专利名称：一种能控制切割深度的刀轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脆性材料的切断、裂断工具，脆性材料如玻璃、陶瓷、硅片和半导体，尤其涉及一种用于玻璃切割装置上的刀轮。
背景技术：
随着液晶显示器的广泛应用、汽车行业和建筑行业等的蓬勃发展、生产自动化的提高，高效率、高质量地切割液晶板和玻璃板等脆性材料的工具、设备和方法变得越来越重要。
目前世界上脆性材料切割所用切刀的刃口切入脆性材料的深度只能依赖调整机器压力完成，根本不能保证要求的精度，更不能控制脆性材料裂开的时间。例如在TFT自动化生产线上，如果压力太大，裂开就过快，无法从切割台上整块转移到下一道工序；反之，如果压力太小，最终会无法裂开，而使得整条生产线受阻。
目前的刀轮结构，如中国专利99100623.2，它公开了一种刀轮，其是一种在待切割物品上能够形成深的狭缝以便沿狭缝更容易断开物品并在物品断开时可靠地形成垂直切割面的刀轮。刀轮为具有沿其外周的切割边缘的盘状件并形成有穿过其轴伸长的安装孔及不规则形状以便当刀轮滚动时由于多边形孔相邻边之间的步进而振动。因此刀轮的切割边缘可更深地切入玻璃板，以便在玻璃板上形成又深又平的狭缝。但该刀轮的结构无法控制刀轮切入的深度。
另外，如中国专利96101939.5，它公开了一种玻璃划刀盘片、自动划玻璃机和划玻璃刀，该玻璃划刀盘片用来在玻璃制品的一表面上形成一划痕，当将一外力作用于划痕的玻璃制品上时，玻璃制品能沿该划痕断开。这种玻璃划刀盘片包括一径向向外斜削形成一圆周脊的外圆周部分。该圆周脊上具有诸表面特征，所述表面特征交替地分布在划刀盘片的圆周上。诸表面特征可以是一些彼此交替地分布在圆周脊上的突起和凹槽。其可有效地减少任何可能的划刀盘片相对于待划开的玻璃制品的滑动，但其同样也不同有效地控制切割的深度。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种能控制切入脆性材料的深度的刀轮，其能根据需要设计裂开的时间，从而为脆性材料的自动化加工流程提供了保证。
本发明的第二目的是提供一种能精密控制切割深度的刀架，其能根据需要设计裂开的时间，从而为脆性材料的加工流程提供了保证，其还能减小刀轮与刀架发生干涉摩擦。
本发明的第一目的是这样实现的一种能控制切割深度的刀轮，包括切割部，刀轮的中心具有安装刀轴的圆孔，通过刀轴将刀轮固定在刀架上，在靠近刀轮的切割部处设有能限制刀轮切入深度的限深部。
所述的一种能控制切割深度的刀轮，所述限深部为圆形凸台状的第一限深层和第二限深层，所述切割部、第一限深层和第二限深层连接为一体，切割部具有V形切割边缘，其尖端到第一限深层端面的距离为切深量h。
所述的一种能控制切割深度的刀轮，刀轮由硬质合金或金刚石晶体制成，通过成型砂轮加工而成或三个部分分别加工后合成为一体。
所述的一种能控制切割深度的刀轮，刀轮的三个部分采用相同的材料制成；或刀轮的三个部分采用不同的材料制成，切割部采用金刚石晶体制成，而第一、第二限深层采用硬质合金制成。
所述的一种能控制切割深度的刀轮，V形切割边缘的刃口角度为70-170度。
所述的一种能控制切割深度的刀轮，所述的限深部为圆孔形凹部，刀轮为一体制成，在刀轮的圆周表面上均布有用激光打出圆孔后通过研磨形成的限深部和切割部。
所述的一种能控制切割深度的刀轮，所述的限深部为三角形孔凹部，刀轮为一体制成，在刀轮的圆周表面上均布有用激光打出三角孔后通过研磨形成的限深部和切割部。
本发明的第二目的是这样实现的一种能控制切割深度的刀架，包括刀轮和刀轴，刀架上设有安装孔，在靠近切割部处设有能限制刀轮切入深度的限深部；在刀架的刀轴安装孔处对称地设置用于控制刀轮位置并减少摩擦的凸台。
本发明的一种制造能控制切割深度的刀轮的方法，用硬质合金或金刚石晶体制成盘状刀轮毛胚；用激光打孔设备在盘状刀轮的外周打孔；然后再对外周边进行研磨加工，制成能控制切割深度的刀轮。
本发明通过对切刀的结构的设计，可使切刀本身就能够控制切入脆性材料的深度，并能根据需要设计裂开的时间，这对LCD(液晶显示器)生产工艺至关重要。例如在LCD玻璃加工生产线中，既可保证LCD-TFT要求的较短时间裂开(例如2-5分钟)，以使玻璃可转移到下一个工序台，也能保证STN要求的较长时间裂开(例如5-7小时)，而留出灌液晶的充足时间，使生产线畅通，从而提高生产效率。
图1为依据本发明提出的一种能控制切割深度的刀轮的第一实施例的侧视图；图2为图1的局部放大视图，其中示出了加工刃部后的刀轮；图3为本发明的盘状刀轮安装在刀架上的剖视图；图4示出了用激光打孔加工第二实施例的刀轮切割部的径向剖视图；图5为刀轮的第二实施例的切割部的侧视图，其中示出了加工刃部后的刀轮；图6为图5的切割部的局部放大视图，其中示出了加工刃部后的刀轮；图7示出了用激光打孔加工第三实施例的刀轮切割部的径向剖视图；
图8为第三实施例的刀轮切割部的局部放大视图，其中示出了加工刃部后的刀轮；刀轮的第三实施例的切割部的侧视图与图5相同；图9为本发明的刀架的剖视图。
具体实施例方式
如图1所示，依据本发明提出的一种能控制切割深度的刀轮，其为盘状刀轮，盘状刀轮包括切割部2、第一限深层1和第二限深层3。盘状刀轮可以通过成型砂轮加工而成，也可以三个部分分别加工后合成为一体，例如，可以采用焊接的方法将三个部分焊接成一体。刀轮的切割部2具有V形切割边缘，其尖端到第一限深层1端面的距离为切深量h，如图2所示；盘状刀轮的中心具有安装刀轴的圆孔4，其内连接有刀轴5，通过刀轴5可将盘状刀轮装配在刀架6上，如图3所示。刀轴5可通过精密配合方式装配在刀架6上，刀轮可以在刀轴上转动；也可以在刀架外部增加挡板而防止刀轴在受到压力时在圆孔中移动或离开圆孔。
通常，刀轮由硬质合金(碳化钨)或金刚石晶体制成。本发明的盘状刀轮的三个部分(切割部2、第一限深层1和第二限深层3)可以采用相同的材料；盘状刀轮的三个部分也可以制成为一体的；另外，盘状刀轮的三个部分也可以采用不同的材料，即切割部2采用硬质合金或金刚石晶体制成，而第一、第二限深层1、3可采用其它材料制成，只要能满足限深功能即可。
通常该结构的刀轮外径为1.2-22毫米，其切深量h为0.02-5.0毫米，刃口角度θ为70°-170°。
玻璃切割装置通常包括一工作台，一可在工作台上方移动的导向器，安装在导向器上的可移动的刀架，以及安装在刀架的底部的刀轴，刀轴插入刀轮的安装孔中以便可支撑转动的刀轮。操作时，玻璃切割装置以预定的压力把刀轮按压在工作台的玻璃板上，刀轮在玻璃板上滚动，切割部切入玻璃板，第一限深层和第二限深层对切入的深度进行了限制，限深层同时还可压住狭缝的两边，防止脆性材料爆破，保证切面的光滑，从而在玻璃板上形成一具有预定深度的狭缝，之后玻璃板被送到下一个工位。
如图4、5和6所示，为本发明的第二实施例，其中，用硬质合金或金刚石晶体制成盘状刀轮毛胚；然后用激光打孔设备在盘状刀轮的外周打孔；最后再对外周边进行研磨加工刃口，从而形成本发明的能控制切割深度的刀轮。
刀轮的具体结构参见图5和6所示，图5为刀轮的第二实施例的切割部的侧视图；图6为图5的切割部的局部放大视图，其中示出了加工刃部后的刀轮。在盘状刀轮的V形圆周表面上均布有凹部7，凹部7是在盘状刀轮的外端用激光均匀地打出的圆孔经过研磨后形成的，相邻凹部之间的连接部分为切割部8，加工后形成的凹部的底边可以阻止刀轮的再切入，这样也能够按同一原理起到限制切入深度的作用。对于这类的刀轮，从图中可知，通常激光打孔的半径r0.02＜r＜5毫米；磨去量L’0＜L’＜7毫米；切深量为h’，优选地是h’＞r。
同理，刀轮的具体结构也可参见图7和图8以及图5所示，图7为刀轮的第三实施例的切割部的侧视图；图8为图7的切割部的局部放大视图，其中示出了加工刃部后的刀轮；刀轮的第三实施例的切割部的侧视图与图5相同，故省略。在盘状刀轮的V形圆周表面上均布有凹部9，凹部9是在盘状刀轮的外端用激光均匀地打出三角孔经过研磨后形成的，相邻凹部之间的连接部分为切割部10，加工后形成的凹部的底面可以阻止刀轮的再切入，这样也能够按同一原理起到限制切入深度的作用。对于这类的刀轮，从图中可知，通常激光打孔的三角形的角度α0°＜α＜90°；磨去量L0＜L”＜7毫米；切深量为h”。
对于本发明实现的设计加工过程具体举例说明如下现有1mm厚的玻璃，需裂开时间为5分钟，要达到以上要求，切深应达到15％(若需裂开时间为10分钟，则切深应再小一些)。设计切深量应为0.15mm(1mm*15％)，毛坯打圆孔直径或三角形高为0.15mm至0.30mm之间，之后通过研磨控制切深为0.15mm，使刀轮成型。
如图9所示，为本发明的刀架的剖视图。为了减少刀轮与刀架6的干涉摩擦，在刀架的刀轴安装孔11处对称地设置能控制刀轮位置的凸台12，凸台12也用于支撑从其内部穿过的刀轴，使刀轮的径向端面距离刀架一定的距离。
权利要求
1.一种能控制切割深度的刀轮，包括切割部，刀轮的中心具有安装刀轴的圆孔，通过刀轴将刀轮固定在刀架上，其特征在于在靠近刀轮的切割部处设有能限制刀轮切入深度的限深部。
2.如权利要求1所述的一种能控制切割深度的刀轮，其特征在于所述限深部为圆形凸台状的第一限深层和第二限深层，所述切割部、第一限深层和第二限深层连接为一体，切割部具有V形切割边缘，其尖端到第一限深层端面的距离为切深量h。
3.如权利要求1所述的一种能控制切割深度的刀轮，其特征在于刀轮由硬质合金或金刚石晶体制成，通过成型砂轮加工而成或三个部分分别加工后合成为一体。
4.如权利要求1所述的一种能控制切割深度的刀轮，其特征在于刀轮的三个部分采用相同的材料制成；或刀轮的三个部分采用不同的材料制成，切割部采用金刚石晶体制成，而第一、第二限深层采用硬质合金制成。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种能控制切割深度的刀轮，其特征在于V形切割边缘的刃口角度为70-170度。
6.如权利要求1所述的一种能控制切割深度的刀轮，其特征在于所述的限深部为圆孔形凹部，刀轮为一体制成，在刀轮的圆周表面上均布有用激光打出圆孔后通过研磨形成的限深部和切割部。
7.如权利要求5所述的一种能控制切割深度的刀轮，其特征在于所述的限深部为三角形孔凹部，刀轮为一体制成，在刀轮的圆周表面上均布有用激光打出三角孔后通过研磨形成的限深部和切割部。
8.一种能控制切割深度的刀架，包括刀轮和刀轴，刀架上设有安装孔，其特征在于在靠近切割部处设有能限制刀轮切入深度的限深部；在刀架的刀轴安装孔处对称地设置用于控制刀轮位置并减少摩擦的凸台。
9.一种制造能控制切割深度的刀轮的方法，其特征在于用硬质合金或金刚石晶体制成盘状刀轮毛胚；用激光打孔设备在盘状刀轮的外周打孔；然后再对外周边进行研磨加工，制成能控制切割深度的刀轮。
全文摘要
本发明公开了一种能控制切割深度的刀轮，包括切割部，刀轮的中心具有安装刀轴的圆孔，通过刀轴将刀轮固定在刀架上，在靠近刀轮的切割部处设有能限制刀轮切入深度的限深部。其能根据需要设计裂开的时间，从而为脆性材料的自动化加工流程提供了保证。
文档编号B26D1/01GK1631623SQ20041010460
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月22日 优先权日2004年12月22日
发明者孙春雨 申请人:孙春雨