一种蓝宝石镜面基片内凹平台面的研磨抛光方法与流程

本发明涉及蓝宝石加工技术领域，特别地，涉及一种蓝宝石镜面基片内凹平台面的研磨抛光方法。

背景技术：

现有的蓝宝石镜面基片行业大部份都是采用传统的双平面基片，其研磨抛光等加工工艺比较简单，如公开号为CN103909465A公布的单面研磨抛光的方法和CN104015122A公布的双面研磨方法，其共同特征都是采用面积大于镜片的抛光盘，对双面是平片的蓝宝石镜片进行抛光。

随着工业的发展，社会不断的进步，对产品设计的独特性要求越来越高。由于蓝宝石独特的性能，应用于外壳类产品的蓝宝石镜片随之产生。该特异面板设计的最大特点为表面为内凹平台面。由于内凹平台面四周有高出的侧壁，对内凹平台面的抛光则无法采用传统的大磨盘进行抛光，只能采用小于内凹平台面尺寸的磨头进行抛光。

但由于蓝宝石硬度高，内凹平台面尺寸较小时，磨头行程较小，研磨的效率较低，而且采用小于内凹平台面的磨头抛光时，一次无法覆盖整个平台，磨头走过一个行程后，会在表面留下痕迹。

因此，业内急需一种适用于内凹平台面的、研磨效率高的抛光技术。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种蓝宝石镜面基片内凹平台面的研磨抛光方法，以解决现有研磨方法不适用于内凹平台面、研磨效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种蓝宝石镜面基片内凹平台面的研磨抛光方法，抛光采用研磨面表面设置有对称凹槽和/或对称空洞的铜磨头，运用平行往返运动、垂直往返运动和正反Z字形运动抛光路径对镜片进行抛光；铜磨头的加工压力保持在0.15～0.35MPA，磨头运动频率为40-50HZ；

所述凹槽和空洞的深度为0.5-6mm，所述凹槽的宽度为1-3mm，包围空洞的侧壁上开有1-4mm宽的缺口。

优选的，所述铜磨头研磨面的规格尺寸为待加工蓝宝石镜面基片内凹平台面规格尺寸的0.45-0.5倍。

优选的，所述对称凹槽的横截面整体形状和对称空洞的横截面整体形状均以研磨面的对称轴为对称轴而成轴对称图形。

优选的，所述对称凹槽包括“井”字形、田字形、矩形、菱形、米字形或回字形。

优选的，抛光包括粗抛光工序和精抛光工序；所述粗抛光工序采用研磨面表面设置有对称空洞的铜磨头，精抛光工序采用研磨面表面设置有对称凹槽的铜磨头。

优选的，每道抛光工序时间的前1/2采用平行往返运动或者垂直往返运动抛光路径，每道抛光工序时间剩下的1/2采用正反Z字形运动抛光路径。

优选的，每道抛光工序时间的第一个1/4采用平行往返运动抛光路径，每道抛光工序时间的第二个1/4采用垂直往返运动抛光路径；

或者，每道抛光工序时间的第一个1/4采用垂直往返运动抛光路径，每道抛光工序时间的第二个1/4采用平行往返运动抛光路径。

优选的，抛光工序使用的钻石液为1-4um粒径。

优选的，每道粗抛工序的抛光时间为600S，抛光压力为0.25～0.35MPA，工件轴摆动频率为30～35HZ。

优选的，每道精抛工序的抛光时间200S，抛光压力0.15～0.25MPA，工件轴摆动频率为30～35HZ。

优选的，每道粗抛工序包括先对边角部位进行第一次粗抛光，然后对中间部位进行第二次粗抛光。

本发明具有以下有益效果：

本发明将铜磨头研磨面表面的特殊凹槽或空洞、特殊的运动抛光路径组合起来，并结合至少两道使用不同研磨头的抛光工序设计出适用于内凹平台面的研磨抛光方法，使得蓝宝石产品内凹平台面表面去除量均匀达到约0.03mm，粗糙度Ra值达到约2nm，TTV在0.01mm以内，产品良率达到85％以上。

在同样加工参数条件下，磨头不做“Z”字形抛光运动的话，加工后产品内凹平台面的边角与中心部位存在去除量不均匀、粗糙度下降、TTV差异大、产品内凹平台面抛光直通良率只有45％的缺陷。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的表面设置有对称凹槽的磨头结构示意图；

图2是本发明优选实施例的表面设置有空洞的磨头结构示意图；

图3是本发明优选实施例的平行往返运动轨迹示意图；

图4是本发明优选实施例的垂直往返运动轨迹示意图；

图5是本发明优选实施例的正Z字形运动往返运动轨迹示意图；

图6是本发明优选实施例的反Z字形运动往返运动轨迹示意图；

图7是本发明优选实施例的反N字形运动往返运动轨迹示意图；

图8是本发明优选实施例的正N字形运动往返运动轨迹示意图；

其中，1、磨头，2、凹槽，3、空洞。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本申请提供了一种蓝宝石镜面基片内凹平台面的研磨抛光方法，抛光工序采用研磨面表面设置有对称凹槽2和/或空洞3的铜磨头1，运用平行往返运动、垂直往返运动和正反Z字形运动、正反N字形运动抛光路径(参见图3-8)对镜片进行抛光。铜磨头的加工压力保持在0.15～0.35MPA，磨头运动频率为40-50HZ。凹槽2指被多个突起分隔开的较为狭长的凹陷结构，例如图1；空洞3指内部无突起、任意两个侧面之间都无障碍的凹陷结构，例如图2。

所述铜磨头研磨面的规格尺寸为待加工蓝宝石镜面基片内凹平台面规格尺寸的0.45-0.5倍，以更近地接触到内凹平台的表面进行研磨抛光；所述凹槽2和空洞3的深度为0.5-6mm，所述凹槽的宽度为1-3mm，以便研磨液顺着凹槽的走向和空洞的形状流动。抛光工序使用的钻石液可为1-4um粒径。包围空洞的侧壁上可开有1-4mm宽的缺口，缺口本身为对称结构，若干个不同侧壁上的缺口也可相互为对称设置，以使得研磨液的平均分布。

铜磨头的表面设置的对称凹槽的横截面横截面整体形状以研磨面的对称轴为对称轴而成轴对称图形，即至少可以包括“井”字形、田字形、矩形、菱形、米字形或回字形等对称图形，如图1所示凹槽则为菱形。对称空洞的横截面整体形状也以研磨面的对称轴为对称轴而成轴对称图形，例如矩形、圆形、正多边形等。

凹槽横截面指水平面横切凹槽所得到的截面。凹槽横截面整体形状可理解为凹陷部分的横截面整体形状，或者凸起部分的横截面整体形状。在实际产品中，横截面整体形状可能并不完整，线条可能被打断或有少许偏移，但从使用者的整体印象上来说，能将该形状与我们熟知的上述形状联想到一起即可。

铜磨头的运动抛光路径包括平行往返运动、垂直往返运动和正反Z字形运动路径、正反N字型运动方式，即包含了以下几种情况：每道抛光工序时间的前1/2采用平行往返运动或者垂直往返运动抛光路径，每道抛光工序时间剩下的1/2采用正反Z字形运动抛光路径；或者，每 道抛光工序时间的前1/2采用正反Z字形运动抛光路径，每道抛光工序时间剩下的1/2采用平行往返运动或者垂直往返运动抛光路径；或者，依据更小的时间划分单位(如每道抛光工序时间的1/4)来采取不同的运动路径，例如：每道抛光工序时间的第一个1/4采用平行往返运动，每道抛光工序时间的第二个1/4采用垂直往返运动抛光路径，或者，每道抛光工序时间的第一个1/4采用垂直往返运动，每道抛光工序时间的第二个1/4采用平行往返运动抛光路径。

图7和图8中的N字型运动方式也可作为本发明中Z字型运动方式的一种，可以使用图7和图8中的任一运动方式代替图5和图6中的任一运动方式。

两所述工序中采用的铜磨头可以相同或者不相同，即包含了以下几种情况：粗抛光工序采用研磨面表面设置有空洞的铜磨头，精抛光工序采用研磨面表面设置有对称凹槽的铜磨头；或者精抛光工序采用研磨面表面设置有空洞的铜磨头，粗抛光工序采用研磨面表面设置有对称凹槽的铜磨头；或者，两道抛光工序均采用研磨面表面设置有空洞的铜磨头；或者，两道抛光工序均采用研磨面表面设置有对称凹槽的铜磨头，均不影响本申请实施例的实现。

以下为具体实施例。

实施例1、

1、加工磨头：

粗抛研磨磨头选用研磨面规格尺寸为待加工蓝宝石镜面基片内凹平台面规格尺寸的0.45-0.5倍的铜磨头，铜磨头表面设置有空洞，空洞深度为0.5-6mm，空洞的侧壁厚度为1-3mm，包围空洞的侧壁上开有1-4mm宽的缺口用于磨液均匀分布；

抛光磨头选用研磨面规格尺寸为待加工蓝宝石镜面基片内凹平台面规格尺寸的0.45-0.5倍的铜磨头，铜磨头表面设置的对称凹槽为“井”字形、田字形、矩形、菱形、米字形或回字形，凹槽深度为0.5-6mm；凹槽的宽度为1-3mm；

将磨头加工端面使用磨床砂轮修平整，平整度控制在0.01mm以内。

2、装夹调试：

蓝宝石镜面基片内凹平台面向上放置于偏摆抛光机工件轴夹具型腔内，蓝宝石镜面基片内凹平台面边缘需与偏摆抛光机气缸压头下压磨头边缘平行，将偏摆抛光机工件轴夹具锁紧后再并利用夹具锁扣将产品锁紧，并将偏摆抛光机工件轴夹具调试至合适的偏心量(0～2mm)，调试研磨、抛光磨头做左右、前后匀速平摆运动，磨头边缘在运动中需超出产品内凹平台面边缘并不碰撞产品外平台为佳。

3、粗抛研磨：

在蓝宝石产品内凹平台面表面涂抹粒径为2-4um钻石液后，使用偏摆抛光机气缸压头下压并接触蓝宝石产品的内凹平台面表面，设置加工参数：钻石液流量均为0.5ml/60S，第一次粗抛、第二次粗抛的加工时间分别为600S，第一次粗抛、第二次粗抛的加工压力均为0.25～0.35MPA，工件轴摆动频率为30～35HZ。

磨头按照预设好研磨路径做左右、前后匀速平摆运动，频率为40-46HZ；

设置好参数后启动偏摆抛光机进行研磨抛光，产品通过该方法加工后内凹平台面粗糙度可达约6nm。

4、精抛光：

在蓝宝石产品内凹平台面表面涂抹粒径为1-2um钻石液后，使用偏摆抛光机气缸压头下压并接触蓝宝石产品的内凹平台面表面，设置加工参数：钻石液流量为0.5ml/60S，抛光时间200S，抛光压力0.15～0.25MPA，工件轴摆动频率为30～35HZ，磨头按照预设好研磨路径做左右、前后匀速平摆运动，频率为40-46HZ；产品通过该方法加工后内凹平面粗糙度可达约2nm。

实施例2、

加工磨头和装夹调试步骤同实施例1。

粗抛研磨时，第一次粗抛加工时间为600S，前300S采用平行往返运动抛光路径(如图3所示)，后300S采用正反Z字形运动抛光路径；第二次粗抛加工时间为600S，前300S采用垂直往返运动抛光路径(如图4所示)，后300S采用正反Z字形运动抛光路径。

精抛光时，抛光时间200S，第一个50S采用平行往返运动抛光路径，第二个50S采用垂直往返运动抛光路径，剩下的100S采用正反Z字形运动抛光路径。

实施例3、

1、加工磨头：

粗抛研磨磨头选用研磨面规格尺寸为待加工蓝宝石镜面基片内凹平台面规格尺寸的0.47倍的铜磨头，例如产品内凹平台面长为33.00mm，宽为27.00mm，四角圆弧半径R为2mm，产品内凹平台面面积约为33×27＝891mm²；磨头尺寸为长22.5mm，宽18.8mm，四角圆弧半径R与平台四角R相同，产品内凹平台面面积约为22.5×18.8＝423mm²，为891mm²的47.47％。

铜磨头的研磨表面设置有空洞，空洞深度为2mm，空洞的侧壁厚度为1mm；包围所述空洞的侧壁上开有3mm宽的缺口。

抛光磨头选用研磨面规格尺寸为待加工蓝宝石镜面基片内凹平台面规格尺寸的0.5倍的铜磨头，铜磨头表面设置的对称凹槽为田字形，凹槽深度为3mm；凹槽的宽度为1.5mm；

将磨头加工端面使用磨床砂轮修平整，平整度控制在0.01mm以内。

2、装夹调试：

3、粗抛研磨：

钻石液粒径为3um；第一次粗抛、第二次粗抛的钻石液流量为0.5ml/60S，第一次粗抛、第二次粗抛的加工时间分别为600S，第一次粗抛、第二次粗抛的加工压力均为0.35MPA，工件轴摆动频率为30～35HZ。磨头频率为45HZ。

第一次粗抛针对边角部位，加工时间的前300S采用垂直往返运动抛光路径，后300S采 用正Z字形再反Z字形的运动抛光路径；第二次粗抛针对中间部位，加工时间的前300S采用平行往返运动抛光路径，后300S采用反Z字形再正Z字形的运动抛光路径。

设置好参数后启动偏摆抛光机进行研磨抛光，产品通过该方法加工后内凹平台面粗糙度可达约6nm。

4、精抛光：

钻石液粒径为1um，钻石液流量为5S/60S，抛光时间200S，抛光压力0.2MPA，工件轴摆动频率为35HZ；磨头频率为48HZ。

磨头第一个50S采用垂直往返运动抛光路径，第二个50S采用平行往返运动抛光路径，第三个50S采用反Z字形运动抛光路径(如图6所示)，第四个50S采用正Z字形运动抛光路径(如图5所示)；产品通过该方法加工后内凹平面粗糙度可达约2nm，蓝宝石产品内凹平台面表面去除量均匀达到约0.03mm，TTV在0.01mm以内，产品良率达到85％以上。

对比实施例：

1、挑选磨头：

将普通磨头加工端面(研磨面为光滑平面，不具有凹槽或空洞)使用磨床砂轮修平整，平整度控制在0.01mm以内。

2、装夹调试：同实施例1。

3、粗抛研磨：

钻石液粒径为3um；第一次粗抛、第二次粗抛的钻石液流量为0.5ml/60S，第一次粗抛、第二次粗抛的加工时间分别为600S，第一次粗抛、第二次粗抛的加工压力均为0.35MPA，工件轴摆动频率为30～35HZ。磨头频率为45HZ。

4、精抛光：

钻石液粒径为1um，钻石液流量为0.5ml/60S，抛光时间200S，抛光压力0.2MPA，工件轴摆动频率为35HZ；磨头频率为42HZ。

产品通过该方法加工后内凹平面粗糙度为5-9nm，蓝宝石产品内凹平台面表面去除量不均匀，相差值约为0.05-0.2mm，TTV在0.02mm以上，产品良率为45-50％左右。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。