CN109227223A - 一种带台阶的蓝宝石产品的加工方法及其采用的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种带台阶的蓝宝石产品的加工方法，包括以下步骤：第一步、将蓝宝石材料进行固定；第二步、测量固定好的蓝宝石材料的平整度；第三步、对蓝宝石材料进行加工，即得带有台阶的蓝宝石产品。采用本发明的技术方案，效果是：(1)工艺精简，操作方便；(2)加工过程采用电镀砂轮棒和烧结砂轮棒的结合分别按序对蓝宝石及台阶进行粗修和精修，再结合其加工过程中具体参数的控制，能确保：a、带有台阶的蓝宝石产品的良率达到95％以上；b、砂轮棒的使用寿命得到大大延长，具体是：电镀砂轮棒寿命延长至10片/根，烧结砂轮棒寿命延长至300片/根，大大节约了加工成本。本发明还提供一种上述加工方法所采用的设备，部件容易获得，且使用方便。

Description

一种带台阶的蓝宝石产品的加工方法及其采用的设备
技术领域
本发明涉及蓝宝石加工技术领域，具体涉及一种带台阶的蓝宝石产品的加工方法及其采用的设备。
背景技术
蓝宝石是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其他颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝(Al2O3)，天然的蓝宝石与人工合成蓝宝石成分一样，蓝宝石具有硬度高、熔点高、透光性好、电绝缘性优良、化学性能稳定等优点，广泛应用于机械、光学、信息等高技术领域。
具有台阶的蓝宝石产品在现有技术中应用的越来越多，如蓝宝石手表台阶盖板，现有技术中一般采用CNC机床加工蓝宝石，具有以下缺陷：(1)砂轮棒寿命较低(平均寿命1-2片)；(2)产品报废率较高，主要报废异常为裂片、切边、台阶尺寸、刀印、不良)；(3)底座与产品吸力不够导致产品移位(由于蓝宝石材质较硬，加工过程中推力较大，手表盖板尺寸较小，使用橡胶等底座，吸力无法达到要求导致移位)；(4)加工时间长。
因此，开发一种新的加工具有台阶蓝宝石产品的工艺具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种能获得高良率带台阶的蓝宝石产品、大大延长砂轮棒的使用寿命以及加工方便的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，具体技术方案如下：
一种带台阶的蓝宝石产品的加工方法，包括以下步骤：
第一步、将蓝宝石材料进行固定；
第二步、测量固定好的蓝宝石材料的平整度；
第三步、对蓝宝石材料进行加工，具体是：根据第二步中测量的平整度进行补偿后对蓝宝石材料进行加工，具体包括以下步骤：
步骤3.1、使用第一电镀砂轮棒对蓝宝石材料的外形进行开粗，得到蓝宝石初样；
步骤3.2、使用烧结砂轮棒对蓝宝石初样粗修出台阶；
步骤3.3、使用组合电镀砂轮棒对粗修出台阶的蓝宝石初样依次进行中修和精修；
步骤3.4、使用第二电镀砂轮棒对精修后的蓝宝石初样上的台阶进行精修，即得带有台阶的蓝宝石产品。
以上技术方案中优选的，所述第一步中采用固定组件对蓝宝石材料进行固定，所述固定组件包括第一固定底座以及第二固定底座；所述第一固定底固定设置在工作台面上，其上表面上设有卡槽；所述第二固定底座上设有与所述卡槽相匹配的卡持部位，且所述第二固定底座上设有用于固定蓝宝石材料的粘结层。
以上技术方案中优选的，所述第一固定底座的材质为亚克力材质或铁材质，所述第二固定底座为铁材质；
所述粘结层的材质为蜡，其厚度为5-10mm；所述卡槽的深度为2-8mm。
以上技术方案中优选的，所述第二步中采用探针对蓝宝石材料的平整度进行测量，具体是：采用探针选取4-8个高位点进行测量。
以上技术方案中优选的，所述步骤3.1具体是采用型号为180#的第一电镀砂轮棒对蓝宝石材料进行开粗，其中：第一电镀砂轮棒的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.08-0.12mm，预留量为0.25-0.35mm；
所述步骤3.2具体是采用型号为150#的烧结砂轮棒粗修出台阶，其中：烧结砂轮棒的转速均为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.08-0.12mm，预留量为0.05-0.25mm；
所述步骤3.3具体包括中修步骤和精修步骤：所述中修步骤是采用型号为500#的电镀砂轮棒A对粗修出台阶的蓝宝石初样进行中修，其中：电镀砂轮棒A的转速均为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.01-0.08mm，预留量为0.02-0.06mm；所述精修步骤是采用型号为500#的电镀砂轮棒B对中修后的蓝宝石初样进行精修，其中：电镀砂轮棒B的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.005-0.025mm；
所述步骤3.4具体是采用型号为400#的第二电镀砂轮棒对台阶进行精修，其中：第二电镀砂轮棒的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.005-0.02mm。
以上技术方案中优选的，所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、电镀砂轮棒A、电镀砂轮棒B和烧结砂轮棒均为减重后的且边缘宽度为1.5mm-2.5mm的砂轮棒，减重的重量为实心的砂轮棒的总重量的25％-40％。
以上技术方案中优选的，所述步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3以及步骤3.4四个过程均在冷却混合液中进行。
以上技术方案中优选的，所述冷却混合液由冷却液和水按照1：8-10的质量配比混合而成。
为了达到更好的技术效果，还包括CNC机床，所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、组合电镀砂轮棒和烧结砂轮棒均安装在所述CNC机床上。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
1、本发明的加工方法包括将蓝宝石材料进行固定、测量固定好的蓝宝石材料的平整度以及对蓝宝石材料进行加工三个步骤，操作方便，且各步骤工艺参数容易控制；根据第二步中测量的平整度进行补偿后对蓝宝石材料进行加工，具体包括对蓝宝石材料外形的开粗、中修和精修以及对台阶的粗修和精修，加工过程采用电镀砂轮棒和烧结砂轮棒的结合分别按序对蓝宝石及台阶进行粗修和精修，再结合其加工过程中具体参数的控制，能确保：a、带有台阶的蓝宝石产品的良率达到95％以上；b、砂轮棒的使用寿命得到大大延长，具体是：电镀砂轮棒寿命延长至10片/根，烧结砂轮棒寿命延长至300片/根，大大节约了加工成本。
2、本发明中固定组件对蓝宝石材料进行固定，固定组件包括第一固定底座以及第二固定底座，第一固定底座和第二固定底座相互卡合，安装和拆卸方便；第二固定底座上设有用于固定蓝宝石材料的粘结层。通过粘结层把蓝宝石材料和第二固定底座融和在一起，具体是：将第二固定底座加热至100℃，粘结层融化，使用压板将蓝宝石材料压在粘结层上，压平后进行自然冷却，冷却时间2-3分钟，将固定好蓝宝石材料的第二固定底座安装在第一固定底座内。
3、本发明中采用探针对蓝宝石材料的平整度进行测量，具体是：采用探针选取4-8个高位点进行测量。通过补偿高度差使加工出产品台阶高度相同，且台阶均匀度平整，为后续加工做好准备。
4、本发明中所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、电镀砂轮棒A、电镀砂轮棒B和烧结砂轮棒均为减重后的砂轮棒，减重的重量为实心砂轮棒的总重量的25％-40％。减重的具体方式可以是中间掏空、开槽等，减轻砂轮棒重量，从而减小加工过程中砂轮棒的跳动增加寿命，且中间掏空降低产品台阶出刀印现象，因在加工过程中砂轮棒外圈磨损较快中间磨损较慢，如果不进行避空外圈与内圈磨损量不同容易造成刀印、裂片、砂轮寿命降低。
5、本发明加工过程中在冷却混合液中进行，能够使砂轮棒在加工产品时充分进行冷却，有效延长砂轮棒寿命及产品降低台阶表面粗糙度及减少崩边、烧边不良异常。
6、本发明还包括CNC机床，所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、电镀砂轮棒A、电镀砂轮棒B和烧结砂轮棒均安装在所述CNC机床上。结合CNC机床的自动化控制，实现本发明加工方法的自动化，大大提高加工效率。
本发明还公开一种上述带台阶的蓝宝石产品的加工方法所采用的设备，包括CNC机床、固定组件以及砂轮棒组件；
所述CNC机床包括设有固定所述固定组件的工作台面以及用于安装所述砂轮棒组件且带动所述砂轮棒组件进行动作的主轴；所述砂轮棒组件包括第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、、组合电镀砂轮棒和烧结砂轮棒；
所述固定组件包括第一固定底座以及第二固定底座；所述第一固定底固定设置在所述CNC机床的工作台面上，其上表面上设有卡槽；所述第二固定底座上设有与所述卡槽相匹配的卡持部位，且所述第二固定底座上设有用于固定蓝宝石材料的粘结层；所述第一固定底座的材质为亚克力材质或铁材质，所述第二固定底座为铁材质。
应用本发明的设备，部件容易获得，且使用方便。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照实施例和附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1为实施例1加工出的带台阶的蓝宝石产品的结构示意图；
图中：1、蓝宝石本体，2、台阶。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种蓝宝石晶片的清洗方法，该方法所采用的设备如下：
该设备具体包括包括CNC机床、固定组件以及砂轮棒组件。
所述CNC机床包括设有固定所述固定组件的工作台面以及用于安装所述砂轮棒组件且带动所述砂轮棒组件进行动作的主轴。CNC机床的其他结构同现有的CNC机床。
所述固定组件包括纤维板材质的第一固定底座以及铁材质的第二固定底座(还可以采用第一固定底座和第二固定底座均采用铁材质的组合，满足不同的需求)；所述第一固定底固定设置在所述CNC机床的工作台面上，其上表面上设有卡槽；所述第二固定底座上设有与所述卡槽相匹配的卡持部位，且所述第二固定底座上设有用于固定蓝宝石材料的粘结层。所述粘结层的材质为蜡(此处优选粘着蜡)，其厚度为5-10mm；所述卡槽的深度为2-8mm。
所述砂轮棒组件包括第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、电镀砂轮棒A、电镀砂轮棒B和烧结砂轮棒。所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、电镀砂轮棒A、电镀砂轮棒B和烧结砂轮棒均为减重后的砂轮棒，减重的重量为实心砂轮棒的总重量的25％-40％。所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、电镀砂轮棒A、电镀砂轮棒B和烧结砂轮棒均安装在所述CNC机床的主轴上。
本实施例带台阶的蓝宝石产品的加工方法，具体包括以下三大步骤：
第一步、将蓝宝石材料进行固定，具体是：采用固定组件对蓝宝石材料进行固定。
第二步、测量固定好的蓝宝石材料的平整度，具体是：采用探针对蓝宝石材料的平整度进行测量，具体是：采用探针选取4-8个高位点进行测量。
第三步、对蓝宝石材料进行加工，具体是：根据第二步中测量的平整度进行补偿后对蓝宝石材料进行加工(加工过程均在冷却混合液中进行，冷却混合液由冷却液和水按照1：10的质量配比混合而成，冷却液采用现有技术中能起到润滑和冷却作用的常规冷却液)，具体包括以下步骤：
步骤3.1、使用第一电镀砂轮棒对蓝宝石材料的外形进行开粗(即开料和粗修)，得到蓝宝石初样，具体是：采用型号为180#的第一电镀砂轮棒对蓝宝石材料进行开粗，其中：第一电镀砂轮棒的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.1mm，预留量为0.3mm；
步骤3.2、使用烧结砂轮棒对蓝宝石初样粗修出台阶，具体是：采用型号为150#的烧结砂轮棒粗修出台阶，其中：烧结砂轮棒的转速均为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.1mm，预留量为0.1mm；
步骤3.3、使用组合电镀砂轮棒对粗修出台阶的蓝宝石初样依次进行中修和精修；所述中修是采用型号为500#的电镀砂轮棒A对粗修出台阶的蓝宝石初样进行中修，其中：电镀砂轮棒A的转速均为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.03mm，预留量为0.03mm；所述精修是采用型号为500#的电镀砂轮棒B对中修后的蓝宝石初样进行精修，其中：电镀砂轮棒B的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.015mm，加工上下倒边；
步骤3.4、使用第二电镀砂轮棒对精修后的蓝宝石初样上的台阶进行精修，即得带有台阶的蓝宝石产品，具体是：采用型号为400#的第二电镀砂轮棒对台阶进行精修，其中：第二电镀砂轮棒的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.005-0.02mm(优选的：先修四次，每次修0.02mm；再修0.01mm；最后修两次，每次修0.005mm)。
采用本发明方法过程中，根据台阶的宽度大小选用不同的烧结砂轮棒和第二电镀砂轮棒，具体是：当台阶宽度大于2.0mm时，使用砂轮棒直径10-15mm；当台阶宽度小于2.0mm时，使用砂轮棒直径小于8-10mm。
通过本实施例的加工方法所得带台阶的蓝宝石产品(包括蓝宝石本体1和台阶2，详见图1)的性能详见表1。
表1实施例1与对比实施例所得带台阶的蓝宝石产品的性能对比表
从表1可知，将采用本发明方法和现有技术中的加工方法(对比实施例1)进行比较，效果是：(1)产品加工良率提升40％以上；(2)单片加工时间节省10分钟以上；(3)砂轮棒寿命由原有的3片提升到10片左右。
对比实施例1：
现有技术中加工带台阶蓝宝石产品的具体方法中：
1、使用橡胶底座进行固定蓝宝石产品。2、使用全部电镀砂轮棒进行加工台阶。3、现有切削液浓度较低且冷却液不能使蓝宝石产品完全冷却不利于有效冷却。4、现有砂轮棒底部为实心。5、现有加工方式未使用台阶深度自动补偿措施。6、现有台阶加工方式及走刀路径为(粗修台阶、精修台阶、粗中精修外形)该种方式容易造成产品崩边。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将蓝宝石材料进行固定；
第二步、测量固定好的蓝宝石材料的平整度；
第三步、对蓝宝石材料进行加工，具体是：根据第二步中测量的平整度进行补偿后对蓝宝石材料进行加工，具体包括以下步骤：
步骤3.1、使用第一电镀砂轮棒对蓝宝石材料的外形进行开粗，得到蓝宝石初样；
步骤3.2、使用烧结砂轮棒对蓝宝石初样粗修出台阶；
步骤3.3、使用组合电镀砂轮棒对粗修出台阶的蓝宝石初样依次进行中修和精修；
步骤3.4、使用第二电镀砂轮棒对精修后的蓝宝石初样上的台阶进行精修，即得带有台阶的蓝宝石产品。
2.根据权利要求1所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，所述第一步中采用固定组件对蓝宝石材料进行固定，所述固定组件包括第一固定底座以及第二固定底座；所述第一固定底固定设置在工作台面上，其上表面上设有卡槽；所述第二固定底座上设有与所述卡槽相匹配的卡持部位，且所述第二固定底座上设有用于固定蓝宝石材料的粘结层。
3.根据权利要求2所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，所述第一固定底座的材质为亚克力材质或铁材质，所述第二固定底座为铁材质；
所述粘结层的材质为蜡，其厚度为5-10mm；所述卡槽的深度为2-8mm。
4.根据权利要求1所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，所述第二步中采用探针对蓝宝石材料的平整度进行测量，具体是：采用探针选取4-8个高位点进行测量。
5.根据权利要求1所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，所述步骤3.1具体是采用型号为180#的第一电镀砂轮棒对蓝宝石材料进行开粗，其中：第一电镀砂轮棒的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.08-0.12mm，预留量为0.25-0.35mm；
所述步骤3.2具体是采用型号为150#的烧结砂轮棒粗修出台阶，其中：烧结砂轮棒的转速均为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.08-0.12mm，预留量为0.05-0.25mm；
所述步骤3.3具体包括中修步骤和精修步骤：所述中修步骤是采用型号为500#的电镀砂轮棒A对粗修出台阶的蓝宝石初样进行中修，其中：电镀砂轮棒A的转速均为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.01-0.08mm，预留量为0.02-0.06mm；所述精修步骤是采用型号为500#的电镀砂轮棒B对中修后的蓝宝石初样进行精修，其中：电镀砂轮棒B的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.005-0.025mm；
所述步骤3.4具体是采用型号为400#的第二电镀砂轮棒对台阶进行精修，其中：第二电镀砂轮棒的转速为22000-25000r/min，每次加工切削量为0.005-0.02mm。
6.根据权利要求5所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、电镀砂轮棒A、电镀砂轮棒B和烧结砂轮棒均为减重后的且边缘宽度为1.5mm-2.5mm的砂轮棒，减重的重量为实心的砂轮棒的总重量的25％-40％。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，所述步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3以及步骤3.4四个过程均在冷却混合液中进行。
8.根据权利要求7所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，所述冷却混合液由冷却液和水按照1：8-10的质量配比混合而成。
9.根据权利要求7所述的带台阶的蓝宝石产品的加工方法，其特征在于，还包括CNC机床，所述第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、组合电镀砂轮棒和烧结砂轮棒均安装在所述CNC机床上。
10.一种如权利要求9所述的加工方法所采用的设备，其特征在于，包括CNC机床、固定组件以及砂轮棒组件；
所述CNC机床包括设有固定所述固定组件的工作台面以及用于安装所述砂轮棒组件且带动所述砂轮棒组件进行动作的主轴；所述砂轮棒组件包括第一电镀砂轮棒、第二电镀砂轮棒、组合电镀砂轮棒和烧结砂轮棒；
所述固定组件包括第一固定底座以及第二固定底座；所述第一固定底固定设置在所述CNC机床的工作台面上，其上表面上设有卡槽；所述第二固定底座上设有与所述卡槽相匹配的卡持部位，且所述第二固定底座上设有用于固定蓝宝石材料的粘结层；所述第一固定底座的材质为亚克力材质或铁材质，所述第二固定底座为铁材质。
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