手機(jī)面板玻璃CNC精雕加工工藝及夾具設(shè)計(jì)研究

李浩博 侯夢(mèng)丹 富泰華精密電子（鄭州）有限公司

引言

當(dāng)前手機(jī)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品為大面板的智能手機(jī)，這種手機(jī)的面板對(duì)玻璃的硬度、脆度、面積、厚度、穩(wěn)定性、透光度都有著比較高的技術(shù)要求。CNC精雕加工工藝采用先進(jìn)的精雕機(jī)，在熱處理車間、恒溫精加工車間、恒溫潔凈裝配車間，利用STUDER數(shù)控磨床、善能珩磨機(jī)、SPINNER數(shù)控車床、ZEISS三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等精密加工和測(cè)量設(shè)備，對(duì)面板玻璃進(jìn)行精雕。

1.手機(jī)面板玻璃CNC精雕加工工藝

手機(jī)面板玻璃CNC精雕加工工藝，采用金剛石磨頭刀具，能夠利用高速轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸，對(duì)玻璃進(jìn)行磨削加工。目前，主流的金剛石磨頭刀具的轉(zhuǎn)速基金可以達(dá)到2400-4000轉(zhuǎn)。這種磨頭的應(yīng)用能夠在不破壞玻璃的平滑程度的前提下，對(duì)玻璃進(jìn)行開孔、開槽，能夠在不影響玻璃透光性的前提下，對(duì)手機(jī)面板玻璃進(jìn)行一次性倒邊。除此之外，手機(jī)面板玻璃CNC精雕加工工藝，在對(duì)異形玻璃的加工方面表現(xiàn)良好，具有誤差小、切割精準(zhǔn)、倒角小、破損控制程度高、崩邊率低等顯著的優(yōu)勢(shì)。但是，手機(jī)面板玻璃屬于薄脆零件，在加工中仍然存在著兩方面的問題：一是精雕加工過程中，玻璃部件對(duì)設(shè)備、工具的要求極高，選擇失當(dāng)與參數(shù)設(shè)置失誤容易總成玻璃崩邊；二是手機(jī)面板玻璃夾具的平穩(wěn)性與可靠性容易受到空氣環(huán)境的影響，產(chǎn)生變形、扭曲等問題。

2.手機(jī)面板玻璃夾具精雕工藝設(shè)計(jì)

2.1 手機(jī)玻璃面板夾具設(shè)計(jì)

2.1.1 夾具設(shè)計(jì)設(shè)備

手機(jī)面板玻璃上的夾具設(shè)計(jì)主要是聽孔夾具的設(shè)計(jì)。聽孔夾具在設(shè)計(jì)過程中，需要進(jìn)行正反面倒邊，在真空裝夾設(shè)備中需要進(jìn)行二次裝夾，因此，容易造成倒邊不均勻、崩邊、直角固定失效、夾具結(jié)構(gòu)變形等問題。為了避免這些問題，最關(guān)鍵的是要進(jìn)行合理的夾具設(shè)計(jì)設(shè)備升級(jí)，并進(jìn)行科學(xué)的操作。CNC精雕技術(shù)人員，要選擇高轉(zhuǎn)速的精雕機(jī)與真空裝夾機(jī)，例如，北京精雕 JDLGC230雙軸玻璃CNC 雕刻磨削加工專用機(jī)，其工作行程為460mm×600 mm×110 mm，主軸轉(zhuǎn)速為 10000-60000 rpm，快速移動(dòng)速度為12m/min，最高切削進(jìn)給速度為6 m/min，氣源壓力為0.4 MPa，能夠?qū)⒙牽讑A具的避空深度控制在4.5mm內(nèi)。綜合數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用該設(shè)備的手機(jī)面板玻璃的聽孔夾具，真空吸附槽深度為2mm，現(xiàn)取工藝槽深度為5mm、退刀工藝槽深度略大于型腔深度，能夠保障在精雕過程中及時(shí)排出型腔內(nèi)的雜物。

2.1.2 夾具設(shè)計(jì)工具

手機(jī)面板玻璃CNC精雕工藝在進(jìn)行聽孔夾具的設(shè)計(jì)中，要采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)刀具。首先，在聽孔零件設(shè)計(jì)前，要對(duì)面板玻璃的外形進(jìn)行粗加工，在粗加工的基礎(chǔ)上，按照手機(jī)整體的功能設(shè)計(jì)與玻璃厚度，進(jìn)行外形輪廓的精加工。目前主流的粗修外形的砂刀鍍砂目數(shù)為300M，精修外形的砂刀鍍砂目數(shù)為600M。其次，要選用合適的夾具設(shè)計(jì)工具，例如STUDER數(shù)控磨床、善能珩磨機(jī)、ZEISS三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等，對(duì)手機(jī)面板玻璃聽孔夾具的直角避空位、排屑工藝槽進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡量避免面板玻璃的尖角與聽孔夾具的尖角直接碰撞，保障現(xiàn)取直角避空位深度為2mm，現(xiàn)取排屑工藝槽深度為5mm。例如，對(duì)寬1.8mm的聽音孔夾具進(jìn)行加工，可以選用φ1.5mm×300M的砂刀作為打孔和擴(kuò)孔的加工刀具。

2.2 手機(jī)玻璃面板CNC精雕工藝改進(jìn)

2.2.1 設(shè)計(jì)問題排查

手機(jī)面板玻璃CNC精雕工藝，在加工過程中首先對(duì)玻璃進(jìn)行切片，采用“少吃快跑”精雕技術(shù)，在厚度約為0.09cm的超薄玻璃面板上進(jìn)行裝夾。在問題排查的過程中，要注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：第一，要利用ZEISS三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等，對(duì)夾具進(jìn)行精準(zhǔn)定位，保障玻璃產(chǎn)品能夠正好鑲?cè)電A具內(nèi)；第二，要利用善能珩磨機(jī)，保障產(chǎn)品型腔的密封性，在加工過程中隨時(shí)對(duì)工作支撐臺(tái)面的吸附漏氣狀況進(jìn)行檢查。第三，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定位，對(duì)有尖角的產(chǎn)品進(jìn)行直接避空，避免產(chǎn)品在裝夾過程中發(fā)生崩壞，確保裝夾工具內(nèi)無(wú)雜物。尤其是聽音孔的正、反倒邊的過程中，要注意控制誤差。

2.2.2 設(shè)計(jì)工藝改進(jìn)

目前手機(jī)玻璃面板CNC精雕工藝的工藝改進(jìn)與技術(shù)研發(fā)，主要集中在機(jī)床制造精度、數(shù)控系統(tǒng)、CAM軟件、加工工藝、主軸及刀具等方面，著力提升CNC精雕工藝的精度。除此之外，專業(yè)的工程人員還在進(jìn)行機(jī)床質(zhì)量過程控制技術(shù)、機(jī)床使用與維護(hù)技術(shù)、批量測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)等方面的系統(tǒng)研究，以提升CNC精雕工藝的穩(wěn)定性。例如，北京市精雕集團(tuán)，通過試驗(yàn)打樣尋求更穩(wěn)定、更有效的解決手機(jī)面板玻璃夾具設(shè)計(jì)的方案，以確保精雕機(jī)在進(jìn)行聽孔夾具設(shè)計(jì)中高效工作，同時(shí)為精雕機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)、改進(jìn)工作提供指導(dǎo)性建議，從而設(shè)計(jì)與制造出更受市場(chǎng)歡迎、更符合用戶操作習(xí)慣的手機(jī)面板玻璃。當(dāng)前，該集團(tuán)的精雕五軸應(yīng)用技術(shù)、五軸數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)在河北廊坊生產(chǎn)基地大規(guī)模投產(chǎn)。

3.結(jié)論

綜上所述，手機(jī)面板玻璃加工工藝屬于超薄玻璃加工工藝的一種，其中CNC精雕工藝的應(yīng)用是不可或缺的。從本文的分析可知，研究手機(jī)面板玻璃CNC精雕加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，有助于精雕技術(shù)人員更全面的對(duì)精雕設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行掌握，理解精雕過程中的技術(shù)要點(diǎn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)。因而，操作人員要不斷提升自身的技術(shù)水平，推進(jìn)手機(jī)面板玻璃CNC精雕加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展。