专利名称：切割和研磨环形基片的装置和方法
技术领域：
本发明涉及切割和研磨如玻璃板等硬而脆材料环形基片的装置和方法。
由于盘形基片材料用作高密度信息媒介，常使用普通的金属如铝等，和各种非金属材料如陶瓷、塑料，最近也开始使用玻璃材料，主要是因为玻璃极其平整(平面度高)。
一般来说，广泛应用中心部分有个圆孔的环形基片。但在应用玻璃的环形基片情况下，在它刚刚切割出来时，在切割和研磨过程中产生的许多微小凹凸不平仍留在它的内圆周边和外周边上，因此必须要进行最后加工和倒棱角以去除这些不平整和提高基片的强度。
由于上述的原因，一般如日本实用新型公开公报第63-201048号专利和日本实用新型公开公报第63-64460号专利所公开的那样，将玻璃切割成一个环形基片，把环形基片放在真空吸桌上抽真空固定。然后将环形基片放入到内圆周和外周边切割和研磨装置内。在该装置内环形基片的内圆周和外周边两者都与环形空穴接触，这些空穴分别在芯的圆周壁和外周边上形成，通过装置和真空吸桌各自的转动，产生装置和基片之间的水平运动以切割和研磨环形基片的内圆周和外周边。
但在上述常规方法制造环形基片时，至少必需有两步加工。这就是第一步将玻璃板切割成环形基片，第二步是进行最后加工和外表面的倒角。
因此，在一个地方从玻璃板上切割出环形基片，在另一个地方进行最后加工和环形基片的内圆周和外周边的倒角。所以需要很大的地方。还有在从玻璃板上切割出环形基片后，当将环形基片放在进行最后加工和倒角的真空吸桌上时，对准他们的轴是非常复杂的工作，如果他们的轴心不一致，将大大降低环形基片的精度。
本发明成功地解决了常规方法的缺点。本发明的主要目标是提供一种切割和研磨环形基片的装置，但只使用一个能切割和研磨硬而脆的材料如玻璃板的装置，而不用移动工作的地方，和只在要加工的材料的一边操作装置，并提供制作环形基片方法。
为了达到上述的目标，切割和研磨环形基片的装置包括一轴，与该轴同心的芯钻，和在芯棒外周形成的包围的外裙。在芯棒中心部分的外周边至少装设一个内凹的环形部分(空穴)，在外裙的内圆周上也至少形成一个环形空穴，该空穴的高度与装设在芯棒上的凹进部分的高度相同。在芯棒的顶端整体成形管形的芯钻，在外裙的顶端也整体装设裙钻。在芯钻的内圆周上，在裙钻的外周边上和芯棒与外裙的两个空穴都装有钻石样油石部件。
此外，按照本发明切割和研磨环形基片的方法，其特征是切割和研磨装置的芯钻和裙钻与硬而脆的材料如玻璃板等接触，通过装置的旋转和前进来切割和研磨材料，并使这些钻和该材料之间产生偏心运动，以切出环形基片，然后环形基片和装置相对移动，以便环形基片可以放到装置中，接着环形基片的内圆周和外周边分别与在芯钻和裙钻上部形成的环形空穴接触，从而在装置和环形基片之间可以产生偏心运动，以切割和研磨基片的内圆周和外周边。
切割和研磨装置的芯钻和裙钻与要钻孔的硬而脆的材料如玻璃板等接触，通过转动装置来切割和研磨材料，从而可以切割出环形基片，保持工作条件使环形基片和装置相对移动，结果，可以将环形基片放入到装置内，以与在芯棒的内圆周和外裙的外周边处各自形成的环形空穴接触，因此能够很干净地切割和研磨内圆周部分和外周边部分。此外，切割和研磨环形基片的工作全部可以在基片的一边连续进行(权利要求1)。
在切割和研磨环形基片的时候，通过转动和推进该装置使切割和研磨装置的各个钻与硬而脆的材料之间产生偏心运动，从而在硬而脆的原材料中不会产生任何断裂，并可从材料的一边切割出环形基片。接着当研磨环形基片的圆周和外周两部分时，环形基片的内圆周部分和外圆周部分分别与在上部形成的环形空穴接触。
图1是本发明装置一个实施方案的剖面图。
图2是图1中显示的A部分的放大剖面图。
图3是用该装置制造环形基片过程的剖面图，装置剖面图显示要切割出环形基片的移动过程。
图4是用该装置制造环形基片过程的剖面图，装置的剖面图显示切割出环形基片后的移动过程。
图5是用该装置制造环形基片的各个过程中，切割和研磨过程的剖面图。
图6是沿图3中A-A线切出的剖面图。
图7是制成的环形基片的透视图。
下面将参考各个附图详细描述本发明的一个实施方案。
图1和图2显示用来切割和研磨硬而脆的材料板如玻璃板等制造环形基片的切割和研磨机械1(下面称作装置1)轴3从顶板2向上突出，管形的芯棒向下伸展，并与轴3同心，还有外裙5是从顶板2的圆周向下落形成，从而外裙可以包围芯棒。
装置1由钢制成，轴向中心穿孔6是从轴3的上部中心部分钻到芯棒4的下端，在芯棒4中有一个分枝的钻孔7，该孔开在外裙5和芯棒4之间。在芯棒4的外圆周和外裙5的内圆周上形成许多环形的空穴8。每个环形空穴如图2详细显示的那样，有梯形的截面，即它有向上倾斜的平面9，垂直平面10和向下倾斜的平面11。
在每个环形空穴8中装设钻石样的油石部分12。在制造这种装置时用钻石样的油石12覆盖每个环形空穴的几乎整个内圆周，芯棒4的外周边和外裙5的内圆周是很方便的。钻石样的油石12制成为与金属结合的油石或电介淀积的油石。与金属结合的油石有较长的使用寿命，但由于这种油石的形状比较复杂，从而需要较高的技术，成本也较高。另一方面，电介淀积的油石制成预先确定形状的油石比较方便。
在芯棒4的下部形成管形与芯棒4同心的芯钻13，并与芯棒4有相同的直径，它的内圆周和外周边都装有钻石样油石部分8。还有，在外裙5的下部也形成与外裙5同心的裙钻14，其直径稍微小一些，在其内圆周和外周边上都装有钻石样油石部分8。
轴中心的透孔6是冷却介质(流体)的入口，以排放切割和研磨中产生的尘埃和微粒，同时移除切割和研磨产生的热量。在外裙5的每个内圆周上钻有很多排水出口15以有效地排出冷却介质。
下面将参考附图3至6来描述用上述切割和研磨装置制造环形基片的过程。首先将玻璃板17通过空气抽真空放在吸桌18上，空气由吸孔16吸走，高速转动固定在夹头19上的装置1，并向玻璃板17的方向逐渐降低装置1。
使切割和研磨装置1的芯钻13和裙钻14与玻璃板17接触，转动和向下推进装置1进行切割和研磨操作。为了在装置1和玻璃板17之间同时产生偏心运动，使吸桌18的轴偏移夹头19的轴20a/2的距离，并使吸桌围绕转轴，即围绕吸桌18的旋转轴20转动，保持偏移的距离为a/2，即半径为a/2。其中a/2是夹头19的轴中心与吸桌的转动中心的距离。
钻孔的速度，也就是装置1的切割和研磨速度，在装置向下推进，快要钻透时减小，即当完成钻透工作之前，最后钻透的那部分。例如要在6秒钟内钻透厚度为3.5mm的玻璃板，用约3秒的时间钻进玻璃板的3/4的厚度(2.625mm)然后用3秒的时间逐渐减小速度钻透玻璃板剩余的1/4厚度(0.875mm)。
由上所述，因装置1和玻璃板17之间的相对偏心运动，和装置1用芯钻13和裙钻14下降到玻璃板17上钻孔快要钻透时减小转速(切割和研磨速度)的多重效应，加到玻璃板17很薄快要钻透部分附近区域的钻孔和研磨压力显著减小，从而明显减小从钻头与玻璃板接触部分开始的断裂、破裂现象，可以钻出与装置钻头相吻合的透孔。
当装置1进一步向下走时，由图3显示的过程切割和研磨出一块环形基片21可以放入到装置1内。在装置向下运动的过程，装设在芯钻13和裙钻14的内、外圆周上的钻石样油石12切割和研磨基片的内圆周和外周边。
上述各个环形空穴8每个都有不同的向上倾斜平面和向下倾斜平面部分。因此按照环形基片21的厚度，可以选择任意的环形空穴8。进一步下降装置1，从而可将环形基片2放入到一个与基片厚度相一致的一个环形空穴内。当基片定位后，装置1的下降运动就停止。然后吸桌18围绕夹头19的转轴20转动，即吸桌18的转轴20以半径b/2转动，比上述的半径a/2稍大一些，从而使装置1和环形基片21之间产生相对偏心运动。
由于上述的原因，环形基片21的内圆周部分的外周边部分与在芯钻13和裙钻14的上部形成的各个环形空穴8接触，通过装置1和基片21之间的偏心运动，对环形基片21的内圆周和外周边部分进行切割和研磨，也就是对环形基片进行最后加工和倒角。这样如图7所示的环形基片21可从基片的一边进行连续的操作来生产。
与上述不同还有其他几个实施方案，其中之一吸桌18是固定不动的，装置1可以转动，通过控制装置1的X、Y、Z轴以开始进行切割和研磨操作，也可以围绕要加工的玻璃板17的中心轴以a/2或b/2的半径转动，从而可以产生装置1和玻璃板17之间的偏心运动。还有，也可以转动吸桌18来生产所需要的产品，同时使其在水平方向以冲程a或b往复运动以产生它们之间的偏心运动。
上述的关键在于获得装置和玻璃板之间的相对偏心运动。
当玻璃板切出时，从轴中心透孔6加入水，水可从与钻石样油石接触部分和间隙“a”处有效地排出，间隙“a”是由装置的钻头和要加工的玻璃板之间的相对偏心运动所产生的在钻头和要加工的玻璃板之间的间隙，从而可达到很高的冷却效率，还有在切割和研磨操作中产生的玻璃粉末和掉下的钻石样油石粉末都可排走，以继续进行钻孔操作，并延长钻头的使用寿命。
此外，在切割和研磨环形基片21时，水可从钻在外裙5的放水出口15通畅地排出。在本实施方案中装置1由钢制成，当然它也可用轻材料，如铝，塑料树脂(如酚醛塑料)等制成。也就是说，可以选择任何一种材料。
按照本发明可以得到下列的效果。根据本发明，可以从环形基片的一边进行一次连续的操作，将环形基片切割出来，并对它的圆周部分进行研磨，因此只需一个工作地方，切割出玻璃板并对基片进行研磨、最后加工和倒角终端表面的圆周都可在一个地方完成。这样可以避免工作地方的浪费。另外，在从玻璃板上切割出环形基片之后，不需要再将基片放到真空吸桌上，去进行最后加工和倒角工作，从而可以完全解决了由于中心轴要对齐等常规工作所产生的问题，这些问题会引起基片的精度降低。
除了上述效果之外，本发明的方法还有更多的优点，在装置的中心轴透孔中加入水，使水在由钻头和基片之间的相对偏心运动所形成的，在钻头和基片(硬而脆的材料)内、外圆周部分之间的间隙排出，从而可以得到较高的冷却效率，并且在切割和研磨操作中产生的玻璃粉末，和从钻石样油石部分掉下的钻石粉末也可被水带出。所以装置的转速可以很高，钻头的使用寿命可以延长。
权利要求
1.一种切割和研磨环形基片的装置，包括芯棒，该芯棒与其外周形成的包围芯棒的外裙和轴同心，其特征是，在该芯棒外周的中心部分至少构成一个环形空穴，在该外裙的内周边构成一个环形空穴，其高度与该芯棒相同，分别在该芯棒的顶端形成管形的芯钻，在该外裙的顶端整体地形成裙钻，在该芯钻的内圆周和外周处，在该裙钻处装设该芯棒的环形空穴和外裙钻石样油石部分。
2.一种切割和研磨环形基片的方法，其特征包括以下各步使切割和研磨装置的芯钻和裙钻与要钻孔的硬而脆的材料，如玻璃板接触;通过该装置的旋转和前进切割出一块环形的基片，通过该钻和该硬而脆材料之间的偏心运动来研磨它;相对移动该环形基片和该装置，从而使该环形基片可以装入到该装置内;和使该环形基片的内圆周和外周分别与在该芯钻和该裙钻上部构成的环形空穴相接触，在该装置和该环形基片之间产生偏心运动。
3.按照权利要求2所述的切割和研磨环形基片的方法，其特征是使该钻研磨和前进的速度，在快要钻透硬而脆材料的孔时，在孔口的附近减小。
4.按照权利要求3所述的切割和研磨环形基片的方法，其特征是该钻前进到该材料整个厚度的约3/4的阶段内，其速度是用约一半的整个钻孔时间到达约3/4厚度的位置，然后其速度降低，用剩余的约一半的整个钻孔时间钻透所剩的整个厚度的1/4。
全文摘要
装置的芯钻和裙钻与硬而脆的物质接触，如玻璃板等，旋转切割和研磨该材料，从而可以切出一块环形的基片，然后不改变状态环形基片和装置相互移动，从而环形基片可以装到装置内，使环形基片的内圆周部分和外周部分分别与芯内和裙内形成的环形空穴接触。这样研磨环形基片的内圆周部分和外周部分，从而只需一个连续的操作，从玻璃板的一边切出一块环形基片，接着研磨并制成最终产品。
文档编号B28D1/14GK1074644SQ9310052
公开日1993年7月28日 申请日期1993年1月29日 优先权日1992年1月29日
发明者平林俊彦 申请人:旭荣研磨加工株式会社