CN111421461A - 一种3d蓝宝石制品快速研磨设备及其研磨方法 - Google Patents

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李铁
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Abstract

本发明提供了一种3D蓝宝石制品快速研磨设备及其研磨方法。它包括研磨头、数控主轴、工作台、金刚石研磨液循环系统和真空系统，研磨头包括水平排列安装于数控主轴下方的一组研磨头，研磨头轴线与工作台面垂直，工作台的台面安装有模具，模具内带有凹槽结构，凹槽形状弧度与3D蓝宝石制品相同，凹槽底部与真空系统连接，能够将3D蓝宝石制品吸附固定在模具内，研磨头内部设置有供金刚石研磨液流动的管道，管道与金刚石研磨液循环系统连接。本发明可以一次性对多个3D蓝宝石制品同步研磨加工，解决现有技术下3D蓝宝石制品研磨效率低、平面研磨设备无法适用的问题。

Description

一种3D蓝宝石制品快速研磨设备及其研磨方法
技术领域
本发明涉及一种3D蓝宝石制品的快速研磨设备及研磨方法，具体涉及一种3D曲面蓝宝石手机屏的快速研磨设备及研磨方法。
背景技术
蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键结合而成，其晶体结构为六方晶格结构。它常被应用的切面有A-Plane，C-Plane及R-Plane。蓝宝石的莫氏硬度为9，硬度仅次于金刚石，具有优良的光学、力学和热学等综合物化性能。目前蓝宝石制品已广泛应用于智能手机摄像头、指纹传感器、智能手表屏幕、部分高端智能手机屏幕等领域。与传统玻璃屏幕相比，蓝宝石晶体屏幕具有耐磨损、抗划伤、抗碎裂、不易沾染指纹、灵敏度高、耐酸碱等优点。
随着智能手机制造技术的发展和人们对视觉效果要求的不断提高，智能手机屏幕逐渐发展为3D曲面显示屏。与传统平面显示屏相比，曲面加工技术要求更高，制造工艺更为复杂，加工效率较低，且蓝宝石3D曲面制品无法使用传统平面盘式研磨设备进行研磨。因此，需要一种能够快速研磨3D曲面蓝宝石制品的设备和研磨方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以一次性对多个3D蓝宝石制品同步研磨加工，解决现有技术下3D蓝宝石制品研磨效率低、平面研磨设备无法适用问题的3D蓝宝石制品快速研磨设备。
本发明的目的是这样实现的，它包括研磨头、数控主轴、工作台、金刚石研磨液循环系统和真空系统，研磨头包括水平排列安装于数控主轴下方的一组研磨头，研磨头轴线与工作台面垂直，工作台的台面安装有模具，模具内带有凹槽结构，凹槽形状弧度与3D蓝宝石制品相同，凹槽底部与真空系统连接，能够将3D蓝宝石制品吸附固定在模具内，研磨头内部设置有供金刚石研磨液流动的管道，管道与金刚石研磨液循环系统连接，金刚石研磨液循环系统将金刚石研磨液经管道输送至研磨头与蓝宝石制品的接触面，数控主轴带动研磨头高速旋转，研磨头磨削面有十字形凹槽，边缘为圆弧形结构，与3D蓝宝石制品表面曲面的弧度相吻合，工作台能够沿Y轴匀速往返运动，数控主轴能够沿X轴和Z轴匀速往返运动，数控主轴和工作台均连接控制系统。
本发明研磨头使用软性材质，材质为铜、锡或聚氨酯中的任意一种。多个研磨头水平排列安装于数控主轴下方，研磨头轴线与工作台面垂直，多个3D蓝宝石制品水平排列置于工作台的模具凹槽内，真空系统将3D蓝宝石制品吸附固定，金刚石研磨液循环系统将金刚石研磨液经研磨头内的管道输送至研磨头与蓝宝石制品的接触面，数控主轴带动研磨头高速旋转，对蓝宝石制品表面进行研磨。工作台与数控主轴做相对运动，直至蓝宝石制品研磨完毕。
本发明还有这样一些特征：
1、所述的研磨头磨削面有十字形凹槽，研磨头边缘为圆弧形结构，圆弧形坡度宽5mm，十字形凹槽高2-3mm，与3D蓝宝石制品曲面的弧度相吻合。
2、所述的金刚石研磨液循环系统包括主线管路6、水泵7、水箱8、一组支线管路9、集水槽10，主线管路6连接均匀分布的一组支线管路9设置在集水槽10上方，水箱8连接集水槽10，水泵7设置在水箱8上，集水槽10设置在工作台下方，一组支线管路9分别连接研磨头内部管道。
3、所述的真空系统包括工作台管路11、一组真空支线管路12、真空主线管路13、真空泵箱14，真空泵箱连接真空主线管路连接均匀分布的一组真空支线管路，工作台管路设置在一组真空支线管路上方，工作台管路与工作台的模具内凹槽底部连接。
4、所述的数控主轴包括升降滑道18、横轴、Z轴驱动电机17、磨头电机16和X轴驱动电机15，研磨头安装在横轴上，升降滑道18设置在横轴两侧，磨头电机16连接研磨头，X轴驱动电机15设置在横轴上，Z轴驱动电机17设置在升降滑道18外侧。
5、所述的工作台与数控主轴做相对运动。
本发明的另一目的在于提供一种3D蓝宝石制品快速研磨方法，研磨方法包括以下步骤：
A、将3D蓝宝石制品逐一排列放入3D蓝宝石制品快速研磨设备模具凹槽内部，启动真空系统将其吸附固定；
B、控制数控主轴移动研磨头，直至研磨头磨削面与3D蓝宝石制品表面接触，启动金刚石研磨液循环系统；
C、通过控制系统设定自动研磨程序，启动3D蓝宝石制品快速研磨设备根据设定的自动研磨程序自动加工，工作台沿Y轴方向匀速往返移动，数控主轴沿X轴和Z轴方向匀速往返移动；
D、研磨结束后，3D蓝宝石制品快速研磨设备自动停止运行，关闭真空系统，取出3D蓝宝石制品。
本发明有益效果有：
1、本发明通过多个研磨头同步进行研磨工作，能够一次性加工多件3D蓝宝石制品，大幅度提升研磨效率，且产成品质量一致性高。
2、本发明通过使用与3D蓝宝石制品曲面弧度吻合的圆弧形研磨头，实现3D蓝宝石制品曲面的高质量研磨。
附图说明
图1为本发明一种3D蓝宝石制品的快速研磨设备结构示意图；
图2为研磨头示意图；
图3为研磨头边缘尺寸示意图；
图4为金刚石研磨液循环系统结构示意图；
图5为真空系统结构示意图；
图6为数控主轴结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
结合图1-3，该设备主要由研磨头1、数控主轴2、工作台3、金刚石研磨液循环系统4、真空系统5组成。研磨头包括水平排列安装于数控主轴下方的一组研磨头，研磨头轴线与工作台面垂直，工作台2的台面安装有模具，模具内带有凹槽结构，凹槽形状弧度与3D蓝宝石制品相同，凹槽底部与真空系统连接，能够将3D蓝宝石制品吸附固定在模具内，研磨头内部设置有供金刚石研磨液流动的管道，管道与金刚石研磨液循环系统4连接，金刚石研磨液循环系统4将金刚石研磨液经管道输送至研磨头与蓝宝石制品的接触面，数控主轴2带动研磨头高速旋转，研磨头磨削面有十字形凹槽，边缘为圆弧形结构，圆弧形坡度宽5mm，十字形凹槽高3mm，与3D蓝宝石制品表面曲面的弧度相吻合，工作台3能够沿Y轴匀速往返运动，数控主轴2能够沿X轴和Z轴匀速往返运动，工作台与数控主轴做相对运动，数控主轴2和工作台3均连接控制系统。
结合图4，金刚石研磨液循环系统包括主线管路6、水泵7、水箱8、一组支线管路9、集水槽10，主线管路6连接均匀分布的一组支线管路9设置在集水槽10上方，水箱8连接集水槽10，水泵7设置在水箱8上，集水槽10设置在工作台下方，一组支线管路9分别连接研磨头内部管道。
结合图5，真空系统包括工作台管路11、一组真空支线管路12、真空主线管路13、真空泵箱14，真空泵箱连接真空主线管路连接均匀分布的一组真空支线管路，工作台管路设置在一组真空支线管路上方，工作台管路与工作台的模具内凹槽底部连接。
结合图6，数控主轴包括升降滑道18、横轴、Z轴驱动电机17、磨头电机16和X轴驱动电机15，研磨头安装在横轴上，升降滑道18设置在横轴两侧，磨头电机16连接研磨头，X轴驱动电机15设置在横轴上，Z轴驱动电机17设置在升降滑道18外侧。
本实施例研磨头1使用软性材质，材质为铜、锡或聚氨酯中任意一种。多个研磨头水平排列安装于数控主轴2下方，研磨头的轴线垂直于工作台3的台面，工作台的台面安装有模具，模具内带有凹槽结构，凹槽形状弧度与3D蓝宝石制品相同，凹槽底部与真空系统5连接，能够将3D蓝宝石制品吸附固定在模具内。研磨头内部具有供金刚石研磨液流动的管道，该管道与金刚石研磨液循环系统4连接，金刚石研磨液循环系统将金刚石研磨液经管道输送至研磨头与蓝宝石制品的接触面，数控主轴带动研磨头高速旋转，研磨头磨削面有十字形凹槽，边缘为圆弧形结构，与3D曲面的弧度相吻合，能够与3D蓝宝石制品表面充分接触并研磨。工作台沿Y轴匀速往返运动，数控主轴沿X轴和Z轴匀速往返运动，直至蓝宝石制品表面全部研磨完毕。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于具有本发明所属领域基础知识的人员来讲，可以很容易对本发明进行变更和修改，这些变更和修改都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种3D蓝宝石制品快速研磨设备，其特征在于它包括研磨头、数控主轴、工作台、金刚石研磨液循环系统和真空系统，研磨头包括水平排列安装于数控主轴下方的一组研磨头，研磨头轴线与工作台面垂直，工作台的台面安装有模具，模具内带有凹槽结构，凹槽形状弧度与3D蓝宝石制品相同，凹槽底部与真空系统连接，能够将3D蓝宝石制品吸附固定在模具内，研磨头内部设置有供金刚石研磨液流动的管道，管道与金刚石研磨液循环系统连接，金刚石研磨液循环系统将金刚石研磨液经管道输送至研磨头与蓝宝石制品的接触面，数控主轴带动研磨头高速旋转，研磨头磨削面有十字形凹槽，边缘为圆弧形结构，与3D蓝宝石制品表面曲面的弧度相吻合，工作台能够沿Y轴匀速往返运动，数控主轴能够沿X轴和Z轴匀速往返运动，数控主轴和工作台均连接控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种3D蓝宝石制品快速研磨设备，其特征在于所述的研磨头边缘圆弧形坡度宽5mm，十字形凹槽高2-3mm。
3.根据权利要求2所述的一种3D蓝宝石制品快速研磨设备，其特征在于所述的金刚石研磨液循环系统包括主线管路、水泵、水箱、一组支线管路、集水槽，主线管路连接均匀分布的一组支线管路设置在集水槽上方，水箱连接集水槽，水泵设置在水箱上，集水槽设置在工作台下方，一组支线管路分别连接研磨头内部管道。
4.根据权利要求3所述的一种3D蓝宝石制品快速研磨设备，其特征在于所述的真空系统包括工作台管路、一组真空支线管路、真空主线管路、真空泵箱，真空泵箱连接真空主线管路连接均匀分布的一组真空支线管路，工作台管路设置在一组真空支线管路上方，工作台管路与工作台的模具内凹槽底部连接。
5.根据权利要求4所述的一种3D蓝宝石制品快速研磨设备，其特征在于所述的数控主轴包括升降滑道、横轴、Z轴驱动电机、磨头电机和X轴驱动电机，研磨头安装在横轴上，升降滑道设置在横轴两侧，磨头电机连接研磨头，X轴驱动电机设置在横轴上，Z轴驱动电机设置在升降滑道外侧。
6.根据权利要求5所述的一种3D蓝宝石制品快速研磨设备，其特征在于所述的工作台与数控主轴做相对运动。
7.根据权利要求1所述的一种3D蓝宝石制品快速研磨方法，其特征在于研磨方法包括以下步骤：
A、将3D蓝宝石制品逐一排列放入3D蓝宝石制品快速研磨设备模具凹槽内部，启动真空系统将其吸附固定；
B、控制数控主轴移动研磨头，直至研磨头磨削面与3D蓝宝石制品表面接触，启动金刚石研磨液循环系统；
C、通过控制系统设定自动研磨程序，启动3D蓝宝石制品快速研磨设备根据设定的自动研磨程序自动加工，工作台沿Y轴方向匀速往返移动，数控主轴沿X轴和Z轴方向匀速往返移动；
D、研磨结束后，3D蓝宝石制品快速研磨设备自动停止运行，关闭真空系统，取出3D蓝宝石制品。
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