 혼합물이 배어 든 갈색의 종이백으로 만든 끈을 구형 컵(sphere cup)에 늘어서게 한다. 구가 원형이 되고 대칭적이면, 모든 것을 완벽하게 세척하고 200 grit의 연마재로 중간연마를 진행한다.
중간연마로 거친 grit에 의해서 만들어진 모든 긁힘들이 제거되어야 한다. 구를 점검하고 긂힘이 모두 제거되고 구에 편평한 돌출부가 없는 지를 확인한다. 다시 한번, 모든 장비들을 세척하고 400 grit를 사용하여 미세연마를 시작한다.
대부분의 불투명한 원석들은 400 grit 미세연마 후에 광택단계로 진행될 수 있다. 투명한 원석들과 일부의 광택하기 어려운 돌들은 400 연마가 완전히 끝난 후에 미세연마를 다시 하거나 600 grit로 예비광택이 필요한 경우도 있다. 구를 광택내기 위하여, 모든 것을 완전히 세척하고 나서, 질긴 캔버스 천이나 펠트(felt)를 구형 컵들에 느슨하게 덮어 구가 컵에 맞추어질 수 있도록 한다. 덮개를 팽팽하게 잡아당겨 잡히거나 엉키는 느슨한 부분이 없도록 한다. 광택재를 물에 섞어 컵에 있는 광택용 덮개에 바른다. 광택후, 완전하지 않은 부분과 긁힘이 있는지를 점검한다. 만약에 긁힘이 보이면, 미세연마 혹은 긁힘의 깊이에 따라 220 또는 400 grit에 의한 구의 재연마를 해야만 하는 경우도 있다.
작업실 방문 : 현장의 구 제작자
은퇴한 California, El Cajon의 William R. Dindinger는 취미로서 보석가공에 흥미를 가졌다. 그는 Lapidary Journal의 1979 년 8 월에 발행된 J.B. Moore 의 "Building a Three-Headed Sphere Machine"에 있는 지침서에 따라 자기 자신의 구 제작기기를 만들었다. 그는 곧 구 제작에 흥미를 느끼게 되어 연마용 머리부분의 완전한 세트뿐만 아니라 두 번째 기기를 만들었다. 그의 18 인치(45.72 cm) 절단기가 수용할 수 있는 것 보다 큰 판들을 절단하기 위하여, 36 인치(91.44 cm) 판용 절단기를 만들었다. 이 절단기를 마무리한 후에, 그는 가공하지 않은 장식용 보석재료의 큰 덩어리를 커다란 절단기에 올려 놓을 수 있는 호이스트(hoist)가 필요한다는 것을 알 게 되었다. Bill은 대형 덩어리들을 취급할 수 있는 2,000 파운드(907.84 kg) 호이스트를 만들었다.
1980년 Bill은 첫 번째 작품전시회를 가졌다. 구 연마와 광택의 여러 가지의 단계를 보여주었고 "Best of Show"를 수상했다. Bill은 또한 다수의 시계를 전시했지만, 심사관들은 받침대가 시계 구와 같은 재료가 아닌 이유로 그들을 실격처리했다.
Bill은 집으로 돌아와 구 시계용 받침대를 어떻게 절단하고 광택낼 수 있는 지를 생각하였다. 사각형 받침대를 절단하고 광택내는 것은 문제가 없었으나 시계 구를 지지하는 받침대 부분에 어떻게 구멍을 낼 것인가에 대해서 걱정했다. 여러 가지를 조사한 후에, John Sinkanksa의 A Lapidary's Manual의 Gem Cutting에서 얻은 착상을 기초로 하여 천공기계를 제작했다. 지금은 이폭시 접착제로 시계 구들을 접착하는 받침대를 완성할 수 있었다. 오늘날, Bill은 시계들로 수상하기 위하여 계속 노력하고 있다.
Bill은 가공하지 않은 돌을 두께 3 에서 4 인치(7.62에서 10.16 cm)의 판과 정육면체로 절단하기 위하여 36 인치(91.44 cm)의 절단기를 사용한다. 정육면체를 붙잡는 두 개의 지그(jig)가 있는 18 인치(45.72 cm) 절단기로 모서리들을 잘라낸다. 대응하는 모서리들이 잘라지는 동안에 상부의 지그는 정육면체의 한 모서리를 붙잡고 하부의 지그는 반대의 모서리를 단단히 붙잡는다. 1½ x 8 인치(3.81 x 20.32 cm) 40 grit 휠로 수작업 연마와 사전 형성작업을 한다. 다이어먼드 휠이 절단이 빠르고, 원형을 유지하며, 튀거나 울퉁불퉁하지 않기 때문에 Bill은 실리컨 카바이드보다는 다이어먼드 휠을 사용한다. Bill은 연마와 사전 형성작업을 하는 동안에 대형 구들를 계속해서 유지하기 위한 손 받침대를 만들었다.
Bill은 세 개의 머리부분이 있는 구 기계로 거친연마용의 주철 머리부(관 이음(pipe coupling))와 40/60 실리컨 카바이드 grit를 사용하여 사전 형성된 구를 연마한다. 그는 240 실리컨 카바이드 grit와 플래스틱 머리부 세트 (PVC 관 이음)으로 중간연마를 완성한다. 주철 머리부는 구에 심한 긂힘들을 남기는 관계로 그는 미세연마에는 플래스틱 관 이음을 사용한다. 세 번째와 네 번째 연마에는 400과 600 실리컨 카바이드 grit와 플래스틱 머리부를 사용한다. 미세연마를 하는 동안에 더 거친 grit에 의해서 구가 긁히는 것을 방지하기 위하여 각 연마마다 모든 것을 완전히 세척해야 한다. 구를 광택내기 위하여, 플래스틱 머리부를 가죽, 캔버스 또는 펠트로 덮고 종래의 광택재를 사용한다.
Bill은 직사각형 또는 사각형상을 절단하고 광택을 내고 천공-연마기계로 구멍을 내어 시계 구들의 받침대를 만든다. 기기의 기본체는 상부에 모터가 설치되어 있는 개방형 직사각형 목재 구조물이다. 연마 디스크, 8 인치(20.32 cm) 에 두께 3/8에서 3/4 인치 (9.25 에서 19.50 cm), 가 본체의 하부 플랫폼에 설치된 축에 부착되며 모터에 부착된 뒷 부분에 있는 대형 풀리에 V-벨트로 연결되어 있다. 시계받침을 붙잡고 있는, 전면에 있는 별도의 플랫폼은 별도의 축에 부착되어 있어 연마디스크와는 독립하여 작동된다. 플랫폼을 아주 천천히 연속적으로 회전시킨다. 천공-연마기계에 있는 연마 휠의 직경은 구의 직경과 같아야 한다.
마무리된 구들을 전시하기 위하여, Bill은 양탄자를 보호하기 위해 가구의 다리아래에 사용하는 작은 플래스틱 주형 컵들을 사용한다. 받침대들은 튀지 않고 마무리된 구들을 깔끔하게 놓을 수 있는 적당한 깊이와 직경을 지니고 있다.
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구 제작