專利名稱：切割和研磨環(huán)形基片的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切割和研磨如玻璃板等硬而脆材料環(huán)形基片的裝置和方法。
由于盤(pán)形基片材料用作高密度信息媒介，常使用普通的金屬如鋁等，和各種非金屬材料如陶瓷、塑料，最近也開(kāi)始使用玻璃材料，主要是因?yàn)椴ＡO其平整(平面度高)。
一般來(lái)說(shuō)，廣泛應(yīng)用中心部分有個(gè)圓孔的環(huán)形基片。但在應(yīng)用玻璃的環(huán)形基片情況下，在它剛剛切割出來(lái)時(shí)，在切割和研磨過(guò)程中產(chǎn)生的許多微小凹凸不平仍留在它的內(nèi)圓周邊和外周邊上，因此必須要進(jìn)行最后加工和倒棱角以去除這些不平整和提高基片的強(qiáng)度。
由于上述的原因，一般如日本實(shí)用新型公開(kāi)公報(bào)第63-201048號(hào)專利和日本實(shí)用新型公開(kāi)公報(bào)第63-64460號(hào)專利所公開(kāi)的那樣，將玻璃切割成一個(gè)環(huán)形基片，把環(huán)形基片放在真空吸桌上抽真空固定。然后將環(huán)形基片放入到內(nèi)圓周和外周邊切割和研磨裝置內(nèi)。在該裝置內(nèi)環(huán)形基片的內(nèi)圓周和外周邊兩者都與環(huán)形空穴接觸，這些空穴分別在芯的圓周壁和外周邊上形成，通過(guò)裝置和真空吸桌各自的轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生裝置和基片之間的水平運(yùn)動(dòng)以切割和研磨環(huán)形基片的內(nèi)圓周和外周邊。
但在上述常規(guī)方法制造環(huán)形基片時(shí)，至少必需有兩步加工。這就是第一步將玻璃板切割成環(huán)形基片，第二步是進(jìn)行最后加工和外表面的倒角。
因此，在一個(gè)地方從玻璃板上切割出環(huán)形基片，在另一個(gè)地方進(jìn)行最后加工和環(huán)形基片的內(nèi)圓周和外周邊的倒角。所以需要很大的地方。還有在從玻璃板上切割出環(huán)形基片后，當(dāng)將環(huán)形基片放在進(jìn)行最后加工和倒角的真空吸桌上時(shí)，對(duì)準(zhǔn)他們的軸是非常復(fù)雜的工作，如果他們的軸心不一致，將大大降低環(huán)形基片的精度。
本發(fā)明成功地解決了常規(guī)方法的缺點(diǎn)。本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種切割和研磨環(huán)形基片的裝置，但只使用一個(gè)能切割和研磨硬而脆的材料如玻璃板的裝置，而不用移動(dòng)工作的地方，和只在要加工的材料的一邊操作裝置，并提供制作環(huán)形基片方法。
為了達(dá)到上述的目標(biāo)，切割和研磨環(huán)形基片的裝置包括一軸，與該軸同心的芯鉆，和在芯棒外周形成的包圍的外裙。在芯棒中心部分的外周邊至少裝設(shè)一個(gè)內(nèi)凹的環(huán)形部分(空穴)，在外裙的內(nèi)圓周上也至少形成一個(gè)環(huán)形空穴，該空穴的高度與裝設(shè)在芯棒上的凹進(jìn)部分的高度相同。在芯棒的頂端整體成形管形的芯鉆，在外裙的頂端也整體裝設(shè)裙鉆。在芯鉆的內(nèi)圓周上，在裙鉆的外周邊上和芯棒與外裙的兩個(gè)空穴都裝有鉆石樣油石部件。
此外，按照本發(fā)明切割和研磨環(huán)形基片的方法，其特征是切割和研磨裝置的芯鉆和裙鉆與硬而脆的材料如玻璃板等接觸，通過(guò)裝置的旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)來(lái)切割和研磨材料，并使這些鉆和該材料之間產(chǎn)生偏心運(yùn)動(dòng)，以切出環(huán)形基片，然后環(huán)形基片和裝置相對(duì)移動(dòng)，以便環(huán)形基片可以放到裝置中，接著環(huán)形基片的內(nèi)圓周和外周邊分別與在芯鉆和裙鉆上部形成的環(huán)形空穴接觸，從而在裝置和環(huán)形基片之間可以產(chǎn)生偏心運(yùn)動(dòng)，以切割和研磨基片的內(nèi)圓周和外周邊。
切割和研磨裝置的芯鉆和裙鉆與要鉆孔的硬而脆的材料如玻璃板等接觸，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置來(lái)切割和研磨材料，從而可以切割出環(huán)形基片，保持工作條件使環(huán)形基片和裝置相對(duì)移動(dòng)，結(jié)果，可以將環(huán)形基片放入到裝置內(nèi)，以與在芯棒的內(nèi)圓周和外裙的外周邊處各自形成的環(huán)形空穴接觸，因此能夠很干凈地切割和研磨內(nèi)圓周部分和外周邊部分。此外，切割和研磨環(huán)形基片的工作全部可以在基片的一邊連續(xù)進(jìn)行(權(quán)利要求1)。
在切割和研磨環(huán)形基片的時(shí)候，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)和推進(jìn)該裝置使切割和研磨裝置的各個(gè)鉆與硬而脆的材料之間產(chǎn)生偏心運(yùn)動(dòng)，從而在硬而脆的原材料中不會(huì)產(chǎn)生任何斷裂，并可從材料的一邊切割出環(huán)形基片。接著當(dāng)研磨環(huán)形基片的圓周和外周兩部分時(shí)，環(huán)形基片的內(nèi)圓周部分和外圓周部分分別與在上部形成的環(huán)形空穴接觸。


圖1是本發(fā)明裝置一個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。
圖2是圖1中顯示的A部分的放大剖面圖。
圖3是用該裝置制造環(huán)形基片過(guò)程的剖面圖，裝置剖面圖顯示要切割出環(huán)形基片的移動(dòng)過(guò)程。
圖4是用該裝置制造環(huán)形基片過(guò)程的剖面圖，裝置的剖面圖顯示切割出環(huán)形基片后的移動(dòng)過(guò)程。
圖5是用該裝置制造環(huán)形基片的各個(gè)過(guò)程中，切割和研磨過(guò)程的剖面圖。
圖6是沿圖3中A-A線切出的剖面圖。
圖7是制成的環(huán)形基片的透視圖。
下面將參考各個(gè)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。
圖1和圖2顯示用來(lái)切割和研磨硬而脆的材料板如玻璃板等制造環(huán)形基片的切割和研磨機(jī)械1(下面稱作裝置1)軸3從頂板2向上突出，管形的芯棒向下伸展，并與軸3同心，還有外裙5是從頂板2的圓周向下落形成，從而外裙可以包圍芯棒。
裝置1由鋼制成，軸向中心穿孔6是從軸3的上部中心部分鉆到芯棒4的下端，在芯棒4中有一個(gè)分枝的鉆孔7，該孔開(kāi)在外裙5和芯棒4之間。在芯棒4的外圓周和外裙5的內(nèi)圓周上形成許多環(huán)形的空穴8。每個(gè)環(huán)形空穴如圖2詳細(xì)顯示的那樣，有梯形的截面，即它有向上傾斜的平面9，垂直平面10和向下傾斜的平面11。
在每個(gè)環(huán)形空穴8中裝設(shè)鉆石樣的油石部分12。在制造這種裝置時(shí)用鉆石樣的油石12覆蓋每個(gè)環(huán)形空穴的幾乎整個(gè)內(nèi)圓周，芯棒4的外周邊和外裙5的內(nèi)圓周是很方便的。鉆石樣的油石12制成為與金屬結(jié)合的油石或電介淀積的油石。與金屬結(jié)合的油石有較長(zhǎng)的使用壽命，但由于這種油石的形狀比較復(fù)雜，從而需要較高的技術(shù)，成本也較高。另一方面，電介淀積的油石制成預(yù)先確定形狀的油石比較方便。
在芯棒4的下部形成管形與芯棒4同心的芯鉆13，并與芯棒4有相同的直徑，它的內(nèi)圓周和外周邊都裝有鉆石樣油石部分8。還有，在外裙5的下部也形成與外裙5同心的裙鉆14，其直徑稍微小一些，在其內(nèi)圓周和外周邊上都裝有鉆石樣油石部分8。
軸中心的透孔6是冷卻介質(zhì)(流體)的入口，以排放切割和研磨中產(chǎn)生的塵埃和微粒，同時(shí)移除切割和研磨產(chǎn)生的熱量。在外裙5的每個(gè)內(nèi)圓周上鉆有很多排水出口15以有效地排出冷卻介質(zhì)。
下面將參考附圖3至6來(lái)描述用上述切割和研磨裝置制造環(huán)形基片的過(guò)程。首先將玻璃板17通過(guò)空氣抽真空放在吸桌18上，空氣由吸孔16吸走，高速轉(zhuǎn)動(dòng)固定在夾頭19上的裝置1，并向玻璃板17的方向逐漸降低裝置1。
使切割和研磨裝置1的芯鉆13和裙鉆14與玻璃板17接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)和向下推進(jìn)裝置1進(jìn)行切割和研磨操作。為了在裝置1和玻璃板17之間同時(shí)產(chǎn)生偏心運(yùn)動(dòng)，使吸桌18的軸偏移夾頭19的軸20a/2的距離，并使吸桌圍繞轉(zhuǎn)軸，即圍繞吸桌18的旋轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，保持偏移的距離為a/2，即半徑為a/2。其中a/2是夾頭19的軸中心與吸桌的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。
鉆孔的速度，也就是裝置1的切割和研磨速度，在裝置向下推進(jìn)，快要鉆透時(shí)減小，即當(dāng)完成鉆透工作之前，最后鉆透的那部分。例如要在6秒鐘內(nèi)鉆透厚度為3.5mm的玻璃板，用約3秒的時(shí)間鉆進(jìn)玻璃板的3/4的厚度(2.625mm)然后用3秒的時(shí)間逐漸減小速度鉆透玻璃板剩余的1/4厚度(0.875mm)。
由上所述，因裝置1和玻璃板17之間的相對(duì)偏心運(yùn)動(dòng)，和裝置1用芯鉆13和裙鉆14下降到玻璃板17上鉆孔快要鉆透時(shí)減小轉(zhuǎn)速(切割和研磨速度)的多重效應(yīng)，加到玻璃板17很薄快要鉆透部分附近區(qū)域的鉆孔和研磨壓力顯著減小，從而明顯減小從鉆頭與玻璃板接觸部分開(kāi)始的斷裂、破裂現(xiàn)象，可以鉆出與裝置鉆頭相吻合的透孔。
當(dāng)裝置1進(jìn)一步向下走時(shí)，由圖3顯示的過(guò)程切割和研磨出一塊環(huán)形基片21可以放入到裝置1內(nèi)。在裝置向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，裝設(shè)在芯鉆13和裙鉆14的內(nèi)、外圓周上的鉆石樣油石12切割和研磨基片的內(nèi)圓周和外周邊。
上述各個(gè)環(huán)形空穴8每個(gè)都有不同的向上傾斜平面和向下傾斜平面部分。因此按照環(huán)形基片21的厚度，可以選擇任意的環(huán)形空穴8。進(jìn)一步下降裝置1，從而可將環(huán)形基片2放入到一個(gè)與基片厚度相一致的一個(gè)環(huán)形空穴內(nèi)。當(dāng)基片定位后，裝置1的下降運(yùn)動(dòng)就停止。然后吸桌18圍繞夾頭19的轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，即吸桌18的轉(zhuǎn)軸20以半徑b/2轉(zhuǎn)動(dòng)，比上述的半徑a/2稍大一些，從而使裝置1和環(huán)形基片21之間產(chǎn)生相對(duì)偏心運(yùn)動(dòng)。
由于上述的原因，環(huán)形基片21的內(nèi)圓周部分的外周邊部分與在芯鉆13和裙鉆14的上部形成的各個(gè)環(huán)形空穴8接觸，通過(guò)裝置1和基片21之間的偏心運(yùn)動(dòng)，對(duì)環(huán)形基片21的內(nèi)圓周和外周邊部分進(jìn)行切割和研磨，也就是對(duì)環(huán)形基片進(jìn)行最后加工和倒角。這樣如圖7所示的環(huán)形基片21可從基片的一邊進(jìn)行連續(xù)的操作來(lái)生產(chǎn)。
與上述不同還有其他幾個(gè)實(shí)施方案，其中之一吸桌18是固定不動(dòng)的，裝置1可以轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制裝置1的X、Y、Z軸以開(kāi)始進(jìn)行切割和研磨操作，也可以圍繞要加工的玻璃板17的中心軸以a/2或b/2的半徑轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以產(chǎn)生裝置1和玻璃板17之間的偏心運(yùn)動(dòng)。還有，也可以轉(zhuǎn)動(dòng)吸桌18來(lái)生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品，同時(shí)使其在水平方向以沖程a或b往復(fù)運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生它們之間的偏心運(yùn)動(dòng)。
上述的關(guān)鍵在于獲得裝置和玻璃板之間的相對(duì)偏心運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)玻璃板切出時(shí)，從軸中心透孔6加入水，水可從與鉆石樣油石接觸部分和間隙“a”處有效地排出，間隙“a”是由裝置的鉆頭和要加工的玻璃板之間的相對(duì)偏心運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的在鉆頭和要加工的玻璃板之間的間隙，從而可達(dá)到很高的冷卻效率，還有在切割和研磨操作中產(chǎn)生的玻璃粉末和掉下的鉆石樣油石粉末都可排走，以繼續(xù)進(jìn)行鉆孔操作，并延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。
此外，在切割和研磨環(huán)形基片21時(shí)，水可從鉆在外裙5的放水出口15通暢地排出。在本實(shí)施方案中裝置1由鋼制成，當(dāng)然它也可用輕材料，如鋁，塑料樹(shù)脂(如酚醛塑料)等制成。也就是說(shuō)，可以選擇任何一種材料。
按照本發(fā)明可以得到下列的效果。根據(jù)本發(fā)明，可以從環(huán)形基片的一邊進(jìn)行一次連續(xù)的操作，將環(huán)形基片切割出來(lái)，并對(duì)它的圓周部分進(jìn)行研磨，因此只需一個(gè)工作地方，切割出玻璃板并對(duì)基片進(jìn)行研磨、最后加工和倒角終端表面的圓周都可在一個(gè)地方完成。這樣可以避免工作地方的浪費(fèi)。另外，在從玻璃板上切割出環(huán)形基片之后，不需要再將基片放到真空吸桌上，去進(jìn)行最后加工和倒角工作，從而可以完全解決了由于中心軸要對(duì)齊等常規(guī)工作所產(chǎn)生的問(wèn)題，這些問(wèn)題會(huì)引起基片的精度降低。
除了上述效果之外，本發(fā)明的方法還有更多的優(yōu)點(diǎn)，在裝置的中心軸透孔中加入水，使水在由鉆頭和基片之間的相對(duì)偏心運(yùn)動(dòng)所形成的，在鉆頭和基片(硬而脆的材料)內(nèi)、外圓周部分之間的間隙排出，從而可以得到較高的冷卻效率，并且在切割和研磨操作中產(chǎn)生的玻璃粉末，和從鉆石樣油石部分掉下的鉆石粉末也可被水帶出。所以裝置的轉(zhuǎn)速可以很高，鉆頭的使用壽命可以延長(zhǎng)。
權(quán)利要求
1.一種切割和研磨環(huán)形基片的裝置，包括芯棒，該芯棒與其外周形成的包圍芯棒的外裙和軸同心，其特征是，在該芯棒外周的中心部分至少構(gòu)成一個(gè)環(huán)形空穴，在該外裙的內(nèi)周邊構(gòu)成一個(gè)環(huán)形空穴，其高度與該芯棒相同，分別在該芯棒的頂端形成管形的芯鉆，在該外裙的頂端整體地形成裙鉆，在該芯鉆的內(nèi)圓周和外周處，在該裙鉆處裝設(shè)該芯棒的環(huán)形空穴和外裙鉆石樣油石部分。
2.一種切割和研磨環(huán)形基片的方法，其特征包括以下各步使切割和研磨裝置的芯鉆和裙鉆與要鉆孔的硬而脆的材料，如玻璃板接觸;通過(guò)該裝置的旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)切割出一塊環(huán)形的基片，通過(guò)該鉆和該硬而脆材料之間的偏心運(yùn)動(dòng)來(lái)研磨它;相對(duì)移動(dòng)該環(huán)形基片和該裝置，從而使該環(huán)形基片可以裝入到該裝置內(nèi);和使該環(huán)形基片的內(nèi)圓周和外周分別與在該芯鉆和該裙鉆上部構(gòu)成的環(huán)形空穴相接觸，在該裝置和該環(huán)形基片之間產(chǎn)生偏心運(yùn)動(dòng)。
3.按照權(quán)利要求2所述的切割和研磨環(huán)形基片的方法，其特征是使該鉆研磨和前進(jìn)的速度，在快要鉆透硬而脆材料的孔時(shí)，在孔口的附近減小。
4.按照權(quán)利要求3所述的切割和研磨環(huán)形基片的方法，其特征是該鉆前進(jìn)到該材料整個(gè)厚度的約3/4的階段內(nèi)，其速度是用約一半的整個(gè)鉆孔時(shí)間到達(dá)約3/4厚度的位置，然后其速度降低，用剩余的約一半的整個(gè)鉆孔時(shí)間鉆透所剩的整個(gè)厚度的1/4。
全文摘要
裝置的芯鉆和裙鉆與硬而脆的物質(zhì)接觸，如玻璃板等，旋轉(zhuǎn)切割和研磨該材料，從而可以切出一塊環(huán)形的基片，然后不改變狀態(tài)環(huán)形基片和裝置相互移動(dòng)，從而環(huán)形基片可以裝到裝置內(nèi)，使環(huán)形基片的內(nèi)圓周部分和外周部分分別與芯內(nèi)和裙內(nèi)形成的環(huán)形空穴接觸。這樣研磨環(huán)形基片的內(nèi)圓周部分和外周部分，從而只需一個(gè)連續(xù)的操作，從玻璃板的一邊切出一塊環(huán)形基片，接著研磨并制成最終產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B28D1/14GK1074644SQ9310052
公開(kāi)日1993年7月28日 申請(qǐng)日期1993年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月29日
發(fā)明者平林俊彥 申請(qǐng)人:旭榮研磨加工株式會(huì)社