玻璃CNC加工技術(shù)探討課件

1、CONTENT一、COVERLENS功用 1.1 COVERLENS功能 1.2 COVERLENS構(gòu)成二、玻璃加工制程 2.1 切割、CNC 2.2 拋光 2.3 化強(qiáng)三、CNC加工與玻璃硬度關(guān)系 3.1 玻璃種類 3.2 玻璃硬度與CNC四、鐳射切割 4.1 鐳射切割原理 4.2 鐳射切割優(yōu)缺點(diǎn)第1頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.1 COVERLENS功能TOUCH PANEL一般由三部分構(gòu)成：1、COVERLENS： 作用：保護(hù)TOUCH SENSOR，硬度較高（7H），背面印刷油墨（LOGO、黑框等）；2、TOUCH SENSOR GLASS： 作用：識(shí)別觸控位置，并將位置

2、坐標(biāo)回饋系統(tǒng)，目前較流行投射電容屏（支持多點(diǎn)觸控）；3、LCM： 作用：提供顯示信息、畫面；第2頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.2 COVERLENS構(gòu)成COVERLENS主要由三部分構(gòu)成：1、玻璃： 作用：COVERLENS主體結(jié)構(gòu)，硬度高（7H），油墨及Coating層承載體；2、Coating層： 作用：依不同應(yīng)用需求，可Coating VM NCVM AR AG AS效果；3、油墨： 作用：印刷在玻璃背面（即下表面），可印刷黑框、LOGO、ICON、IR、定位線、料號(hào)等；第3頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.2 COVERLENS構(gòu)成-玻璃目前采購(gòu)的玻璃約有兩種（

3、按生產(chǎn)工藝分）：1、流動(dòng)床法在溶融錫表面上將溶融玻璃水平式拉曳成板狀基板，一般適用于大板型量產(chǎn)之蘇打石灰玻璃板的制造。2、溶融向下曳引法美國(guó)公司所開發(fā)的方法，其方法是由溶融之兩測(cè)垂直方向流下，而形成平坦?fàn)畈ＡЩ?。?頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.2 COVERLENS構(gòu)成-Coating層VM NCVM AR AG AS Coating方法及作用：ItemDescriptionProcessPhotoVM/NCVMVacuum Metalization/ Non Conductive Vacuum Metalization SputterAR增透Anti-ReflectionS

4、putterAG抗眩Anti-GlareSprayAS防污Anti-SmudgeSpray備注：Sputter-金屬濺鍍Spray-高壓噴涂第5頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.2 COVERLENS構(gòu)成-Coating層Coating與印刷關(guān)系及Coating面選擇：Item印刷前印刷后正面反面(印刷面)VM/NCVMAR(增透)AG(抗眩)AS(防污)AG+AS，AR+AS，F(xiàn)CL一般僅限于制程研究，因單價(jià)較高，均無量產(chǎn)，目前也沒有客戶有兩種Coating方式以上的組合需求，一般只要求一種Coating處理；AG+AR不可行，無意義；VM/NCVM須Coating在COVERLE

5、NS反面，且一定要在油墨印刷前，因?yàn)榕c油墨在同一面，若在油墨印刷后CoatingVM / NCVM，可能會(huì)破壞油墨效果；目前少有此Coating實(shí)績(jī)；AR可依客戶需求Coating在正面、反面或雙面，考慮到后續(xù)DB(全面貼合)制程，一般AR在正面光損失率更小(0.2%)，且客戶也多要求Coating在正面；第6頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.2 COVERLENS構(gòu)成-油墨客戶要求的印刷效果通過油墨來實(shí)現(xiàn)，油墨印刷在玻璃反面（即下表面），可印刷黑框、LOGO、ICON、IR、定位線、料號(hào)等，圖例 ：印刷要點(diǎn)：每道印刷需一張網(wǎng)版；網(wǎng)版數(shù)量取決於Cover Lens圖面上的 印刷需求，

6、一般情況下，外形的黑墨 印刷兩道，其餘各種需求，如半透， IR等，條件相同(顏色厚度要求等)的 可合在一道墨上，其餘均為單道墨;客戶LOGO等一般使用鏡面銀，銀油 一般需在印刷後，再補(bǔ)一道墨，防止 銀油氧化問題，如黑墨有兩道情況 下，一般使用第二道墨進(jìn)行保護(hù)。第7頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.2 COVERLENS構(gòu)成-油墨油墨印刷機(jī)臺(tái)：光學(xué)玻璃玻璃承載治具油墨網(wǎng)版刮刀參數(shù)介面印刷開始，網(wǎng)版向下移動(dòng)壓至COVERLENS開始印刷；印刷結(jié)束，網(wǎng)版向上移開，人員用吸嘴將已印刷好的COVERLENS取出放置，而后進(jìn)行高溫固化。第8頁(yè)，共31頁(yè)。一、COVERLENS功用1.2 COVE

7、RLENS構(gòu)成-油墨每道效果均需一道油墨印刷，印刷時(shí)每個(gè)COVERLENS機(jī)種均需有對(duì)應(yīng)的承載治具，考慮到各家油墨特性及網(wǎng)版、治具的制作精度，故網(wǎng)版、治具設(shè)計(jì)時(shí)需注意以下要點(diǎn)：網(wǎng)版設(shè)計(jì)：1、網(wǎng)版外框常用規(guī)格： 10.1 寸700mm500mm； 10.1寸600mm400mm2、一般網(wǎng)版的尺寸公差為 0.03mm。3、網(wǎng)版相關(guān)參數(shù)需製成表并置於網(wǎng)版圖中。治具設(shè)計(jì)：1、治具常用規(guī)格：產(chǎn)品10寸：480mm250mm ；產(chǎn)品10寸：400mm200mm2、置具中放置槽外型尺寸為產(chǎn)品尺寸，公差為(上限為最大值加 0.05 mm)與(上限為最大值加 0 mm)； 例如：當(dāng)產(chǎn)品尺寸為 A 0.1 mm時(shí)

8、，其放置槽外型尺寸為 A +0.15/+0.10 mm3、Coverlens放置框邊需倒角C0.2,防止玻璃刮傷。治具四周倒角C0.5。4、四角需加直徑為5mm的玻璃角；5、溝槽深度為玻璃厚度+0.1mm;第9頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.1 切割、CNC玻璃加工制程大體如下：切割CNC仿形化強(qiáng)素玻璃Packing洗凈檢查洗凈檢查拋光研磨刮傷不良第10頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.1 切割、CNC-素玻璃切割素玻璃切割：將母板玻璃(大板)切割成小板以利CNC仿形，技術(shù)要點(diǎn)：1、小板單邊預(yù)留量0.3或0.4mm(可視玻璃強(qiáng)度選擇)，預(yù)留量越大，到CNC仿形時(shí)進(jìn)刀量越大，磨頭損耗 越嚴(yán)重，

9、且可能發(fā)生崩刀危險(xiǎn)；預(yù)留量過小，若由于CNC機(jī)臺(tái)晃動(dòng)等原因，可能導(dǎo)致CNC仿形的玻璃 尺寸偏小離異。2、外形R角或C角較大的，可先行切割邊角，以減輕CNC仿形的工時(shí)。切割機(jī)臺(tái)金鋼石砂輪第11頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.1 切割、CNC-素玻璃切割玻璃圖面單邊預(yù)留0.3mm或0.4mm外形R角過大，可先切邊以利CNC外形R角第12頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.1 切割、CNC-CNC仿形CNC仿形：用CNC銑出客戶圖面要求的外形、磨邊和通孔等，技術(shù)要點(diǎn)：1、CNC時(shí)須用水注持續(xù)沖洗，使溫度降低，減少因溫度升高而造成玻璃崩裂、漲縮等問題，且可將磨出的玻璃粉屑沖走，減少玻璃表面刮傷機(jī)率。2

10、、采用十軸精雕機(jī)，一次成型，無需再次裝夾磨頭，也無需再次進(jìn)行玻璃定位，省工時(shí)，且對(duì)位精度較高。CNC銑床可同時(shí)多片CNCCNC仿形中第13頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.1 切割、CNC-CNC仿形CNC磨頭：CNC只使用一個(gè)磨輪，但將外形、通孔、導(dǎo)角的加工刀輪都集成在一起，這樣就可以玻璃放置在載臺(tái)后不用再取下，各種加工依序完成，保證精度，節(jié)省工時(shí)。正視圖側(cè)視圖 玻璃外形加工 玻璃通孔及磨邊玻璃上R/C角磨邊玻璃下R/C角磨邊第14頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.1 切割、CNC-CNC仿形1、為何要進(jìn)行磨邊： 因玻璃外形加工時(shí)，上下表面邊緣處會(huì)產(chǎn)生沙崩，崩邊等不良，需再進(jìn)行磨邊以消除不良

11、。2、外形磨邊與導(dǎo)角磨邊有何區(qū)別： A-外形磨邊一般磨輪面是豎直的，金剛石磨砂面約380目，較粗糙； B-導(dǎo)角磨邊，依客戶需求可為R角或C角，磨輪面是呈一定角度或一定弧度，金剛石磨砂面約800目， 較精細(xì)，可降低崩邊不良率；3、CNC進(jìn)行時(shí)，受機(jī)臺(tái)震動(dòng)、磨輪及玻璃特性等影響，其產(chǎn)出的玻璃成品規(guī)格具有一定極限，超出制程 能力的設(shè)計(jì)將無法實(shí)現(xiàn)。第15頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.1 切割、CNC-CNC仿形CNC加工能力第16頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.2 拋光為何要進(jìn)行拋光：玻璃原母板自帶、CNC仿形時(shí)及運(yùn)輸?shù)染赡茉斐晒蝹涣?，不良品須進(jìn)行拋光后方能進(jìn)入化強(qiáng)制程；如何進(jìn)行拋光：仿形后

12、，將不良品放入拋光機(jī)將進(jìn)行拋光，利用拋光粉將玻璃表面研磨拋光。切割CNC仿形化強(qiáng)素玻璃Packing洗凈檢查洗凈檢查拋光研磨刮傷不良玻璃加工制程第17頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.2 拋光參數(shù)設(shè)定Lapping the Size of Largest：350mm(210mm*280mm)Lapping Glass Thickness：0.53.0mmLapping Plate Flatness：0.005mmGrinding Surface Flatness：0.002mmGlass Thickness Uniformity：0.008mm拋光能力拋光室拋光機(jī)臺(tái)拋光機(jī)內(nèi)部第18頁(yè)，共31頁(yè)

13、。二、玻璃加工制程2.3 化強(qiáng)為何要進(jìn)行化強(qiáng)：素玻璃無法承受較大外力壓迫，化強(qiáng)后玻璃硬度增加，抗壓能力增加，一般硬度能7H；如何進(jìn)行化強(qiáng)：將玻璃放入化強(qiáng)爐中(爐溫約400度)，用置換液KNO3中的K把玻璃中的Na離子置換出來，從而提高硬度?；瘡?qiáng)爐化強(qiáng)過程監(jiān)控第19頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.3 化強(qiáng)化強(qiáng)的原理：化強(qiáng)是將KNO3中的K把玻璃中的Na離子置換出來，從而提高硬度。為什么K-Na交換能增加玻璃強(qiáng)度：離子交換使大的離子和玻璃內(nèi)更小的離子交換時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力，離子交換可以看成是離子擴(kuò)散，而堿離子半徑大，擴(kuò)散系數(shù)大，適合進(jìn)行離子交換；另外，離子擴(kuò)散程度的大小依賴于玻璃的內(nèi)部構(gòu)成，這也是目

14、前青版與白版玻璃化強(qiáng)后應(yīng)力層深度有差別的原因。K-Na置換產(chǎn)生應(yīng)力層CS第20頁(yè)，共31頁(yè)。二、玻璃加工制程2.3 化強(qiáng)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出：同一厚度玻璃，當(dāng)化強(qiáng)溫度升高，離子交換深度DOL加大，但表面壓應(yīng)力減小。第21頁(yè)，共31頁(yè)。三、CNC加工與玻璃硬度關(guān)系3.1 玻璃種類目前所用玻璃基本大類有兩種：1、青玻：目視多呈青色；供應(yīng)商有浙玻、洛玻、中央硝子等，特點(diǎn)： 硬度較高鋁玻璃差； CNC加工較容易，磨頭損耗相對(duì)較??； 化強(qiáng)后應(yīng)力深層較淺，約有8um10um。2、白玻：目視多呈白色透明，特點(diǎn)： 硬度較其它玻璃強(qiáng)； CNC加工時(shí)磨頭損耗相對(duì)較大； 化強(qiáng)后應(yīng)力深層較深，約有40um。值得注意的是，目

15、前市面上有多種高鋁玻璃，其參數(shù)大致相當(dāng)，但材料制程等可能有差異。第22頁(yè)，共31頁(yè)。三、CNC加工與玻璃硬度關(guān)系3.2 玻璃硬度與CNC玻璃硬度與CNC加工關(guān)系密切，玻璃硬度越高：1、切割、CNC難度越大，切割刀輪及磨頭損耗越嚴(yán)重；2、刀輪行走速度要放慢，且崩刀機(jī)率增加，工時(shí)延長(zhǎng)；3、刀輪更換更頻繁，造成成本上升，工時(shí)延長(zhǎng)；4、切斷面更有可能產(chǎn)生崩邊不良率，且平整度更不好把握；Sodalime玻璃高鋁玻璃DOL：10umCS：350MPaDOL：40umCS：600MPa化強(qiáng)后化強(qiáng)后化強(qiáng)前CNC化強(qiáng)前CNC每個(gè)磨輪可加工約7080pcs每個(gè)磨輪可加工約4050pcs從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出：同一厚度，硬

16、度越高之玻璃，CNC加工時(shí)，磨輪損耗率越高。玻璃越厚，磨輪損耗率越高；單邊預(yù)留量越大，磨輪損耗率越高；第23頁(yè)，共31頁(yè)。三、CNC加工與玻璃硬度關(guān)系3.2 玻璃硬度與CNCOGS：目前業(yè)界正評(píng)估TOUCH ON COVER，即將TOUCH SENSOR線路及油墨先做到已強(qiáng)化后的大板玻璃上，再進(jìn)行小板切割、仿形；也就是COVERLENS和TOUCH SENSOR功能集合在one glass上，可節(jié)省成本及工時(shí)；經(jīng)第一階段切割實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)滲透刀輪可以切割應(yīng)力層深度為10um，22um的玻璃；Sodalime （DOL=10um）高鋁玻璃（DOL=22um）磨邊、鉆孔o(hù)k。磨頭使用正常。有刮傷產(chǎn)生，

17、對(duì)sensor及印刷層有影響。因切割制程存在加工公差(0.1mm)、且切割斷面存在不平整度(0.042mm)、CNC加工的公差(0.05mm)，故周邊及孔邊有白邊。磨邊、鉆孔o(hù)k。磨頭消耗大，約正常品的3倍。有刮傷產(chǎn)生，對(duì)sensor及印刷層有影響。因切割制程存在加工公差(0.1mm)、且切割斷面存在不平整度(0.057mm)、CNC加工的公差(0.05mm)，故周邊及孔邊有白邊。切割實(shí)驗(yàn)得出：雖然金剛石刀輪可切割DOL=22um強(qiáng)化玻璃，CNC也可鉆孔，但也存在切斷面平整度不佳等問題，且目前試驗(yàn)數(shù)量太少(10pcs)，還計(jì)算不出刀輪的磨損率，但預(yù)計(jì)將比目前切割未強(qiáng)化玻璃的損耗率高。第24頁(yè)，

18、共31頁(yè)。三、CNC加工與玻璃硬度關(guān)系3.2 玻璃硬度與CNC滲透刀輪：1、刀輪外徑2mm，內(nèi)徑0.8mm，厚度0.65mm，在刀輪外圍是金剛石磨砂面，是真正對(duì)切裂有影響的 部分，其角度為110，齒數(shù)135齒(周)，齒深10um。2、滲透刀輪切裂玻璃后，玻璃斷面分為三層。 第一層為刀輪下刀深度，由刀輪切裂形成； 第二層為刀輪滲透層，在滲透刀輪和壓力作用下形成，如右上圖，刀輪滲透層為規(guī)則柵欄狀； 第三層為切裂完成后玻璃自動(dòng)滲透行程。刀輪示意圖切斷面第25頁(yè)，共31頁(yè)。四、鐳射切割4.1 鐳射切割原理鐳射切割的基本原理是利用激光引致的應(yīng)力使玻璃“分離”。通過聚焦光路在玻璃表面形成橢圓型的聚焦點(diǎn)，橢

19、圓的聚焦焦點(diǎn)保證了激光能量在切割線兩側(cè)的均勻的和最優(yōu)化的分布。玻璃強(qiáng)烈地吸收特定波段的激光，幾乎所有的激光能量都被玻璃表面15微米吸收層所吸收，相對(duì)玻璃表面移動(dòng)激光光點(diǎn)形成所需的切割線。選擇合適的移動(dòng)速度，保證既有足夠的激光熱量在玻璃上形成局部的應(yīng)力紋樣分布（設(shè)定的切割線），同時(shí)又不會(huì)將玻璃融化。所以鐳射切割玻璃與切割金屬是不同的。 鐳射切割金屬鐳射切割玻璃熔融切割應(yīng)力切割第26頁(yè)，共31頁(yè)。四、鐳射切割4.1 鐳射切割原理圖中可看出，光波長(zhǎng)5000nm（即5um）時(shí)，光透過率基本為0，說明無論是超白玻璃還是綠玻璃都能100吸收波長(zhǎng)超過5um的光，而目前玻璃切割最成熟的是使用波長(zhǎng)為10.6um的激光器，故玻璃能全部吸收激光能量，減少損耗。波長(zhǎng)約5um時(shí)，玻璃能吸收100激光。第27頁(yè)，共31頁(yè)。四、鐳射切割4.1 鐳射切割原理鐳射切割時(shí)，激光束在前，冷卻噴嘴在后，隨著激光光點(diǎn)的移動(dòng)，冷卻嘴