一種藍寶石3d弧面的成型方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及藍寶石外形加工領域，具體涉及一種藍寶石3D弧面的成型方法。
【背景技術】
[0002]3D藍寶石產品是指含有一個或多個弧面的藍寶石產品。市場對小型3D藍寶石產品的需求逐漸增加，因而生產廠商為了滿足客戶需求而設計了各種3D藍寶石。然而目前業界用于藍寶石3D成型加工方法為通過主軸驅動電鍍砂輪以及配合Z軸上下運動實現3D成型，這種加工方法的砂輪轉速低、加工周期長、磨削量大、需要嚴格控制砂輪形狀和變形量、且砂輪使用壽命短。此外，該工藝使得藍寶石產品表面容易留下刀痕、砂輪線、臺階等外觀不良，導致下一步拋光工序難處理。也就是說，現有加工方法中，被加工的藍寶石表面品質不高、加工效率較低以及加工不方便。
[0003]實用新型201420631454.4提供了一種窗口片藍寶石晶塊倒R角工具，所述電鍍砂輪包括位于砂輪邊緣端的弧形加工槽，所述弧形加工槽向砂輪內部凹陷，所述弧形加工槽底面的弧度與產品加工要求的R角弧度相適應。該實用新型采用電鍍工藝對窗口片藍寶石晶塊進行倒角，利用金剛石砂輪裝置磨削，裝置不易變形，使用壽命長;另外，將砂輪邊緣加工為適合倒R角的弧形，將弧形對準產品邊緣進行磨削成型，使得倒R角工序簡易，并且為標準化操作，產品品質穩定可控;而且可一次加工大塊晶石，省時省力，效率高。
[0004]由此可見，本領域在加工藍寶石尤其是對藍寶石外形成型時基本上都采用電鍍砂輪作業。而由于電鍍砂輪的制造工藝決定了其表面形貌隨機，各磨粒幾何形狀、分布及切削刃所處高度不一致，因此使用電鍍砂輪磨削時只有少數較高切削刃切到工件，限制了磨削質量和磨削效率進一步提高。
[0005]因此，本領域需要一種新的藍寶石3D弧面的成型方法，使得能夠解決上述藍寶石3D弧面外觀不良和加工效率較低的問題。
【發明內容】
[0006]因此，本發明提供一種藍寶石3D弧面的成型方法，包括先根據藍寶石3D弧面的目標外形以及藍寶石的硬度相應設計和制備得到含內凹弧面的燒結砂輪，再使用CNC結合所述燒結砂輪對藍寶石進行3D弧面成型。本發明中，藍寶石的硬度例如為莫氏9度。
[0007]在一種具體的實施方式中，CNC上三軸聯動的高速主軸的轉速為20000?30000r/
mino
[0008]在一種具體的實施方式中，根據藍寶石3D弧面的目標寬度、目標高度以及藍寶石的硬度制備得到相應外形尺寸、一定砂粒大小以及砂層材質的燒結砂輪。
[0009]在一種具體的實施方式中，所述燒結砂輪的砂層厚度為0.5?8mm，砂層上內凹弧面的高度為0.4?7.5mm、寬度為0.5?7mm。
[0010]在一種具體的實施方式中，所述燒結砂輪的砂層厚度為2?6mm，砂層上內凹弧面的高度為2?5.5mm、寬度為I?5mm。
[0011]在一種具體的實施方式中，使用CNC結合燒結砂輪對藍寶石進行3D弧面進行成型時，CNC主軸轉速為20000?30000r/min，切削進給速度為100?3000mm/min，切削進給量為
0.1?0.8mm/rη
[0012]在一種具體的實施方式中，所述主軸轉速為24000?26000r/min，切削進給速度為300?1000mm/min，切削進給量為 0.2 ?0.5mm/r。
[0013]本發明中的工藝流程具體包括:
[0014]A，根據被加工的3D藍寶石硬度，3D藍寶石寬度、3D深度以及藍寶石強度要求選定切削速度；
[0015]B，根據選定的切削速度以及切削進給量的要求，設計砂輪外形、砂粒大小以及材料；
[0016]C，具體地，根據切削速度要求設計出粗修、精修的砂輪外形以及選用砂粒材料；
[0017]D，根據被加工的藍寶石的形狀要求及切削量的要求，編寫產品加工程序；
[0018]E，在機床上試加工，測試加工的性能，包括被加工的3D產品表面質量和加工效率，優化程序和工藝參數；
[0019 ] F，根據優化后的工藝參數，進行批量生產。
[0020]本發明中，所述CNC即一種由程序控制的自動化機床，也即本領域內涉及和常用的數控機床。所述機床采用多軸聯動為基礎的CNC機床。
[0021]使用本發明提供的方法成型藍寶石3D弧面，使得藍寶石產品表面不容易留下刀痕、砂輪線、臺階等外觀不良，成型產品的表面品質高;且加工方便，加工效率高，砂輪壽命長。具體地，藍寶石成型后的表面粗糙度由電鍍砂輪的800?1200nm降低到本發明中的150?250nm;在成型后，使用同樣的拋光方法對這兩種成型產品進行拋光，拋光加工時間由30?40min/片縮短到10?15min/片。
【附圖說明】
[0022]圖1為現有技術中使用的電鍍砂輪的結構示意圖；
[0023]圖2為本發明中使用的燒結砂輪和藍寶石3D弧面的目標尺寸示意圖。
[0024]其中，1、燒結砂輪，11、燒結砂層，2、電鍍砂輪，21、電鍍砂層，3、藍寶石，d、藍寶石的3D弧面寬度，h、藍寶石的3D弧面高度。
【具體實施方式】
[0025]圖1中所示的電鍍砂輪的電鍍砂層的厚度一般為0.03?0.05mm，而燒結砂輪的整個燒結砂層均可以是成型作用部位，圖2中燒結砂輪的砂層厚度為4mm，砂層上內凹弧面的高度為3.8mm、寬度為3.2mm。相應地，藍寶石產品的目標寬度d為3.2mm, g標高度h為3.8mm。
[0026]同樣的加工參數和藍寶石加工量，如圖1所示電鍍砂輪的使用壽命約10片/支，此時電鍍砂輪的壽命終結。而使用本發明中如圖2所示的燒結砂輪，砂輪的每次外形修整均可以加工約40片藍寶石，而整個燒結砂輪可以休整3?4次。因此，本發明中的燒結砂輪用于藍寶石3D外形成型時的壽命長，成型精度高，效果好。
[0027]本發明提供一種藍寶石3D弧面的成型方法，包括先根據藍寶石3D弧面的目標外形以及藍寶石的硬度相應設計和制備得到含內凹弧面的燒結砂輪，再使用CNC結合所述燒結砂輪對藍寶石進行3D弧面成型。本發明中，CNC上三軸聯動的高速主軸的轉速為24000?26000r/min，切削進給速度為300?1000mm/min，切削進給量為0.2?0.5mm/r。所述燒結砂輪的砂層厚度為2?6mm，砂層上內凹弧面的高度為2?5.5mm、寬度為I?5mm。
[0028]本發明中的工藝流程具體包括:
[0029]A，根據被加工的3D藍寶石硬度，3D藍寶石寬度、3D深度以及藍寶石強度要求選定切削速度；
[0030]B，根據選定的切削速度以及切削進給量的要求，設計砂輪外形、砂粒大小以及材料；
[0031]C，具體地，根據切削速度要求設計出粗修、精修的砂輪外形以及選用砂粒材料；
[0032]D，根據被加工的藍寶石的形狀要求及切削量的要求，編寫產品加工程序；
[0033]E，在機床上試加工，測試加工的性能，包括被加工的3D產品表面質量和加工效率，優化程序和工藝參數；
[0034]F，根據優化后的工藝參數，進行批量生產。
[0035]本發明中，所述CNC即一種由程序控制的自動化機床，也即本領域內涉及和常用的數控機床。所述機床采用多軸聯動為基礎的CNC機床。
[0036]本發明中燒結砂輪的制備方法和整形方法均可以使用本領域已知的方法。例如:燒結砂輪的制備可以以青銅等金屬作為結合劑結合金剛石顆粒，用高溫燒結法制造，其結合強度高，成型性好，耐高溫，導熱性耐磨性好，使用壽命長，可承受較大負荷。而燒結砂輪的整形方法例如為電解修整法、電火花修整法、復合修整法等。其中，電解修整法速度快，但整形精度不高；電火花修整法整形精度高，既可整形又可修銳，但整形速度較慢;復合修整法有電解電火花復合修整法、機械化學復合修整法等，修整效果較好，但系統較復雜。本發明中，燒結砂輪的修整法更優選使用電火花修整法或復合修整法。
[0037]本發明中，切削速度正比于燒結砂輪的周長和砂輪轉速。而切削進給量大小與切削速度相關，也與藍寶石寬度、3D深度、藍寶石強度以及藍寶石硬度相關；如切削進給量&切削速度/(藍寶石寬度*3D深度*藍寶石強度*硬度)。由于是藍寶石大面積加工，切削力較大，需要控制加工的切削進給量。
[0038]本發明中，以CNC的多軸聯動為基礎。成型加工的燒結砂輪需要準確地按照產品3D形狀要求設計，配合機床加工代碼讓CNC機床實現三軸聯動，來實現藍寶石3D加工。現有藍寶石3D成型方法直接采用電鍍砂輪加工，它隨著藍寶石3D形狀的復雜而使加工效率太低，同時加工3D產品的鏡面效果差;并且多樣化和精度方面也不能滿足客戶要求。
[0039]因本發明中采用多軸聯動的高速主軸驅動燒結砂輪加工藍寶石，可以加工不同設定要求的產品，與現有的電鍍砂輪加工方式相比較，本發明技術方案具有提高被加工藍寶石3D品質，提高加工效率、砂輪使用壽命長、可重復對燒結砂輪整形并用于多次加工、以及方便加工的有益技術效果。
[0040]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種藍寶石3D弧面的成型方法，其特征在于，先根據藍寶石3D弧面的目標外形以及藍寶石的硬度相應設計和制備得到含內凹弧面的燒結砂輪，再使用CNC結合所述燒結砂輪對藍寶石進行3D弧面成型。2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，CNC上三軸聯動的高速主軸的轉速為20000?30000r/mino3.根據權利要求2所述方法，其特征在于，根據藍寶石3D弧面的目標寬度、目標高度以及藍寶石的硬度制備得到相應外形尺寸、一定砂粒大小以及砂層材質的燒結砂輪。4.根據權利要求2所述方法，其特征在于，所述燒結砂輪的砂層厚度為0.5?8mm，砂層上內凹弧面的高度為0.4?7.5mm、寬度為0.5?7mm。5.根據權利要求4所述方法，其特征在于，所述燒結砂輪的砂層厚度為2?6mm，砂層上內凹弧面的高度為2?5.5mm、寬度為I?5mm。6.根據權利要求2所述方法，其特征在于，使用CNC結合燒結砂輪對藍寶石進行3D弧面進行成型時，CNC主軸轉速為22000?28000r/min，切削進給速度為100?3000mm/min，切削進給量為0.1?0.8mm/r。7.根據權利要求6所述方法，其特征在于，所述主軸轉速為24000?26000r/min，切削進給速度為300?1000mm/min，切削進給量為0.2?0.5mm/r。
【專利摘要】本發明提供一種藍寶石3D弧面的成型方法，包括先根據藍寶石3D弧面的目標外形以及藍寶石的硬度相應設計和制備得到含內凹弧面的燒結砂輪，再使用CNC結合所述燒結砂輪對藍寶石進行3D弧面成型。具體地，CNC上三軸聯動的高速主軸的轉速為20000～30000r/min。使用本發明提供的方法成型藍寶石3D弧面，使得藍寶石產品表面不容易留下刀痕、砂輪線、臺階等外觀不良，成型產品的表面品質高；且加工方便，加工效率高，砂輪壽命長。
【IPC分類】B24B19/22
【公開號】CN105598791
【申請號】CN201510653802
【發明人】周群飛, 饒橋兵, 張細軍
【申請人】藍思科技股份有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年10月10日