CN103640096B - 一种蓝宝石薄片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发提供了一种蓝宝石薄片的加工方法。该工艺需要使用某种粘合剂将多片蓝宝石薄片进行粘合提高厚度，从而提高单片蓝宝石薄片的材料强度；后使用CNC数控设备，对粘合后的蓝宝石薄片块进行CNC数控加工，以高转速磨削，低进给的方式加工蓝宝石；同时提供了一种蓝宝石薄片的非圆孔打工工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓝宝石薄片的加工方法。
背景技术
蓝宝石硬度高、熔点高、透光性好，化学性能稳定，广泛应用于机械、光学、信息等高技术领域。人工生长的蓝宝石具有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石达到莫氏9级，同时蓝宝石致密性使其具有较大的表面张力，上述两个特性十分适用于手机等电子触摸面板。这类蓝宝石薄片外形具有至少一个外轮廓圆角或至少一个孔。外轮廓圆角与孔包括但不仅限于半圆弧和圆形孔，还可以是曲线弧和方形孔，椭圆孔。
但是人工生长的蓝宝石加工成较大直径的面板需要极大的经济成本，造成其难以广泛应用和推广，同时蓝宝石薄片脆性较高，抗冲击性较低的缺点也限制了其使用范围。
针对不同要求，蓝宝石厚度（0.1~1.5mm），外形要求等。对蓝宝石进行CNC数控技术加工是必不可少的步骤，从而达到所需要求。对蓝宝石薄片做相应的加工，释放其加工应力，提高材料强度，抗冲击力。受数控机床的工件夹具的限制，1.5mm以下蓝宝石薄片成品率不高，容易破损；同时现有技术无法通过CNC数控设备加工0.5mm以下的蓝宝石薄片。
同时对于蓝宝石薄片的非圆孔打孔工艺，存在加工时间过长、边角易应力集中而崩边甚至碎裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓝宝石薄片的加工方法。该工艺需要使用某种粘合剂将多片蓝宝石薄片进行粘合提高厚度，从而提高单片蓝宝石薄片的材料强度；后使用CNC数控设备，对粘合后的蓝宝石薄片块进行CNC数控加工，以高转速磨削，低进给的方式加工蓝宝石；同时提供了一种蓝宝石薄片的非圆孔打工工艺。
为实现上述目的，本发明的具体实施方式是：
一种蓝宝石薄片的加工方法，其特征在于该加工方法包括以下步骤：
步骤一，将多片蓝宝石薄片进行加温，在蓝宝石薄片的表面涂抹粘合剂，将蓝宝石片进行层叠粘合、冷却；以蓝宝石薄片粘合数量控制粘合后蓝宝石块料的厚度；
步骤二，将粘合后的蓝宝石块料置于数控机床上进行磨削和打孔。将较薄的蓝宝石薄片结合成一个较厚的块料，可以利用现有CNC数控机床的夹具进行磨削加工，解决了薄片加工存在厚度限制的问题，理论上可以加工厚度为0.1mm的蓝宝石薄片。
所述粘合剂的主要组分为改性环氧树脂和氨基聚醚。
所述粘合剂为主要组分为改性环氧树脂和氨基聚醚的极性粘合剂。
上述两种方案中的粘合剂在粘结时可提供足够的粘结力，同时又可在特定的洗液中洗去，可实现多层薄片的多次磨削；极性特性更易被洗脱液洗脱。
所述打孔包括在蓝宝石薄片内部进行的圆形孔和带有弧形倒角的非圆形孔，非圆形孔的制孔过程如下：
A、在蓝宝石薄片表面画好标线，选取圆形钻头在标线的端点处进行贯通打孔；
B、将标线平均分为至少两段，在分线段的端点处进行贯通打孔；
C、钻头以高转速磨削低进给的方式进行水平移动，实现分线段的连通操作。
所述分线段的长度不大于钻头的直径的2~4倍。
所述分线段的长度等于钻头直径的2倍。
发明人研究得出，分线段长度、钻头直径的比例关系与打孔良品率的存在关联，不合适的比例关系将造成边界不平整以及崩边率上升的问题。
所述制孔过程的步骤C，钻头带10°~45°水平倾角的方式进行横向移动，实现分线段的连通操作。
所述制孔过程的步骤C，两个钻头带10°~45°水平倾角的方式进行横向相对移动，实现分线段的连通操作。
所述制孔过程的步骤C，两个钻头分别带10°~45°和135°~170°水平倾角的方式进行横向相向移动，实现分线段的连通操作。
附图说明
图1为蓝宝石薄片的结构示意图。
图2为本发明蓝宝石薄片非圆孔加工结构示意图。
图3为本发明单钻头平移加工非圆孔结构示意图。
图4为本发明单钻头水平倾角横移加工非圆孔结构示意图。
图5为本发明双钻头水平倾角相对移动加工非圆孔结构示意图。
图6为本发明双钻头水平倾角相向移动加工非圆孔结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1~3所示，将4片蓝宝石薄片进行加温，在蓝宝石薄片表面涂抹粘合剂后将4片蓝宝石片进行叠合，冷却。以蓝宝石薄片粘合数量控制粘合后蓝宝石块厚度。将蓝宝石块厚度控制在10mm~15mm。粘合剂为主要成分为改性环氧树脂和氨基聚醚的极性粘合剂，可根据需要进行拆除。
其中，非圆孔的打孔方式为，先在两端和中部打竖直孔，然后水平平移。分线段L与钻头直径R的关系为2~4:1。
使用CNC数控三轴联动雕刻机，磨削工具材料选用电镀金刚砂，颗粒目数为200目~1000目。加工过程中，线速度为4m/s以上，以高转速磨削，低进给的方式加工蓝宝石。
加工参数：蓝宝石片厚：0.5mm；粘合数量：4pcs；转速：40000rpm/min（以2mm直径磨头为例）；进给：0.02mm/次。上述加工参数与蓝宝石薄片的成型有关。
按照本实施例的工艺加工蓝宝石薄片打孔，粘合后可以有效防止蓝宝石薄片在加工过程中碎裂，电镀金刚砂磨头的高速低进给可以在坚韧的蓝宝石表面进行打磨，并打孔。以CNC的数控加工精度控制所需孔的要求，孔的精度可以达到0.01mm，良品率可达到99%。
实施例二
与实施例一不同的是，如图4所示，本方案非圆孔的打孔方式为，先在两端和中部打竖直孔，然后钻头与水平方向夹角10°~45°水平横移。这种方式可以降低对钻头整体强度要求，加快加工过程，节省加工时间。
分线段L与钻头直径R的关系为2:1。
实施例三
与实施例一不同的是，如图5所示，本方案非圆孔的打孔方式为，先在两端和中部打竖直孔，然后双钻头与水平方向夹角10°~45°水平相对平行的横移。这种方式可以降低对钻头整体强度要求，加快加工过程，进一步节省加工时间。
分线段L与钻头直径R的关系为4:1。
实施例四
与实施例一不同的是，如图6所示，本方案非圆孔的打孔方式为，先在两端和中部打竖直孔，然后双钻头与水平方向夹角10°~45°和135°~170°水平相向横移。这种方式可以降低钻头整体强度要求，加快加工过程，进一步节省加工时间。
分线段L与钻头直径R的关系为3:1。
Claims (6)
1.一种蓝宝石薄片的加工方法，其特征在于该加工方法包括以下步骤：
步骤一，将多片蓝宝石薄片进行加温，在蓝宝石薄片的表面涂抹粘合剂，将蓝宝石片进行层叠粘合、冷却；以蓝宝石薄片粘合数量控制粘合后蓝宝石块料的厚度；
步骤二，将粘合后的蓝宝石块料置于数控机床上进行磨削和打孔；
所述粘合剂为主要组分为改性环氧树脂和氨基聚醚的极性粘合剂；
所述打孔包括在蓝宝石薄片内部进行的圆形孔和带有弧形倒角的非圆形孔，非圆形孔的制孔过程如下：
A、在蓝宝石薄片表面画好标线，选取圆形钻头在标线的端点处进行贯通打孔；
B、将标线平均分为至少两段，在分线段的端点处进行贯通打孔；
C、钻头以高转速磨削低进给的方式进行水平移动，实现分线段的连通操作。
2.根据权利要求1所述蓝宝石薄片的加工方法，其特征在于所述分线段的长度不大于钻头的直径的2~4倍。
3.根据权利要求2所述蓝宝石薄片的加工方法，其特征在于所述分线段的长度等于钻头直径的2倍。
4.根据权利要求1所述蓝宝石薄片的加工方法，其特征在于所述制孔过程的步骤C，钻头带10°~45°水平倾角的方式进行横向移动，实现分线段的连通操作。
5.根据权利要求1所述蓝宝石薄片的加工方法，其特征在于所述制孔过程的步骤C，两个钻头带10°~45°水平倾角的方式进行横向相对移动，实现分线段的连通操作。
6.根据权利要求1所述蓝宝石薄片的加工方法，其特征在于所述制孔过程的步骤C，两个钻头分别带10°~45°和135°~170°水平倾角的方式进行横向相向移动，实现分线段的连通操作。
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