一種藍(lán)寶石3d弧面的成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及藍(lán)寶石外形加工領(lǐng)域，具體涉及一種藍(lán)寶石3D弧面的成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D藍(lán)寶石產(chǎn)品是指含有一個或多個弧面的藍(lán)寶石產(chǎn)品。市場對小型3D藍(lán)寶石產(chǎn)品的需求逐漸增加，因而生產(chǎn)廠商為了滿足客戶需求而設(shè)計了各種3D藍(lán)寶石。然而目前業(yè)界用于藍(lán)寶石3D成型加工方法為通過主軸驅(qū)動電鍍砂輪以及配合Z軸上下運(yùn)動實現(xiàn)3D成型，這種加工方法的砂輪轉(zhuǎn)速低、加工周期長、磨削量大、需要嚴(yán)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(lán)寶石產(chǎn)品表面容易留下刀痕、砂輪線、臺階等外觀不良，導(dǎo)致下一步拋光工序難處理。也就是說，現(xiàn)有加工方法中，被加工的藍(lán)寶石表面品質(zhì)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(lán)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(nèi)部凹陷，所述弧形加工槽底面的弧度與產(chǎn)品加工要求的R角弧度相適應(yīng)。該實用新型采用電鍍工藝對窗口片藍(lán)寶石晶塊進(jìn)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(zhǔn)產(chǎn)品邊緣進(jìn)行磨削成型，使得倒R角工序簡易，并且為標(biāo)準(zhǔn)化操作，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)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(lǐng)域在加工藍(lán)寶石尤其是對藍(lán)寶石外形成型時基本上都采用電鍍砂輪作業(yè)。而由于電鍍砂輪的制造工藝決定了其表面形貌隨機(jī)，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(shù)較高切削刃切到工件，限制了磨削質(zhì)量和磨削效率進(jìn)一步提高。
[0005]因此，本領(lǐng)域需要一種新的藍(lán)寶石3D弧面的成型方法，使得能夠解決上述藍(lán)寶石3D弧面外觀不良和加工效率較低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提供一種藍(lán)寶石3D弧面的成型方法，包括先根據(jù)藍(lán)寶石3D弧面的目標(biāo)外形以及藍(lán)寶石的硬度相應(yīng)設(shè)計和制備得到含內(nèi)凹弧面的燒結(jié)砂輪，再使用CNC結(jié)合所述燒結(jié)砂輪對藍(lán)寶石進(jìn)行3D弧面成型。本發(fā)明中，藍(lán)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(lián)動的高速主軸的轉(zhuǎn)速為20000?30000r/
mino
[0008]在一種具體的實施方式中，根據(jù)藍(lán)寶石3D弧面的目標(biāo)寬度、目標(biāo)高度以及藍(lán)寶石的硬度制備得到相應(yīng)外形尺寸、一定砂粒大小以及砂層材質(zhì)的燒結(jié)砂輪。
[0009]在一種具體的實施方式中，所述燒結(jié)砂輪的砂層厚度為0.5?8mm，砂層上內(nèi)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(jié)砂輪的砂層厚度為2?6mm，砂層上內(nèi)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(jié)合燒結(jié)砂輪對藍(lán)寶石進(jìn)行3D弧面進(jìn)行成型時，CNC主軸轉(zhuǎn)速為20000?30000r/min，切削進(jìn)給速度為100?3000mm/min，切削進(jìn)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(zhuǎn)速為24000?26000r/min，切削進(jìn)給速度為300?1000mm/min，切削進(jìn)給量為 0.2 ?0.5mm/r。
[0013]本發(fā)明中的工藝流程具體包括:
[0014]A，根據(jù)被加工的3D藍(lán)寶石硬度，3D藍(lán)寶石寬度、3D深度以及藍(lán)寶石強(qiáng)度要求選定切削速度；
[0015]B，根據(jù)選定的切削速度以及切削進(jìn)給量的要求，設(shè)計砂輪外形、砂粒大小以及材料；
[0016]C，具體地，根據(jù)切削速度要求設(shè)計出粗修、精修的砂輪外形以及選用砂粒材料；
[0017]D，根據(jù)被加工的藍(lán)寶石的形狀要求及切削量的要求，編寫產(chǎn)品加工程序；
[0018]E，在機(jī)床上試加工，測試加工的性能，包括被加工的3D產(chǎn)品表面質(zhì)量和加工效率，優(yōu)化程序和工藝參數(shù)；
[0019 ] F，根據(jù)優(yōu)化后的工藝參數(shù)，進(jìn)行批量生產(chǎn)。
[0020]本發(fā)明中，所述CNC即一種由程序控制的自動化機(jī)床，也即本領(lǐng)域內(nèi)涉及和常用的數(shù)控機(jī)床。所述機(jī)床采用多軸聯(lián)動為基礎(chǔ)的CNC機(jī)床。
[0021]使用本發(fā)明提供的方法成型藍(lán)寶石3D弧面，使得藍(lán)寶石產(chǎn)品表面不容易留下刀痕、砂輪線、臺階等外觀不良，成型產(chǎn)品的表面品質(zhì)高;且加工方便，加工效率高，砂輪壽命長。具體地，藍(lán)寶石成型后的表面粗糙度由電鍍砂輪的800?1200nm降低到本發(fā)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(chǎn)品進(jìn)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(xiàn)有技術(shù)中使用的電鍍砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明中使用的燒結(jié)砂輪和藍(lán)寶石3D弧面的目標(biāo)尺寸示意圖。
[0024]其中，1、燒結(jié)砂輪，11、燒結(jié)砂層，2、電鍍砂輪，21、電鍍砂層，3、藍(lán)寶石，d、藍(lán)寶石的3D弧面寬度，h、藍(lán)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(jié)砂輪的整個燒結(jié)砂層均可以是成型作用部位，圖2中燒結(jié)砂輪的砂層厚度為4mm，砂層上內(nèi)凹弧面的高度為3.8mm、寬度為3.2mm。相應(yīng)地，藍(lán)寶石產(chǎn)品的目標(biāo)寬度d為3.2mm, g標(biāo)高度h為3.8mm。
[0026]同樣的加工參數(shù)和藍(lán)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(jié)。而使用本發(fā)明中如圖2所示的燒結(jié)砂輪，砂輪的每次外形修整均可以加工約40片藍(lán)寶石，而整個燒結(jié)砂輪可以休整3?4次。因此，本發(fā)明中的燒結(jié)砂輪用于藍(lán)寶石3D外形成型時的壽命長，成型精度高，效果好。
[0027]本發(fā)明提供一種藍(lán)寶石3D弧面的成型方法，包括先根據(jù)藍(lán)寶石3D弧面的目標(biāo)外形以及藍(lán)寶石的硬度相應(yīng)設(shè)計和制備得到含內(nèi)凹弧面的燒結(jié)砂輪，再使用CNC結(jié)合所述燒結(jié)砂輪對藍(lán)寶石進(jìn)行3D弧面成型。本發(fā)明中，CNC上三軸聯(lián)動的高速主軸的轉(zhuǎn)速為24000?26000r/min，切削進(jìn)給速度為300?1000mm/min，切削進(jìn)給量為0.2?0.5mm/r。所述燒結(jié)砂輪的砂層厚度為2?6mm，砂層上內(nèi)凹弧面的高度為2?5.5mm、寬度為I?5mm。
[0028]本發(fā)明中的工藝流程具體包括:
[0029]A，根據(jù)被加工的3D藍(lán)寶石硬度，3D藍(lán)寶石寬度、3D深度以及藍(lán)寶石強(qiáng)度要求選定切削速度；
[0030]B，根據(jù)選定的切削速度以及切削進(jìn)給量的要求，設(shè)計砂輪外形、砂粒大小以及材料；
[0031]C，具體地，根據(jù)切削速度要求設(shè)計出粗修、精修的砂輪外形以及選用砂粒材料；
[0032]D，根據(jù)被加工的藍(lán)寶石的形狀要求及切削量的要求，編寫產(chǎn)品加工程序；
[0033]E，在機(jī)床上試加工，測試加工的性能，包括被加工的3D產(chǎn)品表面質(zhì)量和加工效率，優(yōu)化程序和工藝參數(shù)；
[0034]F，根據(jù)優(yōu)化后的工藝參數(shù)，進(jìn)行批量生產(chǎn)。
[0035]本發(fā)明中，所述CNC即一種由程序控制的自動化機(jī)床，也即本領(lǐng)域內(nèi)涉及和常用的數(shù)控機(jī)床。所述機(jī)床采用多軸聯(lián)動為基礎(chǔ)的CNC機(jī)床。
[0036]本發(fā)明中燒結(jié)砂輪的制備方法和整形方法均可以使用本領(lǐng)域已知的方法。例如:燒結(jié)砂輪的制備可以以青銅等金屬作為結(jié)合劑結(jié)合金剛石顆粒，用高溫?zé)Y(jié)法制造，其結(jié)合強(qiáng)度高，成型性好，耐高溫，導(dǎo)熱性耐磨性好，使用壽命長，可承受較大負(fù)荷。而燒結(jié)砂輪的整形方法例如為電解修整法、電火花修整法、復(fù)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(fù)合修整法有電解電火花復(fù)合修整法、機(jī)械化學(xué)復(fù)合修整法等，修整效果較好，但系統(tǒng)較復(fù)雜。本發(fā)明中，燒結(jié)砂輪的修整法更優(yōu)選使用電火花修整法或復(fù)合修整法。
[0037]本發(fā)明中，切削速度正比于燒結(jié)砂輪的周長和砂輪轉(zhuǎn)速。而切削進(jìn)給量大小與切削速度相關(guān)，也與藍(lán)寶石寬度、3D深度、藍(lán)寶石強(qiáng)度以及藍(lán)寶石硬度相關(guān)；如切削進(jìn)給量&切削速度/(藍(lán)寶石寬度*3D深度*藍(lán)寶石強(qiáng)度*硬度)。由于是藍(lán)寶石大面積加工，切削力較大，需要控制加工的切削進(jìn)給量。
[0038]本發(fā)明中，以CNC的多軸聯(lián)動為基礎(chǔ)。成型加工的燒結(jié)砂輪需要準(zhǔn)確地按照產(chǎn)品3D形狀要求設(shè)計，配合機(jī)床加工代碼讓CNC機(jī)床實現(xiàn)三軸聯(lián)動，來實現(xiàn)藍(lán)寶石3D加工。現(xiàn)有藍(lán)寶石3D成型方法直接采用電鍍砂輪加工，它隨著藍(lán)寶石3D形狀的復(fù)雜而使加工效率太低，同時加工3D產(chǎn)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(fā)明中采用多軸聯(lián)動的高速主軸驅(qū)動燒結(jié)砂輪加工藍(lán)寶石，可以加工不同設(shè)定要求的產(chǎn)品，與現(xiàn)有的電鍍砂輪加工方式相比較，本發(fā)明技術(shù)方案具有提高被加工藍(lán)寶石3D品質(zhì)，提高加工效率、砂輪使用壽命長、可重復(fù)對燒結(jié)砂輪整形并用于多次加工、以及方便加工的有益技術(shù)效果。
[0040]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，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)。
【主權(quán)項】
1.一種藍(lán)寶石3D弧面的成型方法，其特征在于，先根據(jù)藍(lán)寶石3D弧面的目標(biāo)外形以及藍(lán)寶石的硬度相應(yīng)設(shè)計和制備得到含內(nèi)凹弧面的燒結(jié)砂輪，再使用CNC結(jié)合所述燒結(jié)砂輪對藍(lán)寶石進(jìn)行3D弧面成型。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，CNC上三軸聯(lián)動的高速主軸的轉(zhuǎn)速為20000?30000r/mino3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，根據(jù)藍(lán)寶石3D弧面的目標(biāo)寬度、目標(biāo)高度以及藍(lán)寶石的硬度制備得到相應(yīng)外形尺寸、一定砂粒大小以及砂層材質(zhì)的燒結(jié)砂輪。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述燒結(jié)砂輪的砂層厚度為0.5?8mm，砂層上內(nèi)凹弧面的高度為0.4?7.5mm、寬度為0.5?7mm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述燒結(jié)砂輪的砂層厚度為2?6mm，砂層上內(nèi)凹弧面的高度為2?5.5mm、寬度為I?5mm。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，使用CNC結(jié)合燒結(jié)砂輪對藍(lán)寶石進(jìn)行3D弧面進(jìn)行成型時，CNC主軸轉(zhuǎn)速為22000?28000r/min，切削進(jìn)給速度為100?3000mm/min，切削進(jìn)給量為0.1?0.8mm/r。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征在于，所述主軸轉(zhuǎn)速為24000?26000r/min，切削進(jìn)給速度為300?1000mm/min，切削進(jìn)給量為0.2?0.5mm/r。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種藍(lán)寶石3D弧面的成型方法，包括先根據(jù)藍(lán)寶石3D弧面的目標(biāo)外形以及藍(lán)寶石的硬度相應(yīng)設(shè)計和制備得到含內(nèi)凹弧面的燒結(jié)砂輪，再使用CNC結(jié)合所述燒結(jié)砂輪對藍(lán)寶石進(jìn)行3D弧面成型。具體地，CNC上三軸聯(lián)動的高速主軸的轉(zhuǎn)速為20000～30000r/min。使用本發(fā)明提供的方法成型藍(lán)寶石3D弧面，使得藍(lán)寶石產(chǎn)品表面不容易留下刀痕、砂輪線、臺階等外觀不良，成型產(chǎn)品的表面品質(zhì)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?zhí)枴緾N201510653802
【發(fā)明人】周群飛, 饒橋兵, 張細(xì)軍
【申請人】藍(lán)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