手機面板玻璃CNC精雕加工工藝及夾具設計研究

李浩博 侯夢丹 富泰華精密電子（鄭州）有限公司

引言

當前手機市場的主流產品為大面板的智能手機，這種手機的面板對玻璃的硬度、脆度、面積、厚度、穩定性、透光度都有著比較高的技術要求。CNC精雕加工工藝采用先進的精雕機，在熱處理車間、恒溫精加工車間、恒溫潔凈裝配車間，利用STUDER數控磨床、善能珩磨機、SPINNER數控車床、ZEISS三坐標測量機等精密加工和測量設備，對面板玻璃進行精雕。

1.手機面板玻璃CNC精雕加工工藝

手機面板玻璃CNC精雕加工工藝，采用金剛石磨頭刀具，能夠利用高速轉動的主軸，對玻璃進行磨削加工。目前，主流的金剛石磨頭刀具的轉速基金可以達到2400-4000轉。這種磨頭的應用能夠在不破壞玻璃的平滑程度的前提下，對玻璃進行開孔、開槽，能夠在不影響玻璃透光性的前提下，對手機面板玻璃進行一次性倒邊。除此之外，手機面板玻璃CNC精雕加工工藝，在對異形玻璃的加工方面表現良好，具有誤差小、切割精準、倒角小、破損控制程度高、崩邊率低等顯著的優勢。但是，手機面板玻璃屬于薄脆零件，在加工中仍然存在著兩方面的問題：一是精雕加工過程中，玻璃部件對設備、工具的要求極高，選擇失當與參數設置失誤容易總成玻璃崩邊；二是手機面板玻璃夾具的平穩性與可靠性容易受到空氣環境的影響，產生變形、扭曲等問題。

2.手機面板玻璃夾具精雕工藝設計

2.1 手機玻璃面板夾具設計

2.1.1 夾具設計設備

手機面板玻璃上的夾具設計主要是聽孔夾具的設計。聽孔夾具在設計過程中，需要進行正反面倒邊，在真空裝夾設備中需要進行二次裝夾，因此，容易造成倒邊不均勻、崩邊、直角固定失效、夾具結構變形等問題。為了避免這些問題，最關鍵的是要進行合理的夾具設計設備升級，并進行科學的操作。CNC精雕技術人員，要選擇高轉速的精雕機與真空裝夾機，例如，北京精雕 JDLGC230雙軸玻璃CNC 雕刻磨削加工專用機，其工作行程為460mm×600 mm×110 mm，主軸轉速為 10000-60000 rpm，快速移動速度為12m/min，最高切削進給速度為6 m/min，氣源壓力為0.4 MPa，能夠將聽孔夾具的避空深度控制在4.5mm內。綜合數據顯示，應用該設備的手機面板玻璃的聽孔夾具，真空吸附槽深度為2mm，現取工藝槽深度為5mm、退刀工藝槽深度略大于型腔深度，能夠保障在精雕過程中及時排出型腔內的雜物。

2.1.2 夾具設計工具

手機面板玻璃CNC精雕工藝在進行聽孔夾具的設計中，要采用先進的設計刀具。首先，在聽孔零件設計前，要對面板玻璃的外形進行粗加工，在粗加工的基礎上，按照手機整體的功能設計與玻璃厚度，進行外形輪廓的精加工。目前主流的粗修外形的砂刀鍍砂目數為300M，精修外形的砂刀鍍砂目數為600M。其次，要選用合適的夾具設計工具，例如STUDER數控磨床、善能珩磨機、ZEISS三坐標測量機等，對手機面板玻璃聽孔夾具的直角避空位、排屑工藝槽進行設計，盡量避免面板玻璃的尖角與聽孔夾具的尖角直接碰撞，保障現取直角避空位深度為2mm，現取排屑工藝槽深度為5mm。例如，對寬1.8mm的聽音孔夾具進行加工，可以選用φ1.5mm×300M的砂刀作為打孔和擴孔的加工刀具。

2.2 手機玻璃面板CNC精雕工藝改進

2.2.1 設計問題排查

手機面板玻璃CNC精雕工藝，在加工過程中首先對玻璃進行切片，采用“少吃快跑”精雕技術，在厚度約為0.09cm的超薄玻璃面板上進行裝夾。在問題排查的過程中，要注意以下幾個要點：第一，要利用ZEISS三坐標測量機等，對夾具進行精準定位，保障玻璃產品能夠正好鑲入夾具內；第二，要利用善能珩磨機，保障產品型腔的密封性，在加工過程中隨時對工作支撐臺面的吸附漏氣狀況進行檢查。第三，對產品進行定位，對有尖角的產品進行直接避空，避免產品在裝夾過程中發生崩壞，確保裝夾工具內無雜物。尤其是聽音孔的正、反倒邊的過程中，要注意控制誤差。

2.2.2 設計工藝改進

目前手機玻璃面板CNC精雕工藝的工藝改進與技術研發，主要集中在機床制造精度、數控系統、CAM軟件、加工工藝、主軸及刀具等方面，著力提升CNC精雕工藝的精度。除此之外，專業的工程人員還在進行機床質量過程控制技術、機床使用與維護技術、批量測試驗證技術等方面的系統研究，以提升CNC精雕工藝的穩定性。例如，北京市精雕集團，通過試驗打樣尋求更穩定、更有效的解決手機面板玻璃夾具設計的方案，以確保精雕機在進行聽孔夾具設計中高效工作，同時為精雕機和數控系統的開發、改進工作提供指導性建議，從而設計與制造出更受市場歡迎、更符合用戶操作習慣的手機面板玻璃。當前，該集團的精雕五軸應用技術、五軸數控加工技術已經在河北廊坊生產基地大規模投產。

3.結論

綜上所述，手機面板玻璃加工工藝屬于超薄玻璃加工工藝的一種，其中CNC精雕工藝的應用是不可或缺的。從本文的分析可知，研究手機面板玻璃CNC精雕加工工藝及夾具設計，有助于精雕技術人員更全面的對精雕設備的應用進行掌握，理解精雕過程中的技術要點與設計要點。因而，操作人員要不斷提升自身的技術水平，推進手機面板玻璃CNC精雕加工工藝及夾具設計的發展。