專利名稱：以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃基板加工方法，尤其涉及一種將刀具切削周速度提高，采用非接觸式加工玻璃基板方法的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法。
背景技術(shù)：
觸控面板(Touch Panel)手機運用，在i-phone引領(lǐng)下，形成一波時尚熱潮，再加上智慧型手機及windows 7操作系統(tǒng)推波助瀾下，高階手機市場快速成長。在觸控面板 (Touch panel)手機配置上，玻璃顯示面板是最佳選擇，高透光度、表面耐磨防刮傷度等都比丙烯酸樹脂面板(PMCC)高出許多，因此高階手機市場都以玻璃面板為主。但玻璃高硬度、易碎性等難加工特性，在3C高科技產(chǎn)業(yè)高速、量化需求上，一直無法取得有效、突破性加工方式。其次，如圖1所示，為習(xí)用玻璃基板的加工制程及所需設(shè)備，其至少需要包括三種設(shè)備及五道制程，例如制程一是以CNC裂片機或激光裂片機對玻璃開料加工；制二是以仿形機或CNC雕刻機對玻璃外形研磨加工(粗加工)；制程三是以CNC雕刻機對玻璃內(nèi)孔研磨加工(粗加工)；接著，再在制程四對玻璃外形上下倒角研磨加工(精加工)；制程五則對玻璃內(nèi)孔上下倒角研磨加(精加工)。但是，上述對于玻璃基板的加工，需要在多組設(shè)備及不同刀具的情況下進行，非常耗費時程，不符經(jīng)濟效益。再者，現(xiàn)行加工設(shè)備雖有鉆石刀具及碳化硼等超高硬度加工刀具使用，但在鉆石刀具切削周速度(M.P.M..值)需達3000至4800m/min標準要求上，依現(xiàn)有加工主軸最高轉(zhuǎn)速60000rpm，鉆石刀具直徑2mm，其加工周速度(Μ. P. M..值=n x2x 60000rpm)約僅377m/ min，有嚴重不足情況，造成玻璃加工面崩邊(chipping)情況嚴重，超過0. 1mm，甚至有不規(guī)則崩邊超過0. 2mm以上，不良率60至70%高居不下，因崩邊情況會形成應(yīng)力集中點，造成玻璃龜裂主因，是玻璃面板檢驗首要重點。傳統(tǒng)鉆石刀具制程為因應(yīng)此問題，亡羊補牢，后續(xù)再加平磨機打薄制程，以減低崩邊情況。鉆石刀具在周速度(M.P.M..值)不足情況下， 刀具加工阻力大，鉆石力具損耗嚴重，因無法有效控制刀具壽命，也造成加工不良品主要原因之一。另外切削周速度(M.P.M..值)與進給速率成正比，在不足情況下，其進給速率(F 值)也無法有效提升，傳統(tǒng)鉆石刀具在粗加工、滿刀大進給量加工時，最高僅達0. 4m/min, 在倒角精修、小進給量加工時，最高僅達0.8m/min，加工效率無法滿足高速、量化需求。以一臺CNC雕刻機日產(chǎn)能約240至300pCS，依現(xiàn)有訂單需求日產(chǎn)能約300k計算，至少需1000 臺設(shè)備以上才能滿足大客戶大訂單需求；因此，良率與效率無法有效提升，是玻璃面板生產(chǎn)最大困難主因！為因應(yīng)玻璃面板加工量化需求，唯一將鉆石刀具加工周速度(Μ. P. M..值)提高至標準要求，從技術(shù)基礎(chǔ)面徹底解決，方為良策。若以直徑2mm鉆石刀具計算為例，主軸轉(zhuǎn)速高達470000rpm以上才能符合加工需求，成為不可能任務(wù)？另外主軸60000rpm以上高速旋轉(zhuǎn)時，會形成風切效應(yīng)，冷卻沖水無法有效進入加工區(qū)，將粘著在鉆石刀具上的玻璃粉削帶走，造成玻璃磨玻璃的不規(guī)則熱裂，崩邊情況嚴重。所以，習(xí)用的玻璃加工問題，仍有未臻完善之處，因此尚有改進空間，從而針對上述缺點提出解決方案，為本發(fā)明所欲解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點，而提供一種以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其將刀具切削周速度提高至1200000m/min以上，并非傳統(tǒng)CNC加工設(shè)備能夠達到的加工條件，比現(xiàn)階段鉆石刀具加工，具有加工效率提升三倍以上，且加工良率提升至95%以上的功效。本發(fā)明的再一目的是提供一種以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其具有超微細、高密度脈沖加工的效能，如使其如同傳統(tǒng)刀具的切削刀口，超過現(xiàn)階段最高階鉆石刀具、K55超微細碳化鎢刀具加工特性，明顯改善玻璃研磨常態(tài)崩邊情況，更有利于超高硬度、 易碎性的特殊加工，如鉆石、石英、矽晶、陶瓷、超硬工具鋼等加工。本發(fā)明的又一目的是提供一種以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其是以脈沖無接觸式加工法，摒除排削、黏削、擠削等加工問題，明顯改善玻璃研磨不規(guī)則大面積熱裂情況，更有利于金屬、非金屬的表面鏡面的特殊加工。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其特征在于，包括(a)將一旋轉(zhuǎn)主軸(spindle)及其外殼設(shè)在一加工機而位于待加工的玻璃基板上方，且呈可三度空間位移，并令其轉(zhuǎn)速設(shè)定在5000rpm以上；(b)將一針對該玻璃基板加工需求設(shè)制而成，且具有內(nèi)縮頸部的成型刀具，設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底部的加工頭；(c)在該旋轉(zhuǎn)主軸帶動該成型刀具旋轉(zhuǎn)的同時，以一超高頻超聲波施加于該旋轉(zhuǎn)主軸，使該成型刀具的切削周速度(M.P.M.值)提高至1200000m/mln以上，使該成型刀具以非接觸式的超高頻脈沖對該玻璃基板作一次性成型加工完成。前述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其中旋轉(zhuǎn)主軸轉(zhuǎn)速由5000rpm調(diào)整至 6000rpm 以上。前述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其中成型刀具的內(nèi)縮頸部設(shè)成具有上、下倒角構(gòu)造。前述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其中超高頻超聲波產(chǎn)生方式，包括以一旋轉(zhuǎn)主軸外部的超高頻超聲波振蕩單元(ultrasonic oscillator)，通過一電纜將驅(qū)動信號送至一設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸的超聲波振子(vibrator)，該超聲波振子是設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底部，該電纜是通過電刷對設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底周緣的滑環(huán)(slipring)的滑接，再經(jīng)由導(dǎo)線連接至該超聲波振子的各面。前述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其中超高頻超聲波振蕩單元包括為 17000至45000/HZ振頻及400至1000W大功率輸出。本發(fā)明以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法的有益效果，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段包括(a)將一旋轉(zhuǎn)主軸(spindle)及其外殼設(shè)在一加工機而位于待加工的玻璃基板上方， 且呈可三度空間位移，并令其轉(zhuǎn)速設(shè)定在5000rpm以上；(b)將一針對該玻璃基板加工需求設(shè)制而成，且具有內(nèi)縮頸部的成型刀具，設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底部的加工頭；(C)在該旋轉(zhuǎn)主軸帶動該成型刀具旋轉(zhuǎn)的同時，以一超高頻超聲波施加于該旋轉(zhuǎn)主軸，使該成型刀具的切削周速度(M.P.M.值)提高至1200000m/min以上，使該成型刀具以非接觸式的超高頻脈沖 GAP型式(脈沖間隙)對該玻璃基板作一次性成型加工完成。依據(jù)前述發(fā)明，該旋轉(zhuǎn)主軸的轉(zhuǎn)速包括由5000rpm調(diào)整至6000rpm以上，且該成型刀具的內(nèi)縮頸部，包括設(shè)成具有倒角構(gòu)造；進一步該超高頻超聲波包括為17000至45000/ HZ振頻及400至1000W大功率輸出。又，該超高頻超聲波的產(chǎn)生方式，包括以一旋轉(zhuǎn)主軸外部的超高頻超聲波振蕩單元(ultrasonic oscillator)，通過一電纜將驅(qū)動信號送至一設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸的超聲波振子(vibrator)，該超聲波振子是設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底部，該電纜是通過電刷對設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底周緣的滑環(huán)(slipring)的滑接，再經(jīng)由導(dǎo)線連接至該超聲波振子的各面。所以，借助上述技術(shù)手段，本發(fā)明所揭露的超聲波旋轉(zhuǎn)主軸加工，為非接觸式加工，不僅無粘削加工問題，更可以確保刀具使用壽命，超高振頻脈沖加工也有利于超微細玻璃表面加工，大大降低玻璃崩邊、熱裂情況，有足夠切削周速度，相對提高加工效率，完全符合玻璃面板加工高品質(zhì)、量化生產(chǎn)需求。


圖1為現(xiàn)有觸控面板的玻璃加工制程示意圖。圖2為本發(fā)明使用狀態(tài)參考圖。圖3為本發(fā)明較佳實施例的剖示圖。圖4為本發(fā)明對玻璃開料加工示意圖。圖5為本發(fā)明對玻璃外形非接觸式加工示意圖。圖6為本發(fā)明對玻璃內(nèi)孔非接觸式加工示意圖。圖中主要標號說明10旋轉(zhuǎn)主軸、11外殼、12加工頭、13軸承、14傳動機構(gòu)、20成型刀具、21內(nèi)縮頸部、22倒角構(gòu)造、23底尖端部、30超高頻超聲波振蕩單元、31電纜、32超聲波振動子、33電刷、34滑環(huán)、35導(dǎo)線、40加工機、41載臺、42吸盤、50玻璃基板、51外形、 511倒角、52內(nèi)孔、521倒角。
具體實施例方式首先，參閱圖2所示，其揭示本發(fā)明一可行實施例，其包括一用以加工玻璃基板50 的加工機40，其是將該玻璃基板50設(shè)置在該載臺41上方，并利用一吸盤42將其定位；此外，將一旋轉(zhuǎn)主軸10及其外殼11裝設(shè)在該加工機40上，且該加工機40可以帶動該旋轉(zhuǎn)主軸10呈X、Y、Z三度空間位移，以能對該玻璃基板50加工。該加工機40的結(jié)構(gòu)及傳動，非本發(fā)明的專利標的，容不贊述。同時配合圖2、圖3所示，其中該圖3是圖2所示的部分構(gòu)造剖示放大圖，其揭示一成型刀具20被裝設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸10底部的加工頭12，由于旋轉(zhuǎn)主軸10是屬于現(xiàn)有技術(shù)(Prior Art)，因此本發(fā)明僅示例性質(zhì)揭示其主要構(gòu)造，其他細部元件及傳動方式，容不一一贅述。然而，熟悉此項技術(shù)者都知，旋轉(zhuǎn)主軸10是被軸承13支撐而可在該外殼11內(nèi)， 經(jīng)由一傳動機構(gòu)14驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，進而帶動該底部的成型刀具20轉(zhuǎn)動加工。
承上，本發(fā)明的成型刀具20是與傳統(tǒng)鉆石刀具不同，因本發(fā)明是采用非接觸式加工，為此，其具有一內(nèi)縮頸部21，本實施例中，該內(nèi)縮頸部21包括設(shè)成具有上下倒角構(gòu)造 22，也即上、下具有斜度面，至于斜角可為30度至45度，或60度等，依玻璃加工需求設(shè)置。再者，一超高頻超聲波振蕩單元30，是設(shè)置在加工機40上或其周邊，其通過一電纜31將驅(qū)動信號送至一設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸10的超聲波振子32，本實施例中，該超聲波振子 32是設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸10底部內(nèi)，該電纜31通過電刷33對設(shè)在旋轉(zhuǎn)主軸10底周緣的滑環(huán) 34的滑接，再經(jīng)由數(shù)條導(dǎo)線35連接至該超聲波振子32的各面。因此，當旋轉(zhuǎn)主軸10高速轉(zhuǎn)動時，該超高頻超聲波振蕩單元30可以將驅(qū)動信號送至該超聲波振子32。但是，以上信號傳遞方式僅是本發(fā)明的一可行實施例而已，但不限定于此。本發(fā)明的主要技術(shù)特征，除前述的成型刀具20的構(gòu)造外，其必須再配合該旋轉(zhuǎn)主軸 10的轉(zhuǎn)速在5000rpm以上，且再加上超高頻超聲波，三者共同組合成一種非接觸式的超聲波脈沖加工。其中，該旋轉(zhuǎn)主軸10的轉(zhuǎn)速可由5000rpm調(diào)整至6000rpm以上，但不限定于此，至于該超高頻超聲波振蕩單元30是包括17000至45000/HZ振頻及400至1000W大功率輸出； 此如與傳統(tǒng)接觸式加工比較，以傳統(tǒng)刀具直徑2mm，且轉(zhuǎn)速為最大的60000rpm為例計算，其切削周速度(M.P.M.值)=Jix刀具直徑χ主軸轉(zhuǎn)速χ單位面積刃口數(shù)(約15) = (πχ 2χ 60000rpm χ 15) = 5655m/min。反觀本發(fā)明以刀具直徑2mm，且轉(zhuǎn)速為5000rpm，振頻40000/HZ為例計算，其切削周速度=(π χ 2x5000rpm χ 40000/HZ) = 1256640m/min，其超聲波旋轉(zhuǎn)主軸加工參數(shù)遠遠超過傳統(tǒng)鉆石刀具加工參數(shù)值近220倍；且如果旋轉(zhuǎn)主軸調(diào)整至6000rpm，則其切削周速度=(π x2x6000rpm x40000/HZ) = 1507968m/min，則其加工參數(shù)值則超過傳統(tǒng)鉆石刀具 260 倍。故，本發(fā)明是以5000至6000rpm旋轉(zhuǎn)主軸+超高頻超聲波+特殊成型刀具20，形成一種非接觸式的超高頻脈沖加工，而有別于傳統(tǒng)以鉆石刀具直接接觸玻璃加工的模式，本發(fā)明不僅無粘削加工問題，更可確保成型刀具20的使用壽命。且也有利于超微細玻璃表面加工，大大降低玻璃崩邊、熱裂情況；再者，有足夠切削周速度，相對提高加工效率及產(chǎn)能。如圖4至圖6所示，是顯示本發(fā)明在對一玻璃基板50加工的示意圖，其可以該成型刀具20對玻璃基板50進行開料加工、外型研磨加工、內(nèi)孔研磨加工，即如圖5所示，可對該玻璃基板50的外形51利用該成型刀具20的內(nèi)縮頸部21及上、下倒角構(gòu)造22，以非接觸式的超高頻脈沖GAP型式(脈沖間隙)一次性加工完成研磨及上、下倒角511。同理，也可如圖6所示，以該成型刀具20的底尖端部23先作螺旋擴孔后，再以內(nèi)縮頸部21伸入該內(nèi)孔52，不論是長形孔或圓孔，即可對該玻璃基板50的內(nèi)孔52及其上、下倒角521研磨加工一次性加工完成。所以，本發(fā)明借助上述技術(shù)手段，可將加工良率提高至95%以上，且超高頻脈沖超微細加工，保有0. 02mm以內(nèi)崩邊規(guī)范，且非接觸式脈沖加工，無刀具損耗及粘削加工問題; 再者，一次性加工到位，制程簡化，減少玻璃表面粘傷，且無上下料夾治具對位公差累積等諸多功效增進。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其特征在于，包括(a)將一旋轉(zhuǎn)主軸及其外殼設(shè)在一加工機而位于待加工的玻璃基板上方，且呈可三度空間位移，并令其轉(zhuǎn)速設(shè)定在5000rpm以上；(b)將一針對該玻璃基板加工需求設(shè)制而成，且具有內(nèi)縮頸部的成型刀具，設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底部的加工頭；(c)在該旋轉(zhuǎn)主軸帶動該成型刀具旋轉(zhuǎn)的同時，以一超高頻超聲波施加于該旋轉(zhuǎn)主軸， 使該成型刀具的切削周速度提高至1200000m/mln以上，使該成型刀具以非接觸式的超高頻脈沖對該玻璃基板作一次性成型加工完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)主軸的轉(zhuǎn)速由5000rpm調(diào)整至6000rpm以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其特征在于，所述成型刀具的內(nèi)縮頸部設(shè)成具有上、下倒角構(gòu)造。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其特征在于，所述超高頻超聲波的產(chǎn)生方式，包括以一旋轉(zhuǎn)主軸外部的超高頻超聲波振蕩單元，通過一電纜將驅(qū)動信號送至一設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸的超聲波振子，該超聲波振子是設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底部，該電纜是通過電刷對設(shè)在該旋轉(zhuǎn)主軸底周緣的滑環(huán)的滑接，再經(jīng)由導(dǎo)線連接至該超聲波振子的各面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，其特征在于，所述超高頻超聲波振蕩單元包括為17000至45000/HZ振頻及400至1000W大功率輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以超聲波脈沖加工玻璃基板的方法，包括(a)將一旋轉(zhuǎn)主軸及其外殼設(shè)在一加工機而位于待加工玻璃基板上方，呈可三度空間位移，令其轉(zhuǎn)速設(shè)定在5000rpm以上；(b)將一針對玻璃基板加工需求設(shè)制而成且具有內(nèi)縮頸部的成型刀具設(shè)在旋轉(zhuǎn)主軸底部加工頭；(c)在旋轉(zhuǎn)主軸帶動成型刀具旋轉(zhuǎn)同時，以超高頻超聲波施加于旋轉(zhuǎn)主軸，使成型刀具切削周速度提高至1200000m/mln以上，該成型刀具以非接觸式超高頻脈沖對玻璃基板作一次性成型加工完成；提高加工效率及加工良率，明顯改善玻璃研磨常態(tài)崩邊情況，利于超高硬度、易碎性的特殊加工。
文檔編號C03B33/02GK102336519SQ20101023467
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者羅文益 申請人:易發(fā)精機股份有限公司