本發(fā)明涉及藍(lán)寶石加工方法，特別涉及一種3D藍(lán)寶石面板的制備方法及藍(lán)寶石面板。

背景技術(shù)：

隨著觸摸屏應(yīng)用日趨廣泛，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，特別是3D藍(lán)寶石屏幕這一概念的提出，對(duì)觸摸屏面板加工技術(shù)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的3D玻璃面板，均采用熱彎、熱熔的加工方式。把平板玻璃放置在模具內(nèi)，放在高溫?zé)釓潬t內(nèi)加熱，達(dá)到玻璃熱熔點(diǎn)左右，同時(shí)施加一定外力，使玻璃成型為模具的形狀。但藍(lán)寶石熔點(diǎn)高，達(dá)到2000℃以上，傳統(tǒng)的玻璃熱彎和熱熔加工方式，不適合藍(lán)寶石3D面板的加工，機(jī)械加工則是較為理想的手段。

常規(guī)的藍(lán)寶石基片均為2D或2.5D，只涉及平面或一個(gè)弧邊的加工，現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)仿形磨邊機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3D面板(含有多個(gè)不同朝向的弧面的面板)涉及內(nèi)凹面的加工，需要在藍(lán)寶石面板的一面挖槽，若藍(lán)寶石加工采用砂輪棒磨削，但由于砂輪棒直徑太小，且砂輪挖面積較大的凹槽時(shí)難度較大，砂輪加工部位刀頭極容易磨損，無(wú)法實(shí)現(xiàn)包含凹槽的藍(lán)寶石的高效、高精度加工，良率和效率無(wú)法滿足產(chǎn)業(yè)化需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明目的在于提供一種利用數(shù)控仿形加工外形+精雕機(jī)加工內(nèi)凹部分，結(jié)合多層次多種粒度的金剛石刀具利用精雕機(jī)自動(dòng)換刀功能將多工序組合一次成型加工藍(lán)寶石面板的加工工藝。

因此，本發(fā)明首先提供一種3D藍(lán)寶石面板的制備方法，包括如下步驟，

1)研磨：使用研磨機(jī)將藍(lán)寶石平板基材的A平面和B平面磨至目標(biāo)精度；

2)修磨外形：使用數(shù)控仿形機(jī)結(jié)合金剛石砂輪修磨與A平面依次連接的外弧邊、直身位和外倒邊；其中金剛石砂輪的直徑為50～240mm，且該步驟中先后使用第一金剛石砂和比第一金剛石砂粒徑更小的第二金剛石砂修磨藍(lán)寶石；

3)修磨內(nèi)凹部分：使用精雕機(jī)結(jié)合直徑為4～30mm的金剛石砂棒修磨藍(lán)寶石的內(nèi)凹平面以及B平面與內(nèi)凹平面之間的部分，且所述精雕機(jī)通過(guò)自動(dòng)切換含更小粒徑金剛石砂的砂棒加工藍(lán)寶石。

在一種具體的實(shí)施方式中，步驟3)中所述B平面與內(nèi)凹平面之間的部分包括與內(nèi)凹 平面鄰接的內(nèi)側(cè)邊6以及位于內(nèi)側(cè)邊與B平面間的內(nèi)倒邊7，且所述內(nèi)側(cè)邊為內(nèi)弧邊或內(nèi)直邊。

在一種具體的實(shí)施方式中，步驟2)中的第一金剛石砂和第二金剛石砂位于同一砂輪上，所述第一金剛石砂的粒度為200～500目，第二金剛石砂的粒度為600～1000目。

在一種具體的實(shí)施方式中，在步驟2)和步驟3)之間還包括激光切割步驟，所述激光切割步驟為從B平面往內(nèi)激光切割去除部分藍(lán)寶石基材，得到邊框形的B平面。

本發(fā)明中，要形成精準(zhǔn)的內(nèi)凹平面、內(nèi)側(cè)邊和內(nèi)倒邊，必須使用具備自動(dòng)換刀功能的精雕機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在優(yōu)選的方式中，在精雕機(jī)結(jié)合砂棒對(duì)藍(lán)寶石內(nèi)凹部分打磨之前先用激光切割去除部分藍(lán)寶石基材，則大大提高了整個(gè)內(nèi)凹部分的加工效率。優(yōu)選的，激光切割的去除量為激光切割步驟和步驟3)中去除總量的60～90％，優(yōu)選70～85％。

在一種具體的實(shí)施方式中，步驟3)中先后使用的第一刀具中金剛石砂的粒度為120～200目，第二刀具中金剛石砂的粒度為200～500目，第三刀具中金剛石砂的粒度為600～1000目。具體地，先使用第一刀具加工所述內(nèi)凹平面和內(nèi)側(cè)邊，再使用第二刀具加工所述內(nèi)凹平面和內(nèi)側(cè)邊，最后使用第三刀具加工內(nèi)倒邊。

在一種具體的實(shí)施方式中，所述金剛石砂輪的直徑為120～240mm，所述金剛石砂棒的直徑為4～10mm。

在一種具體的實(shí)施方式中，步驟2)中：主軸轉(zhuǎn)速15000±2000r/min；輪廓下刀進(jìn)給F500～2000mm/min；走刀進(jìn)給F500～2000mm/min；步驟3)中：主軸轉(zhuǎn)速24000±2000r/min；第一刀具的輪廓下刀進(jìn)給F300～1500mm/min，第二刀具的輪廓下刀進(jìn)給F400～2000mm/min，第一刀具的走刀進(jìn)給F300～1500mm/min，第二刀具的走刀進(jìn)給F800～2400mm/min。

在一種具體的實(shí)施方式中，所述3D藍(lán)寶石面板為手機(jī)面板。

本發(fā)明還相應(yīng)提供一種如上所述方法制備得到的3D藍(lán)寶石面板，所述3D藍(lán)寶石面板包含相互平行的A平面、B平面和內(nèi)凹平面，所述內(nèi)凹平面為在面板的厚度方向上從B平面向內(nèi)凹進(jìn)的平面，所述3D藍(lán)寶石面板還包含面板外側(cè)的從A平面至B平面依次連接的外弧邊、直身位和外倒邊，以及面板內(nèi)側(cè)的從內(nèi)凹平面至B平面依次連接的內(nèi)側(cè)邊和內(nèi)倒邊。

本發(fā)明通過(guò)結(jié)合使用數(shù)控仿形機(jī)修外形和自動(dòng)更換刀具的精雕機(jī)修內(nèi)凹部分，使得含凹槽的藍(lán)寶石加工良率高且效率能滿足產(chǎn)業(yè)化需求。在優(yōu)選的方式中，在精雕機(jī)結(jié)合砂棒對(duì)藍(lán)寶石內(nèi)凹部分打磨之前先用激光切割去除部分藍(lán)寶石基材，則大大提高了整個(gè)內(nèi)凹部 分的加工效率，含凹槽的藍(lán)寶石加工良率高且效率完全能滿足產(chǎn)業(yè)化需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中藍(lán)寶石面板產(chǎn)品的背面外形示意圖，

圖2為本發(fā)明中藍(lán)寶石面板產(chǎn)品的正面外形示意圖，

圖3為本發(fā)明中藍(lán)寶石面板長(zhǎng)度方向的橫截面示意圖，

圖4為長(zhǎng)度方向的橫截面局部示意圖；

其中：1、A平面，2、B平面，3、內(nèi)凹平面，4、外弧邊，5、外倒邊，6、內(nèi)側(cè)邊，7、內(nèi)倒邊，8、直身位。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明首先提供一種3D藍(lán)寶石面板的制備方法，包括如下步驟，

1)研磨：使用研磨機(jī)將藍(lán)寶石平板基材的A平面和B平面磨至目標(biāo)精度；

2)修磨外形：使用數(shù)控仿形機(jī)結(jié)合金剛石砂輪修磨與A平面依次連接的外弧邊、直身位和外倒邊；其中金剛石砂輪的直徑為120～240mm，且該步驟中先后使用第一金剛石砂和比第一金剛石砂粒徑更小的第二金剛石砂修磨藍(lán)寶石；

3)修磨內(nèi)凹部分：使用精雕機(jī)結(jié)合直徑為4～10mm的金剛石砂棒修磨藍(lán)寶石的內(nèi)凹平面(3)、與內(nèi)凹平面鄰接的內(nèi)弧邊(6)以及位于內(nèi)弧邊與B平面間的內(nèi)倒邊(7)，且所述精雕機(jī)通過(guò)自動(dòng)切換含更小粒徑金剛石砂的砂棒加工藍(lán)寶石。

步驟1)中，使用雙面鑄鐵盤和粗磨機(jī)對(duì)藍(lán)寶石平板基材粗磨，使得A平面和B平面的平面度、平行度和平板材料的厚度均磨至目標(biāo)精度，例如A平面和B平面的平面度均控制在±0.01mm。在一種具體的實(shí)施方式中，步驟2)中砂輪直徑為180mm。在一種具體的實(shí)施方式中，步驟2)中可以共使用兩種金剛石砂打磨藍(lán)寶石外形，如300目和800目?jī)煞N，也可以用三種或更多種金剛石砂打磨藍(lán)寶石外形，如300目、500目和800目三種。在大粒徑的金剛石砂打磨外弧邊、直身位和外倒邊后，切換小粒徑的金剛石砂打磨外弧邊、直身位和外倒邊。在修磨外形過(guò)程中，CNC上砂輪高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)品也會(huì)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)以配合CNC對(duì)藍(lán)寶石的修磨。步驟3)中金剛石砂棒的直徑優(yōu)選為6～8mm，步驟3)中使用的金剛石砂棒(刀具)至少包括兩種以上，在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述金剛石砂棒為三種金剛石粒徑依次變小的砂棒，第一刀具的金剛石粒度例如為120～200目，第二刀具的金剛石粒度例如為200～500目，第三刀具的金剛石粒度例如為600～1000目。在修磨內(nèi)凹部分的過(guò)程中，精雕機(jī)上砂棒高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)品卻是靜止不動(dòng)的。

本發(fā)明中，所述外弧邊和外倒邊也可稱為外弧面和外倒角，所述內(nèi)弧邊和內(nèi)倒邊同樣也稱為內(nèi)弧面和內(nèi)倒角，所述直身位是指與A平面和B平面垂直的面。所述內(nèi)側(cè)邊包括內(nèi)弧邊或內(nèi)直邊，其中內(nèi)直邊也稱為內(nèi)直面，它也同樣可以是與A平面和B平面垂直的面。

在一種具體的實(shí)施方式中，步驟2)中的第一金剛石砂和第二金剛石砂位于同一砂輪上，所述第一金剛石砂的粒度為200～500目，第二金剛石砂的粒度為600～1000目。在步驟2)所用砂輪中，砂輪圓面上的圓弧通槽的形狀與待加工產(chǎn)品的形狀匹配。

在一種具體的實(shí)施方式中，在步驟2)和步驟3)之間還包括激光切割步驟，所述激光切割步驟為從B平面往內(nèi)激光切割去除部分藍(lán)寶石基材，得到邊框形的B平面。

本發(fā)明中，要形成精準(zhǔn)的內(nèi)凹平面、內(nèi)側(cè)邊和內(nèi)倒邊，必須使用具備自動(dòng)換刀功能的精雕機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在優(yōu)選的方式中，在精雕機(jī)結(jié)合砂棒對(duì)藍(lán)寶石內(nèi)凹部分打磨之前先用激光切割去除部分藍(lán)寶石基材，則大大提高了整個(gè)內(nèi)凹部分的加工效率。優(yōu)選的，激光切割的去除量為激光切割步驟和步驟3)中去除總量的60～90％，優(yōu)選70～85％。在本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施方式中，含凹槽的藍(lán)寶石得到高效、高精度加工，良率高且效率完全能滿足產(chǎn)業(yè)化需求。

在一種具體的實(shí)施方式中，步驟3)中先使用的第一刀具中金剛石砂的粒度為120～200目，第二刀具中金剛石砂的粒度為200～500目，第三刀具中金剛石砂的粒度為600～1000目。具體地，先使用第一刀具加工所述內(nèi)凹平面和內(nèi)側(cè)邊，再使用第二刀具加工所述內(nèi)凹平面和內(nèi)側(cè)邊，最后使用第三刀具加工內(nèi)倒邊。

在一種具體的實(shí)施方式中，步驟1)中：上盤轉(zhuǎn)速6～15RPM，下盤轉(zhuǎn)速25～50RPM，單位面壓0.05～0.12kg/cm²，加工時(shí)間5～60min；步驟2)中：主軸轉(zhuǎn)速15000±2000r/min；輪廓下刀進(jìn)給F500～2000mm/min；走刀進(jìn)給F500～2000mm/min；單片藍(lán)寶石面板的加工時(shí)間為120～400s；步驟3)中：主軸轉(zhuǎn)速24000±2000r/min；第一刀具的輪廓下刀進(jìn)給F300～1500mm/min，第二刀具的輪廓下刀進(jìn)給F400～2000mm/min，第一刀具的走刀進(jìn)給F300～1500mm/min，第二刀具的走刀進(jìn)給F800～2400mm/min；單片加工時(shí)間200～500s。

在具體的加工過(guò)程中，步驟2)中加工時(shí)，是砂輪部分包裹藍(lán)寶石面板的加工狀態(tài)，而步驟3)中是藍(lán)寶石面板部分包裹砂棒的加工狀態(tài)。

實(shí)施例1

圖1～4中提供了一種藍(lán)寶石面板產(chǎn)品，所述3D藍(lán)寶石面板包含相互平行的A平面1、B平面2和內(nèi)凹平面3，所述內(nèi)凹平面3為在面板的厚度方向上從B平面2向內(nèi)凹進(jìn)的平面，所述3D藍(lán)寶石面板還包含面板外側(cè)的從A平面1至B平面2依次連接的外弧邊4、 直身位8和外倒邊5，以及面板內(nèi)側(cè)的從內(nèi)凹平面3至B平面2依次連接的內(nèi)側(cè)邊6和內(nèi)倒邊7。所述藍(lán)寶石面板的外形尺寸長(zhǎng)、寬、厚為35mm×30mm×1.8mm，其中，A平面與內(nèi)凹平面間的高度為1.3mm，而內(nèi)凹平面與B平面間的高度為0.5mm。本發(fā)明中的附圖均只代表形狀和位置的示意，其中的尺寸比例與實(shí)際情況可以并不相符。該藍(lán)寶石產(chǎn)品是通過(guò)本發(fā)明中上述方法制備得到的。其中：

修外形采用數(shù)控仿形機(jī)，具體加工參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速15000±2000r/min；輪廓下刀進(jìn)給F1250±250mm/min；走刀進(jìn)給F1250±250mm/min；單片加工時(shí)間215s±10s/pcs。其中，輪廓下刀進(jìn)給是指刀具呈螺旋狀下去(Z軸方向)的運(yùn)動(dòng)速度；走刀進(jìn)給是按照加工路徑走的運(yùn)動(dòng)速度(Y軸方向)。本發(fā)明中的內(nèi)倒邊和外倒邊均可以是平面倒邊，也可以是弧面倒邊，圖4中所示為平面倒邊。

修內(nèi)凹部分采用精雕機(jī)，具體加工參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速24000±2000r/min；第一刀具的輪廓下刀進(jìn)給F800±200mm/min，第二刀具的輪廓下刀進(jìn)給F1000±200mm/min，第一刀具的走刀進(jìn)給F800±200mm/min，第二刀具的走刀進(jìn)給F1600±200mm/min；單片加工時(shí)間305s±10s/pcs。

在上述外形和凹槽加工前，還有粗磨工序，將已切割成薄片的藍(lán)寶石基材，放置于粗磨機(jī)上下盤內(nèi)，通過(guò)加入研磨液進(jìn)行雙面研磨，通過(guò)此工序完成上下表面研磨，保證總厚度一致與表面平整度控制在0.01mm以內(nèi)。粗磨采用16B雙面粗磨機(jī)，所用輔料為40um碳化硼研磨液，具體加工參數(shù)：上盤轉(zhuǎn)速9～11RPM，下盤轉(zhuǎn)速28～32RPM，單位面壓0.06～0.08kg/cm²，即壓強(qiáng)為6～8個(gè)大氣壓，加工時(shí)間28～32min。

為避免凹槽兩側(cè)邊刀具加工后產(chǎn)生的砂崩，增加0.15mm左右的內(nèi)倒角和外倒角(即倒角連接的兩邊的寬度去除量均為0.15mm左右)改善砂崩狀況。

本發(fā)明利用精雕機(jī)結(jié)合多層次多種粒度的金剛石刀具，從而能加工具體凹槽，得到含內(nèi)凹平面的3D結(jié)構(gòu)的藍(lán)寶石面板；使用多款砂輪棒通過(guò)精雕機(jī)換刀功能及調(diào)整藍(lán)寶石面板與磨具之間的位置，可以一次性完成粗精修凹槽、加工凹槽的倒邊等多個(gè)步驟，簡(jiǎn)化了工序，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用精雕機(jī)換刀功能將各工序組合通過(guò)換刀功能實(shí)現(xiàn)內(nèi)凹部分的一次成型。本發(fā)明優(yōu)選利用激光粗開(kāi)+精雕機(jī)粗精修分層次加工，實(shí)現(xiàn)在藍(lán)寶石基材上精準(zhǔn)地挖凹槽，傳統(tǒng)刀具壽命得到提升，加工效率增加。另本發(fā)明對(duì)凹槽崩邊改善，為避免藍(lán)寶石兩側(cè)邊在刀具加工后產(chǎn)生砂崩，增加0.15左右倒角改善砂崩狀況，因此實(shí)用性較好，易于推廣應(yīng)用，具有較大實(shí)用價(jià)值。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。