[发明专利]一种蓝宝石弧片单线切割方法及设备

说明书

技术领域

本发明属于蓝宝石切割技术领域，具体涉及一种蓝宝石弧片切割方法及设备。

背景技术

蓝宝石硬度高、熔点高、透光性好，化学性能稳定，广泛应用于机械、光学、信息等高技术领域。人工生长的蓝宝石具有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石达到莫氏9级。由于蓝宝石硬度高而且脆性大，故对其进行机械加工非常困难，尤其是GaN生长的蓝宝石衬底片，其精密加工技术更是复杂，是当今重点研究的课题之一。

目前现有的蓝宝石加工技术分为单线切割、多线切割和磨削三大类，其中，目前蓝宝石弧片的加工仅能依靠整块规则工件的磨削，该方法产品利用率低，产生的废料回收利用难度很高。

目前蓝宝石弧片（例如桥片、半球片等）只能依靠整块规整工件磨削而成，费时费力，原料利用率很低，且加工废料难以再次利用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种蓝宝石弧片单线切割方法及设备，利用一个二维工作台配合单线切割加工整块规则工件，具有产品利用率高，废料回收简单的优点。

本发明的具体技术方案是：

一种蓝宝石弧片单线切割方法，其特征在于该切割方法包括以下步骤：

A、 控制参数的设定：控制系统根据蓝宝石弧片的弧度要求计算出金刚线下压速度与切割平台前后给进速度的比值，并生成实时切割平台给进指令；

B、单线切割：单线切割系统根据控制系统设定的控制参数进行蓝宝石工件单线切割，在金刚线下压切割的同时切割平台前后给进，该单线切割系统配有线弓检测装置，实时返回金刚线切割时的线弓参数至控制系统；

C、控制参数的调整：控制系统根据线弓参数对切割平台给进指令进行实时调整，通过降低切割平台前后给进速度来弥补线弓导致的金刚线下压速度损失。

以上方案适合切割桥片等单向弧面

所述蓝宝石弧片为半球形片时，切割方法还包括以下步骤:

D、换面切割：当步骤B单线切割完成后，将蓝宝石工件翻转90度固定后，再次进行步骤B，得到半球形初品。

由于半球面等多向弧面加工难度很大，通常只能通过磨削，而本方案能利用简单的单线切割设备切割出多向弧面，与传统磨削方案相比具有（请补充，具有什么优点？）

进一步地，所述切割方法包括以下步骤：

E、等轴切割：将步骤D得到的半球形初品翻转45度固定后，再次进行步骤B，然后再将得到的半成品翻转90度固定，再次进行步骤B。

上述方案与两次切割的方案相比，切割所得平面更接近于多向光滑弧面，后续加工过程更为简单容易。

更近一步地，所述切割方法包括以下步骤：

F、后期调整：将步骤D切好的半球形初品进行修角打磨。

以上方案获得的弧面产品还存在部分边角，需要后续进行修角打磨，但是与传统磨削工艺相比，工作量已大大减小。

一种蓝宝石桥片单线切割设备，其特征在于该设备包括控制系统、多维移动工作台和含有线弓检测装置的单线切割系统，控制系统根据预设控制参数结合线弓检测装置发出的线弓信号，进行数据修正后，发出控制多维移动工作台伺服电机的移动指令。

进一步地，所述多维移动工作台为沿导轨运动的切割平台。该切割平台在原有设备基础上增设伺服电机及控制系统，实现切割平台的实时控制，具有结构简单、省时省力的特点，适用于切割较为简单的目标工件如桥片、半球片等。

进一步地，所述多维移动工作台为具备至少三向运动的多维切割平台。多维切割平台同样通过控制系统实时控制，适用于切割结构较为复杂的目标工件。

附图说明

图1为本发明蓝宝石弧面切割设备结构示意图。

图2为本发明切割过程示意图。

其中，金刚线1，收放线轮2，切割平台3，导轨4，蓝宝石工件5。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的描述。

实施例一

如图1和图2所示，本方案单线切割设备由控制系统、切割平台3含有线弓检测装置的单线切割系统组成，控制系统根据预设控制参数结合线弓检测装置发出的线弓信号，进行数据修正后，发出控制多维移动工作台伺服电机的移动指令。单线切割系统包含收放线轮2和金刚线1。

切割过程如图2所示，当金刚线1往F方向下压运动同时，切割平台3沿导轨4进行f方向的移动，由于控制参数已经过线弓调整，因此能一次切出较为光滑的弧面。

实施例二

与实施例一不同的是，本方案切割平台采用的切割平台是多维移动工作台，可根据预先设置的参数进行水平、数值及等轴等方向的移动，配合金刚线1的下压运动，切割出符合要求的切面。