玻璃CNC加工技术探讨

CONTENT一、COVERLENS功用1.1COVERLENS功能1.2COVERLENS构成二、玻璃加工制程2.1切割、CNC2.2抛光2.3化强三、CNC加工与玻璃硬度关系3.1玻璃种类3.2玻璃硬度与CNC四、镭射切割4.1镭射切割原理4.2镭射切割优缺点一、COVERLENS功用1.1COVERLENS功能TOUCHPANEL一般由三部分构成：1、COVERLENS：作用：保护TOUCHSENSOR，硬度较高（7H），背面印刷油墨（LOGO、黑框等）；2、TOUCHSENSORGLASS：作用：识别触控位置，并将位置坐标回馈系统，目前较流行投射电容屏（支持多点触控）；3、LCM：作用：提供显示信息、画面；一、COVERLENS功用1.2COVERLENS构成COVERLENS主要由三部分构成：1、玻璃：作用：COVERLENS主体结构，硬度高（7H），油墨及Coating层承载体；2、Coating层：作用：依不同应用需求，可CoatingVM\NCVM\AR\AG\AS效果；3、油墨：作用：印刷在玻璃背面（即下表面），可印刷黑框、LOGO、ICON、IR、定位线、料号等；一、COVERLENS功用1.2COVERLENS构成-玻璃目前采购的玻璃约有两种（按生产工艺分）：1、流动床法在溶融锡表面上将溶融玻璃水平式拉曳成板状基板，一般适用于大板型量产之苏打石灰玻璃板的制造。2、溶融向下曳引法美国公司所开发的方法，其方法是由溶融之两测垂直方向流下，而形成平坦状玻璃基板。一、COVERLENS功用1.2COVERLENS构成-Coating层VM\NCVM\AR\AG\ASCoating方法及作用：ItemDescriptionProcessPhotoVM/NCVMVacuumMetalization/NonConductiveVacuumMetalizationSputterAR增透Anti-ReflectionSputterAG抗眩Anti-GlareSprayAS防污Anti-SmudgeSpray备注：Sputter---金属溅镀Spray---高压喷涂一、COVERLENS功用1.2COVERLENS构成-Coating层Coating与印刷关系及Coating面选择：Item印刷前印刷后正面反面(印刷面)VM/NCVM●●AR(增透)●●●AG(抗眩)●●AS(防污)●●AG+AS，AR+AS，FCL一般仅限于制程研究，因单价较高，均无量产，目前也没有客户有两种Coating方式以上的组合需求，一般只要求一种Coating处理；AG+AR不可行，无意义；VM/NCVM须Coating在COVERLENS反面，且一定要在油墨印刷前，因为与油墨在同一面，若在油墨印刷后CoatingVM/NCVM，可能会破坏油墨效果；目前少有此Coating实绩；AR可依客户需求Coating在正面、反面或双面，考虑到后续DB(全面贴合)制程，一般AR在正面光损失率更小(≈0.2%)，且客户也多要求Coating在正面；一、COVERLENS功用1.2COVERLENS构成-油墨客户要求的印刷效果通过油墨来实现，油墨印刷在玻璃反面（即下表面），可印刷黑框、LOGO、ICON、IR、定位线、料号等，图例：印刷要點：每道印刷需一張網版；網版數量取決於CoverLens圖面上的印刷需求，一般情況下，外形的黑墨印刷兩道，其餘各種需求，如半透，IR等，條件相同(顏色厚度要求等)的可合在一道墨上，其餘均為單道墨;客戶LOGO等一般使用鏡面銀，銀油一般需在印刷後，再補一道墨，防止銀油氧化問題，如黑墨有兩道情況下，一般使用第二道墨進行保護。一、COVERLENS功用1.2COVERLENS构成-油墨油墨印刷机台：光學玻璃玻璃承載治具油墨網版刮刀參數介面印刷开始，网版向下移动压至COVERLENS开始印刷；印刷结束，网版向上移开，人员用吸嘴将已印刷好的COVERLENS取出放置，而后进行高温固化。一、COVERLENS功用1.2COVERLENS构成-油墨每道效果均需一道油墨印刷，印刷时每个COVERLENS机种均需有对应的承载治具，考虑到各家油墨特性及网版、治具的制作精度，故网版、治具设计时需注意以下要点：网版设计：1、網版外框常用規格：≥10.1寸700mm×500mm；＜10.1寸600mm×400mm2、一般網版的尺寸公差為±0.03mm。3、網版相關參數需製成表并置於網版圖中。治具设计：1、治具常用規格：產品≥10寸：480mm×250mm；產品＜10寸：400mm×200mm2、置具中放置槽外型尺寸為產品尺寸，公差為(上限為最大值加0.05mm)與(上限為最大值加0mm)；例如：當產品尺寸為A±0.1mm時，其放置槽外型尺寸為A+0.15/+0.10mm3、Coverlens放置框邊需倒角C0.2,防止玻璃刮傷。治具四周倒角C0.5。4、四角需加直徑為5mm的玻璃角；5、溝槽深度為玻璃厚度+0.1mm;二、玻璃加工制程2.1切割、CNC玻璃加工制程大体如下：切割CNC仿形化强素玻璃Packing洗净检查洗净检查抛光研磨刮伤不良二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-素玻璃切割素玻璃切割：将母板玻璃(大板)切割成小板以利CNC仿形，技术要点：1、小板单边预留量0.3或0.4mm(可视玻璃强度选择)，预留量越大，到CNC仿形时进刀量越大，磨头损耗越严重，且可能发生崩刀危险；预留量过小，若由于CNC机台晃动等原因，可能导致CNC仿形的玻璃尺寸偏小离异。2、外形R角或C角较大的，可先行切割边角，以减轻CNC仿形的工时。切割机台金钢石砂轮二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-素玻璃切割玻璃图面单边预留0.3mm或0.4mm外形R角过大，可先切边以利CNC外形R角二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形CNC仿形：用CNC铣出客户图面要求的外形、磨边和通孔等，技术要点：1、CNC时须用水注持续冲洗，使温度降低，减少因温度升高而造成玻璃崩裂、涨缩等问题，且可将磨出的玻璃粉屑冲走，减少玻璃表面刮伤机率。2、采用十轴精雕机，一次成型，无需再次装夹磨头，也无需再次进行玻璃定位，省工时，且对位精度较高。CNC铣床可同时多片CNCCNC仿形中二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形CNC磨头：CNC只使用一个磨轮，但将外形、通孔、导角的加工刀轮都集成在一起，这样就可以玻璃放置在载台后不用再取下，各种加工依序完成，保证精度，节省工时。正视图侧视图①②③④玻璃外形加工①②③④玻璃通孔及磨边玻璃上R/C角磨边玻璃下R/C角磨边二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形1、为何要进行磨边：因玻璃外形加工时，上下表面边缘处会产生沙崩，崩边等不良，需再进行磨边以消除不良。2、外形磨边与导角磨边有何区别：A-外形磨边一般磨轮面是竖直的，金刚石磨砂面约380目，较粗糙；B-导角磨边，依客户需求可为R角或C角，磨轮面是呈一定角度或一定弧度，金刚石磨砂面约800目，较精细，可降低崩边不良率；3、CNC进行时，受机台震动、磨轮及玻璃特性等影响，其产出的玻璃成品规格具有一定极限，超出制程能力的设计将无法实现。二、玻璃加工制程2.1切割、CNC-CNC仿形CNC加工能力二、玻璃加工制程2.2抛光为何要进行抛光：玻璃原母板自带、CNC仿形时及运输等均可能造成刮伤不良，不良品须进行抛光后方能进入化强制程；如何进行抛光：仿形后，将不良品放入抛光机将进行抛光，利用抛光粉将玻璃表面研磨抛光。切割CNC仿形化强素玻璃Packing洗净检查洗净检查抛光研磨刮伤不良玻璃加工制程二、玻璃加工制程2.2抛光参数设定•LappingtheSizeofLargest：φ350mm(210mm*280mm)•LappingGlassThickness：0.5~3.0mm•LappingPlateFlatness：≤0.005mm•GrindingSurfaceFlatness：≤0.002mm•GlassThicknessUniformity：≤0.008mm抛光能力抛光室抛光机台抛光机内部二、玻璃加工制程2.3化强为何要进行化强：素玻璃无法承受较大外力压迫，化强后玻璃硬度增加，抗压能力增加，一般硬度能7H；如何进行化强：将玻璃放入化强炉中(炉温约400度)，用置换液KNO3中的K把玻璃中的Na离子置换出来，从而提高硬度。化强炉化强过程监控二、玻璃加工制程2.3化强化强的原理：化强是将KNO3中的K把玻璃中的Na离子置换出来，从而提高硬度。为什么K-Na交换能增加玻璃强度：离子交换使大的离子和玻璃内更小的离子交换时会产生压应力，离子交换可以看成是离子扩散，而碱离子半径大，扩散系数大，适合进行离子交换；另外，离子扩散程度的大小依赖于玻璃的内部构成，这也是目前青版与白版玻璃化强后应力层深度有差别的原因。K-Na置换产生应力层CS二、玻璃加工制程2.3化强从实验数据看出：同一厚度玻璃，当化强温度升高，离子交换深度DOL加大，但表面压应力减小。三、CNC加工与玻璃硬度关系3.1玻璃种类目前所用玻璃基本大类有两种：1、青玻：目视多呈青色；供应商有浙玻、洛玻、中央硝子等，特点：①硬度较高铝玻璃差；②CNC加工较容易，磨头损耗相对较小；③化强后应力深层较浅，约有8um\10um。2、白玻：目视多呈白色透明，特点：①硬度较其它玻璃强；②CNC加工时磨头损耗相对较大；③化强后应力深层较深，约有40um。值得注意的是，目前市面上有多种高铝玻璃，其参数大致相当，但材料制程等可能有差异。三、CNC加工与玻璃硬度关系3.2玻璃硬度与CNC玻璃硬度与CNC加工关系密切，玻璃硬度越高：1、切割、CNC难度越大，切割刀轮及磨头损耗越严重；2、刀轮行走速度要放慢，且崩刀机率增加，工时延长；3、刀轮更换更频繁，造成成本上升，工时延长；4、切断面更有可能产生崩边不良率，且平整度更不好把握；Sodalime玻璃高铝玻璃DOL：≧10umCS：350MPaDOL：≧40umCS：600MPa化强后化强后化强前CNC化强前CNC每个磨轮可加工约70~80pcs每个磨轮可加工约40~50pcs从实际经验得出：同一厚度，硬度越高之玻璃，CNC加工时，磨轮损耗率越高。玻璃越厚，磨轮损耗率越高；单边预留量越大，磨轮损耗率越高；三、CNC加工与玻璃硬度关系3.2玻璃硬度与CNCOGS：目前业界正评估TOUCHONCOVER，即将TOUCHSENSOR线路及油墨先做到已强化后的大板玻璃上，再进行小板切割、仿形；也就是COVERLENS和TOUCHSENSOR功能集合在oneglass上，可节省成本及工时；经第一阶段切割实验，发现渗透刀轮可以切割应力层深度为10um，22um的玻璃；Sodalime（DOL=10um）高铝玻璃（DOL=22um）1.磨边、钻孔ok。磨头使用正常。2.有刮伤产生，对sensor及印刷层有影响。3.因切割制程存在加工公差(0.1mm)、且切割断面存在不平整度(0.042mm)、CNC加工的公差(0.05mm)，故周边及孔边有白边。1.磨边、钻孔ok。磨头消耗大，约正常品的3倍。2.有刮伤产生，对sensor及印刷层有影响。3.因切割制程存在加工公差(0.1mm)、且切割断面存在不平整度(0.057mm)、CNC加工的公差(0.05mm)，故周边及孔边有白边。切割实验得出：虽然金刚石刀轮可切割DOL=22um强化玻璃，CNC也可钻孔，但也存在切断面平整度不佳等问题，且目前试验数量太少(10pcs)，还计算不出刀轮的磨损率，但预计将比目前切割未强化玻璃的损耗率高。三、CNC加工与玻璃硬度关系3.2玻璃硬度与CNC渗透刀轮：1、刀轮外径2mm，内径0.8mm，厚度0.65mm，在刀轮外围是金刚石磨砂面，是真正对切裂有影响的部分，其角度为110°，齿数135齿(周)，齿深10um。2、渗透刀轮切裂玻璃后，玻璃断面分为三层。第一层为刀轮下刀深度，由刀轮切裂形成；第二层为刀轮渗透层，在渗透刀轮和压