用于高速加工脆性材料的工具及其加工方法
【专利摘要】本发明提出一种用于高速加工脆性材料的工具及其加工方法，该工具包括固定部件以及无刀柄磨轮。该固定部件固定于高频高速转轴，该无刀柄磨轮固定于该固定部件，该高频高速转轴带动该固定部件旋转以使该无刀柄磨轮对该脆性材料进行加工。
【专利说明】用于高速加工脆性材料的工具及其加工方法【技术领域】
[0001]本发明是关于一种脆性材料加工工具，特别是关于一种高速研磨加工玻璃的加工工具。
【背景技术】
[0002]由于网络的发达、行动装置符合轻便的需求，因此消费者对个人计算机或笔记型计算机的需求逐渐转向行动装置，例如手机、个人数字助理(PDA)，这些行动装置需用到触控屏幕，触控屏幕则包括触控电路与透明的覆盖玻璃。在制造上，该覆盖玻璃是以如下方式制成的:将一整片玻璃切割成符合尺寸需求的玻璃后，再对其边缘锐利的部分进行研磨，以达到平滑的目的，研磨步骤可避免玻璃在组装时受到应力而崩裂，造成良率的下降，也可避免组装人员在组装时被锐利的玻璃毛边所割伤。
[0003]研磨玻璃的方式不外乎以人工方式或自动化设备来研磨。人工研磨则以倒角的方式居多，但外型尺寸不好控制。自动化设备研磨方式包括以计算机数值控制(CNC)加工，在台湾专利号M328344中提到了一种自动化CNC玻璃加工研磨装置。
[0004]请参阅图1 (a),该图为现有玻璃加工研磨装置10的示意图,现有玻璃加工研磨装置10包括主轴座103、主轴104、以及现有加工工具101，该现有加工工具101包括组装部件105以及磨轮106。主轴座103上装有可做高速运动的主轴104及组装部件105，组装部件105上配附有磨轮106，主轴104带动组装部件105与磨轮106转动以对玻璃材料102进行加工，该磨轮106可依据玻璃研磨需求而装设粗、中、细三种磨轮。
[0005]请参阅图1 (b),该图为现有加工工具101的示意图。组装部件105包括固定部件107、筒夹108、环形套筒螺帽109、以及刀柄111。固定部件107具有环形螺纹面110，且具有位于该环形螺纹面110内部的中空开口 112以容纳该筒夹108，该筒夹108可完全紧密地置入该固定部件107的中空开口 112之中。刀柄111与磨轮106通常焊接成一体的组件，最常见的例如T型磨轮，其包括磨轮106与刀柄111。该环形套筒109的内表面亦有螺纹，该刀柄111插入该筒夹108后，当该环形套筒109旋转锁入环形螺纹面110时该筒夹108便可夹紧该刀柄111，因此可使T型磨轮固定于该固定部件107。
[0006]然而通常当现有加工工具101在侧向被施加外力进行研磨时，组装部件105或刀柄111受到侧向应力的影响会很大，导致磨轮106的旋转并不是与轴心同心地旋转而使现有加工工具101剧烈地震动，尤其当刀柄111与磨轮106的直径比值愈大时，侧向应力很容易造成组装部件105或刀柄111的变形弯曲，在此状况下，高速旋转会伤害昂贵的主轴104，且也会容易使研磨加工的玻璃材料造成碎裂(chipping),这对加工影响颇大。另一方面，由于借助于筒夹108以及套筒来固定磨轮106和刀柄111，当转速愈高时，筒夹108的震动会更加剧烈，以筒夹108来夹持刀柄111的方式将会愈不稳固，因此期望有另一种加工工具可克服这些问题。、
【发明内容】
[0007]为了能够兼顾自动更换该固定部件的便利性与增加该无刀柄磨轮旋转时的稳定性，发明人对此两者之间的结合的结构进行改进。
[0008]有鉴于此，提出一种用于高速加工玻璃的工具，其包括固定部件以及无刀柄磨轮。该固定部件固定于高频高速转轴，该无刀柄磨轮固定于该固定部件，该高频高速转轴带动该固定部件旋转以使该无刀柄磨轮对该玻璃进行加工。
[0009]根据上述构想，提出一种用于高速加工脆性材料的工具，其包括固定部件以及无刀柄磨轮。该固定部件固定于高频高速转轴，该无刀柄磨轮固定于该固定部件，该高频高速转轴带动该固定部件旋转以使该无刀柄磨轮对该脆性材料加工。
[0010]依据上述构想，提出一种高速加工脆性材料的方法，该方法包括下列步骤:提供该脆性材料。提供无刀柄磨轮以对该脆性材料进行加工。
[0011]依据上述构想，提出一种高速加工触控屏幕的工具，其包括磨轮，其中该磨轮包括圆盘状磨轮本体、上表面、以及下表面。该上表面大体成第一平面状，该下表面大体成第二平面状，其中整个圆盘状磨轮本体均位于该上表面及该下表面之间。
[0012]本申请所提的加工工具及其加工方法可有效降低高频高速转轴旋转时所产生的震动，并延长加工工具的寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1(a):现有玻璃加工研磨装置的示意图；
[0014]图1(b):现有加工工具的不意图；
[0015]图2(a):本申请第一优选实施例加工工具的示意图；
[0016]图2(b):本申请第二优选实施例加工工具的示意图；
[0017]图3:本申请第三优选实施例加工装置的示意图；以及
[0018]图4:本申请第四优选实施例加工装置的示意图。
【具体实施方式】
[0019]请参阅图2(a)，该图为本申请第一优选实施例加工工具22的示意图。加工工具22包括固定部件221以及无刀柄磨轮222。该固定部件221固定于转轴(未显示)。该无刀柄磨轮222固定于该固定部件221，该转轴具有轴心线且带动该固定部件221旋转以使该无刀柄磨轮222对材料进行加工。由于磨轮222可采用钻石磨轮，因此加工的材料可为脆性材料、玉石、金属、或硬度低于钻石的材料。脆性材料则可包括玻璃、陶瓷、蓝宝石、或红宝
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[0020]该固定部件221 (或称为刀把(tool holder))具有锥状体的形状,且具有至少一个螺钉孔223，该至少一个螺钉孔223用以固定该无刀柄磨轮222。该固定部件221具有标准换刀沟槽230，该标准换刀沟槽230用于以自动化的方式更换该固定部件221。该固定部件221包括标准耦接部224与凸部225，其中标准耦接部224与凸部225分别位于该固定部件221的第一端和与该第一端相反的第二端。该标准耦接部224耦接于该转轴，该凸部225位于该轴心线上的轴心位置CL I且耦接于该无刀柄磨轮222。在本申请中，加工工具22还包括标准结构229,该标准结构229包括从标准稱接部224到标准换刀沟槽230的结构，以利于该固定部件221的更换。[0021]该无刀柄磨轮222包括环形接触面226以及轴心孔(未显示)。该轴心孔耦接于该凸部225。该环形接触面226具有多个钻石磨粒2261。该环形接触面226为与被加工脆性材料断面形状相同的接触面，在一个优选实施例中，该环形接触面226可具有大体成凹陷部的弧状，此形状可适应研磨R角或圆角的需求。该无刀柄磨轮222还包括至少一个通孔(未显示)用以让至少一个螺钉227穿过该至少一个通孔(未显示)，而可使至少一个螺钉227锁入相应的至少一个螺钉孔223，此结合的方式可将无刀柄磨轮222牢固地固定于该固定部件221，就算高频标准高速转轴的转速达到每分钟10000转以上进行加工也不会因震动使加工工具22弯曲变形而导致高频高速主轴损坏，因此延长主轴的寿命。在一个实施例中，该至少一个螺钉227包括3个螺钉，该至少一个螺钉孔223包括在3个相应位置与所述3个螺钉分别相应的3个螺钉孔，这3个螺钉孔所形成的三个固定点以轴心位置CLl为圆心、以相同半径、且角度各相差120度来配置，此可获得经济且又比现有技术更牢固的结构。
[0022]与现有加工工具101相比较，本申请所提出的加工工具22借助于凸部225与至少一个螺钉227来固定无刀柄磨轮222，多个固定点比单一筒夹更能够将无刀柄磨轮222牢靠地固定，而且因为缺少刀柄111，转动的能量可更直接传送到无刀柄磨轮222，高转速下加工工具22的震动更小，因此与现有加工工具101使用筒夹108与套筒109来固定磨轮106相比较显得更加优异。本申请的加工工具22的结构可使无刀柄磨轮222在结构上打破现有技术在结构上的限制，例如各钻石磨粒2261的大小可在直径15微米以下，多个钻石磨粒2261的密度可达每平方英寸75个钻石磨粒以上。还可突破操作该无刀柄磨轮222的方式，例如该无刀柄磨轮222的转速至少可达每分钟10000转以上。该无刀柄磨轮222的直径可配合转轴的转速与多个钻石磨粒2261的密度而被设计在适当的范围。
[0023]请参阅图2 (b)，该图为本申请第二优选实施例加工工具24的示意图。加工工具24与加工工具22在结构上大致相同，只有凸部228的形状不同，凸部225具有圆柱体的形状，而凸部228具有略为圆锥体的形状，凸部228与无刀柄磨轮222的轴心孔耦合可达到同心减震的效果。凸部225或228的形状可设计成其它的形状，例如可为三角锥体、正立方体、四面体、六面体、八面体……等，在设计上可达到同心减震效果的形状都可使用。
[0024]请参阅图3，该图为本申请第三优选实施例加工装置26的示意图。加工装置26包括无刀柄磨轮262与主轴261,无刀柄磨轮262稱接于主轴261。一般而言,加工工具22或24可被自动更换以因适应不同的切削、雕刻、或研磨的需求，不过为了能让无刀柄磨轮222更加稳固，无刀柄磨轮262可不需通过固定部件221而直接与主轴261耦接，然而此情况下主轴261为非标准品，必需依照需求来订做。
[0025] 在图3中，主轴261可设计成具有轴心线和至少一个螺钉孔263，并且包括凸部265，该螺钉孔263与该凸部265都以在该轴心线上的轴心位置CL2为圆心。该无刀柄磨轮262包括环形接触面266以及轴心孔(未显示)。该轴心孔耦接于该主轴261的凸部265。该环形接触面266具有多个钻石磨粒2661。该环形接触面266为与被加工脆性材料断面形状相同的接触面，在一个优选实施例中，该环形接触面266可具有大体成凹陷部的弧状，此形状可适应研磨R角或圆角的需求。该无刀柄磨轮262还包括至少一个固定媒介(未显示，例如通孔)用以让至少一个螺钉267穿过该至少一个固定媒介，而可使至少一个螺钉267锁入相应的该至少一个螺钉孔263。主轴261可包括一个内置马达(未显示)以带动该无刀柄磨轮262转动。
[0026]请参阅图4，该图为本申请第四优选实施例加工装置28的示意图。加工装置28包括无刀柄磨轮282与主轴281，无刀柄磨轮282耦接于主轴281。无刀柄磨轮282可具有飞碟的形状，该无刀柄磨轮282包括圆盘状磨轮本体2821、上表面2822、以及下表面2823。上表面2822大体成第一平面状，例如在图4中为突起的弧面状，在另一优选实施例中可为圆锥体的形状以嵌入特殊设计的主轴中。下表面2823大体成第二平面状，例如在图4中为突起的弧面状，其中整个圆盘状磨轮本体2821均位于该上表面2822及该下表面2823之间。该圆盘状磨轮本体2821具有轴心孔(未显示)以及环形接触面286，该环形接触面286上具有多个钻石磨粒2861。同样地，该环形接触面286为大致平面的接触面，在一个优选实施例中，该环形接触面286可具有大体成凹陷部的弧状，此形状可适应研磨R角或圆角的需求。主轴281具有轴心线和螺钉孔283，该螺钉孔283以在该轴心线上的轴心位置CL2为圆心且包容该轴心位置CL2。螺钉287穿过该轴心孔而锁入该螺钉孔283，并将无刀柄磨轮282固定于主轴281。
[0027]无刀柄磨轮222，262，282的加工方法可借助于影像传感器(影像感测装置)的辅助来进行加工。由于加工脆性材料时，定位时所使用的定位杆会对脆性材料有应力，容易造成脆性材料碎裂，而借助影像传感器可先将至少一个加工位置精确地记录下来，然后将该脆性材料置于加工区域的原点，再以真空吸附方式固定该脆性材料于该原点，最后可根据该至少一个加工位置来控制该无刀柄磨轮222，262，282以预设轨迹移动，以对脆性材料切肖IJ、雕刻、研磨、或抛光。
[0028]影像感测装置可设置于加工装置26，28中或与其分离，在分离的情况下，影像感测装置比较不会受到加工时所产生的碎片或液体的影响。
[0029]实施例
[0030]1.一种用于高速加工玻璃的工具，包括固定部件以及无刀柄磨轮。该固定部件固定于高频高速转轴，该无刀柄磨轮固定于该固定部件，该高频高速转轴带动该固定部件旋转以使该无刀柄磨轮对该玻璃进行加工。
[0031]2.如实施例1所述的工具，其中该无刀柄磨轮对该玻璃进行加工的步骤包括选自如下群组的至少一个步骤，该群组包括对该玻璃的边缘倒角、对该玻璃雕刻形状、以及对该玻璃的已加工面进行抛光。该固定部件具有锥状体的形状。该固定部件具有至少一个螺钉孔，该至少一个螺钉孔用以固定该无刀柄磨轮。该固定部件包括标准耦接部与凸部。该标准耦接部耦接于该高频高速转轴，该凸部位于该转轴的轴心位置且耦接于该无刀柄磨轮。该无刀柄磨轮为钻石磨轮，该无刀柄磨轮具有圆盘状，该无刀柄磨轮包括环形接触面以及轴心孔。该环形接触面具有多个钻石磨粒，该轴心孔耦接于该凸部。
[0032]3.如实施例f 2所述的工具，其中该无刀柄磨轮的转速至少达每分钟10000转以上，各钻石磨粒的大小在直径15微米以下，多个钻石磨粒的密度达每平方英寸75个钻石磨粒以上。
[0033]4.一种用于高速加工脆性材料的工具，包括固定部件以及无刀柄磨轮。该固定部件固定于高频高速转轴，该无刀柄磨轮固定于该固定部件，该高频高速转轴带动该固定部件旋转以使该无刀柄磨轮对该脆性材料进行加工。
[0034]5.如实施例4所述的工具，其中该无刀柄磨轮对该脆性材料进行加工的步骤包括选自如下群组的至少一个步骤，该群组包括:对该脆性材料的边缘倒角、对该脆性材料雕刻形状、以及对该脆性材料的加工表面进行抛光。该脆性材料为玻璃或蓝宝石。该固定部件具有锥状体的形状，该固定部件具有至少一个螺钉孔，该至少一个螺钉孔用以固定该无刀柄磨轮。该固定部件包括标准耦接部以及凸部。该标准耦接部耦接于该高频高速转轴，该凸部位于该转轴的轴心位置且耦接于该无刀柄磨轮。该无刀柄磨轮为钻石磨轮，该无刀柄磨轮具有圆盘状。该无刀柄磨轮包括环形接触面以及轴心孔。该环形接触面具有多个钻石磨粒，该轴心孔耦接于该凸部。
[0035]6.如实施例4飞所述的工具，其中该无刀柄磨轮的转速至少达每分钟10000转以上，各钻石磨粒的大小在直径15微米以下，多个钻石磨粒的密度达每平方英寸75个钻石磨粒以上。
[0036]7.一种高速加工脆性材料的方法，包括下列步骤:提供该脆性材料。提供无刀柄磨轮以对该脆性材料进行加工。
[0037]8.如实施例7所述的方法，还包括下列步骤:提供影像传感器以摄像记录该脆性材料的至少一个特定位置。将该脆性材料置于原点，其中该原点位于加工区域。以真空吸附方式固定该脆性材料于该原点。根据该至少一个特定位置来控制该无刀柄磨轮以预设轨迹移动。
[0038]9.一种高速加工触控屏幕的工具，包括磨轮，其中该磨轮包括圆盘状磨轮本体、上表面、以及下表面。该上表面大体成第一平面状，该下表面大体成第二平面状，其中整个圆盘状磨轮本体均位于该上表面及该下表面之间。
[0039]10.如实施例9所述的工具，其中该触控屏幕包括覆盖玻璃。该圆盘状磨轮本体对该覆盖玻璃的边缘倒角、对该覆盖玻璃雕刻形状、或对该覆盖玻璃的加工面进行抛光。该磨轮为钻石磨轮。该磨轮包括轴心孔，用以固定该磨轮。该圆盘状磨轮本体具有至少一个固定媒介。该圆盘状磨轮本体包括环形接触面，该环形接触面具有多个钻石磨粒。
[0040]以上披露了本发明的说明与实施例，然而以上披露并非用来限制本发明，凡本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神与范围之下，均可做各种变更与修改，这种变更与修改仍属于本发明专利的涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种用于高速加工玻璃的工具，包括: 固定部件，其固定于高频高速转轴；以及 无刀柄磨轮，其固定于该固定部件，该高频高速转轴带动该固定部件旋转以使该无刀柄磨轮对该玻璃进行加工。
2.如权利要求1所述的工具，其中， 该无刀柄磨轮对该玻璃进行加工的步骤包括选自如下群组的至少一个步骤，该群组包括对该玻璃的边缘倒角、对该玻璃雕刻形状、以及对该玻璃的加工表面进行抛光； 该固定部件具有锥状体的形状； 该固定部件具有至少一个螺钉孔，该至少一个螺钉孔用以固定该无刀柄磨轮； 该固定部件包括: 标准稱接部，其稱接于该高频高速转轴；以及 凸部，其位于该转轴的轴心位置且耦接于该无刀柄磨轮； 该无刀柄磨轮为钻石磨轮； 该无刀柄磨轮具有圆盘状；以及 该无刀柄磨轮包括: 环形接触面，其具有多个钻石磨粒；以及 轴心孔，其耦接于该凸部。
3.如权利要求2所述的工具，其中， 该无刀柄磨轮的转速至少达每分钟10000转以上； 各钻石磨粒的大小在直径15微米以下；以及 多个钻石磨粒的密度达每平方英寸75个钻石磨粒以上。
4.一种用于高速加工脆性材料的工具，包括: 固定部件，其固定于高频高速转轴；以及 无刀柄磨轮，其固定于该固定部件，该高频高速转轴带动该固定部件旋转以使该无刀柄磨轮对该脆性材料进行加工。
5.如权利要求4所述的工具，其中， 该无刀柄磨轮对该脆性材料进行加工的步骤包括选自如下群组的至少一个步骤，该群组包括对该脆性材料的边缘倒角、对该脆性材料雕刻形状、以及对该脆性材料的加工表面进行抛光； 该脆性材料为玻璃或蓝宝石； 该固定部件具有锥状体的形状； 该固定部件具有至少一个螺钉孔，该至少一个螺钉孔用以固定该无刀柄磨轮； 该固定部件包括: 标准稱接部，其稱接于该高频高速转轴；以及 凸部，其位于该转轴的轴心位置且耦接于该无刀柄磨轮； 该无刀柄磨轮为钻石磨轮； 该无刀柄磨轮具有圆盘状；以及 该无刀柄磨轮包括: 环形接触面，其具有多个钻石磨粒；以及轴心孔，其耦接于该凸部。
6.如权利要求5所述的工具，其中， 该无刀柄磨轮的转速至少达每分钟10000转以上； 各钻石磨粒的大小在直径15微米以下；以及 多个钻石磨粒的密度达每平方英寸75个钻石磨粒以上。
7.一种高速加工脆性材料的方法，包括下列步骤: 提供该脆性材料；以及 提供无刀柄磨轮以对该脆性材料进行加工。
8.如权利要求7所述的方法，还包括下列步骤: 提供影像传感器以摄像记录该脆性材料的至少一个特定位置； 将该脆性材料置于原点，其中该原点位于加工区域； 以真空吸附方式固定 该脆性材料于该原点； 根据该至少一个特定位置来控制该无刀柄磨轮以预设轨迹移动。
9.一种高速加工触控屏幕的工具，包括磨轮，其中该磨轮包括: 圆盘状磨轮本体； 上表面，其大体成第一平面状；以及 下表面，其大体成第二平面状，其中整个圆盘状磨轮本体均位于该上表面及该下表面之间。
10.如权利要求9所述的工具，其中， 该触控屏幕包括覆盖玻璃； 该圆盘状磨轮本体对该覆盖玻璃的边缘倒角、对该覆盖玻璃雕刻形状、或对该覆盖玻璃的加工面进行抛光； 该磨轮为钻石磨轮； 该磨轮包括轴心孔，该轴心孔用以固定该磨轮； 该圆盘状磨轮本体具有至少一个固定媒介；以及 该圆盘状磨轮本体包括: 环形接触面，其具有多个钻石磨粒。
【文档编号】B24B37/16GK103465151SQ201210186951
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】倪运明, 刘木煌, 周生智 申请人:倪运明, 刘木煌, 周生智