本發明屬于藍寶石基片的加工技術領域，具體涉及一種藍寶石基片的外形加工方法及含金剛石砂的砂輪。
背景技術：
人工生長的藍寶石具有很好的耐磨性，硬度僅次于金剛石，達到莫氏9級，因而其具有被用于電子元器件、屏幕、基板的良好性能。為了滿足藍寶石光學器件的發展要求，需要對藍寶石基片進行尺寸加工。特別是高精密基材對藍寶石基片的尺寸精度要求更高。
為了得到用于手機面板、手表面板等電子產品的3寸、4寸、5寸等尺寸的藍寶石晶片，一般是將藍寶石晶塊進行切割、打磨和拋光等工序后得到目的尺寸的藍寶石晶片。
如專利申請CN201410690676.8中公開了一種大屏藍寶石手機面板加工工藝，包括如下步驟：1)藍寶石從棒材下料成片料；2)采用CNC對藍寶石面板外形進行修整，采用激光加工藍寶石表面的孔位，并采用金剛石砂輪對弧邊進行加工成型；3)采用雙面銅盤機對藍寶石面板雙面研磨拋光實現減薄；4)對藍寶石面板的雙面進行拋光；5)對藍寶石面板表面進行鍍膜或絲網印刷。
現有的藍寶石基片的外形加工(打磨)方法有兩種，一種是采用砂輪棒對藍寶石基片進行加工，另一種是采用餅狀砂輪對藍寶石基片進行仿形加工。所述餅狀砂輪的金剛石鍍砂層是設置在砂輪的一個平面上，具體是沿其周向設置；所述餅狀砂輪的另一個平面為砂輪的金屬基準面；且仿形加工的所述餅狀砂輪上只設置一種顆粒大小的金剛石砂。
但使用這兩種砂輪加工藍寶石基片的加工精度不高，給后續拋光過程帶來較大壓力；或者砂輪的使用壽命短，使得加工的成本支出大。為了達到藍寶石基片外形加工的產業化需求，需采用一種更加穩定、產品良率和生產效率更高，加工精度更容易控制的藍寶石基片外形加工方法。
技術實現要素：
本發明首先提供一種藍寶石基片的外形加工方法，所述方法包括使用一種含金剛石砂的砂輪，所述砂輪呈圓餅狀，且所述砂輪的直徑≥60mm，所述砂輪的側邊圓弧面上設置有 金剛石砂層，所述金剛石砂與藍寶石基片接觸對其進行打磨，所述金剛石砂的平均粒徑為300～900目。
本領域技術人員知曉的，所述金剛石砂層是由包含金剛石顆粒的混合料構成。本發明中，所述金剛石砂采用商購的金剛石砂即可，本發明中對此并無限制。所述金剛石砂可以采用燒結、電鍍、樹脂粘合等方法設置在砂輪的金屬(如鋼)餅上。
在一種具體的實施方式中，所述方法包括使用一組砂輪，所述一組砂輪的個數為1～3個，且所述砂輪上的金剛石砂層包括粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層，所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層均呈圓箍狀，所述粗金剛石層中金剛石砂的粒徑為350～400目，所述中金剛石層中金剛石砂的粒徑為550～600目，所述精金剛石層中金剛石砂的粒徑為800～900目；所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層位于同一個砂輪上、分別位于兩個不同砂輪上、或分別位于三個不同砂輪上。
本發明中，當所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層位于兩個不同砂輪上時，可以是所述粗金剛石層和中金剛石層位于一個砂輪上，而精金剛石層位于另一個砂輪上；可以是所述粗金剛石層和精金剛石層位于一個砂輪上，而中金剛石層位于另一個砂輪上；還可以是所述中金剛石層和精金剛石層位于一個砂輪上，而粗金剛石層位于另一個砂輪上。
優選地，所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層位于同一個砂輪上。
本發明中，當所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層位于同一個砂輪上時，可以是中金剛石層在中間，而粗金剛石層和精金剛石層位于其兩側；也可以是粗金剛石層在中間，而中金剛石層和精金剛石層位于其兩側；還可以是精金剛石層在中間，而粗金剛石層和中金剛石層位于其兩側；這些都不影響本發明的實施。
本發明中，使用所述金剛石層加工藍寶石基片時的粗加工單邊加工余量為0.15～0.2mm，中加工單邊加工余量為0.07～0.1mm，精加工單邊加工余量0.03～0.05mm。本發明中，各個步驟的單邊加工余量的值的設計是為了下一道更為精細的工序易于實現，例如使用該精金剛石層對藍寶石精加工單邊余量0.03～0.05mm時，有利于下一步的拋光過程。
本發明中，所述砂輪打磨藍寶石基片時CNC機器主軸轉速為3000～6000r/min。
在一種具體的實施方式中，所述砂輪打磨藍寶石基片時砂輪的進給速度為：使用粗金剛石層對藍寶石基片進行粗修時為1～2m/min，使用中金剛石層對藍寶石基片進行中修時為1.5～2.5m/min，使用精金剛石層對藍寶石基片進行精修時為2～3m/min。本發明中，砂輪在滾動的同時會相對藍寶石基片前進，所述進給速度即砂輪相對于藍寶石基片的前進速度。
本發明還相應提供一種含金剛石砂的砂輪，所述砂輪呈圓餅狀，且所述砂輪的直徑≥60mm，所述砂輪的側邊圓弧面上設置有金剛石砂層，所述金剛石砂的平均粒徑為300～900目。優選地，所述金剛石砂的平均粒徑為350～400目、550～600目、800～900目中的一種或多種。
在一種具體的實施方式中，所述金剛石砂層包括粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層，所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層均呈圓箍狀，所述粗金剛石層中金剛石砂的粒徑為350～400目，所述中金剛石層中金剛石砂的粒徑為550～600目，所述精金剛石層中金剛石砂的粒徑為800～900目。
在一種具體的實施方式中，圓箍型的粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層的軸向寬度均為2～20mm，優選為5～12mm；且同一個砂輪上每個圓箍型金剛石層之間相隔的軸向寬度為0.5～5mm，優選為1～4mm。
本發明中，對藍寶石基片進行數控精雕機配合砂輪加工，組合運用不同粒徑的金剛石砂加工，對藍寶石外形加工起到很好作用。本發明的工藝不僅可以滿足藍寶石修外形的加工要求，而且工藝簡單、加工周期短、良率高，加工過程中尺寸穩定，能有效降低加工成本。
附圖說明
圖1為本發明中砂輪的側邊圓弧面的部分結構示意圖。
具體實施方式
以下通過附圖和具體的實施例來說明本發明，但本發明并不限于下述實施例。
本發明提供的方法中，具體地：
第一步：將大砂輪裝在特定主軸自帶刀把上，測試砂輪數據，導入刀把芯片，砂輪調動平衡。
第二步：將砂輪數據導入數控精雕機控制系統內，砂輪裝好即可。
第三步：自檢加工來料產品，將編寫完成的加工程序導入數控精雕機控制系統內加工產品，加工過程中砂輪采用藍寶石切削液冷卻(pH值控制在8～9之間)。切削液流量控制在3～3.6m3/h。
實施例1
圖1中提供一種含金剛石砂的砂輪的側邊圓弧面的部分結構示意圖。本實施例中，所述砂輪呈圓餅狀，且所述砂輪的直徑為60mm，所述砂輪的側邊圓弧面上設置有金剛石砂 層。所述金剛石砂層包括粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層，所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層均呈圓箍狀，所述粗金剛石層中金剛石砂的粒徑為350目，所述中金剛石層中金剛石砂的粒徑為550目，所述精金剛石層中金剛石砂的粒徑為800目。圓箍型的粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層的軸向寬度均為8mm，且每個圓箍型金剛石層之間相隔的軸向寬度為2mm。因此，所述圓餅狀的砂輪的側邊軸向寬度共28mm。
工藝參數為：
砂輪直徑Φ60mm，
主軸轉速(r/min)5500±500，
一個砂輪平均壽命為50片藍寶石，
第一片藍寶石材料加工時間180秒，
切削液與自來水配比1：10(平均一周更換一次)，
進給速度為：
粗修外形：F＝1500±500mm/min，
中修外形：F＝2000±500mm/min，
精修外形：F＝2500±500mm/min。
采用本實施例中的大砂輪兼CNC修外形工藝，該工藝不僅可以滿足藍寶石修外形的加工要求，而且工藝簡單、加工周期短、良率高、加工過程中尺寸穩定，能有效降低加工成本。
實施例2
本實施例中，所述砂輪呈圓餅狀，且所述砂輪的直徑為180mm，所述砂輪的側邊圓弧面上設置有金剛石砂層。所述金剛石砂層包括粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層，所述粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層均呈圓箍狀，所述粗金剛石層中金剛石砂的粒徑為400目，所述中金剛石層中金剛石砂的粒徑為600目，所述精金剛石層中金剛石砂的粒徑為900目。圓箍型的粗金剛石層、中金剛石層和精金剛石層的軸向寬度均為10mm，且每個圓箍型金剛石層之間相隔的軸向寬度為2.5mm。因此，所述圓餅狀的砂輪的側邊軸向寬度共35mm。
工藝參數：
砂輪直徑Φ180mm，
主軸轉速(r/min)3500±500，
一個砂輪平均壽命100片藍寶石材料，
第一片藍寶石材料加工時間220秒，
切削液與自來水配比1：10(平均一周更換一次)，
進給速度為：
粗修外形：F＝1500±500mm/min，
中修外形：F＝2000±500mm/min，
精修外形：F＝2500±500mm/min。
本發明采用大砂輪加工藍寶石修外形工藝加工出產品尺寸精度高、加工過程中尺寸變化小，而且工藝簡單、加工周期短、良率高，加工過程中尺寸穩定，其尺寸精度可控制在0.01mm以內。與仿形設備(金剛石砂粒設置在餅狀砂輪的一個平面上的砂輪)能達到的尺寸精度0.05mm相比，本發明的方法能達到的尺寸精度提升了0.04mm。本發明中的一個砂輪平均使用壽命能達到50～60片(藍寶石基片/個砂輪)，與現有技術中直徑8～10mm砂輪棒的壽命為10～20片(藍寶石基片/個砂輪)相比，單個砂輪的壽命相對提升40片，能有效降低藍寶石基片的加工成本。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。