一种切割玻璃材料的刀轮及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种切割玻璃材料的刀轮及其加工方法。一种切割玻璃材料的刀轮，包括由曲面ａ１、ａ２以及外边缘棱线ｌ形成的角度为ψ１的Ｖ形切割刃部（１），Ｖ形切割刃部（１）的外边缘棱线ｌ一周具有交替分布的切割刃（４）和凹陷结构（５），其特征在于：所述的切割刃部（１）具有两层Ｖ形刃口，其中所述的交替分布的切割刃（４）形成角度为ψ１的第一层Ｖ形刃口（６），所述的交替分布的凹陷结构（５）的底部形成第二层Ｖ形刃口（７）。其能够避免造成刀轮堵塞，并且避免碰伤玻璃以及破坏裂线，而且可以高质量切割玻璃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着科技水平的迅猛发展，许多领域要求玻璃的厚度薄，硬度大，且对于玻璃的切 割质量要求也越来越高，下面就以液晶显示器所用玻璃材料为例来进行说明。用来进行玻璃切割的盘状刀轮具有的共同特征是均包括切割刃部、刀轮盘面和 刀轮中心用来安装刀轴的轴孔。其中切割刃部呈V形，便于切入玻璃，刀轮材料主要是金刚 石、聚晶或多晶金刚石、硬质合金材料等。目前液晶显示器所用玻璃的厚度从2mm到0. Imm越来越薄，硬度越来越大，同时对 玻璃裂断面的质量要求也更高，使得切割时的压力、切入技术、裂断效率等要求以及精度要 求也都更高，给切割工具-刀轮的研究开发提出了很大的挑战。专利ZLOl 124992. 7和CN200680003956. 0，以及本申请人申请的专利 ZL200410104603. 2等提出了几种在切割刃部加工的微结构，这几种微结构都分别使切割刃 部产生周期性的凹凸槽，具体参见图6所示。图6 (a)至(f)分别为圆弧、矩形和梯形状凹凸 结构刀轮的正视图和侧视图。切割玻璃材料的原理是在切割时给刀轮施加一定压力，使刃 部凸起的部分切入玻璃内部，而凹陷部分不能切入玻璃内部，则形成了间断的周期性切痕。 相邻切痕在应力作用下可以产生裂线，并由裂线相连接，使得玻璃被切开并裂断。但是这几种结构的刀轮在切割玻璃时，存在的最主要的问题是，刀轮会被切割时 产生的玻璃微粉末填充，造成刀轮微结构堵塞，导致刀轮失去切割能力；另外凹陷结构中与 玻璃11接触的部位会对切割产生的裂线造成严重破坏，如附图7(d)所示。附图7(a)为圆 弧状凹凸结构刀轮切割玻璃以及切割效果的示意图；图7(b)为图7(a)中的A7的局部放大 图；图7(c)为图7(b)中的1的局部放大图。在切割玻璃时，除了产生切痕12’外，还会产 生如附图7(d)所示的放射状裂线13’。对于刀轮的加工方法，本申请人申请的专利ZL200410104603. 2和另外的一个专 利CN200680003956. 0中提出的用激光加工的方法，激光束的方向相对于刀轮盘面是垂直 的。在刀轮外边缘棱线部位加工微结构时，激光束必须贯穿材料或者说切断材料才能形成 微结构，而专利CN200680003956. 0中提出的激光束相对于刀轮盘面的运行轨迹是一个闭 合或者不闭合的曲线，激光加工时必须把包含在曲线内的刀轮材料整个切除下来，达到与 原刀轮分离的目的。此方法不能够在材料上去除一个具有一定深度的区域。针对上述这些问题，本专利技术提供一种用于切割玻璃以及其它玻璃材料的刀轮及其 加工方法，此种新结构的刀轮，既不会造成堵塞，又能够避免出现碰伤玻璃以及避免破坏裂 线，而且可以得到很高的切割质量。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种切割玻璃材料的刀轮，特别是能够避免造成刀轮堵塞，并且避免碰伤玻璃以及破坏裂线，而且可以高质量切割玻璃的刀轮。为了实现上述目的，采用以下技术方案一一种切割玻璃材料的刀轮，包括由曲面 B1^ a2以及外边缘棱线1形成的角度为V1的V形切割刃部，V形切割刃部的外边缘棱线1 一周具有交替分布的切割刃和凹陷结构，所述的切割刃部具有两层V形刃口，其中所述的 交替分布的切割刃形成角度为V1的第一层V形刃口，所述的交替分布的凹陷结构的底部 形成第二层V形刃口。为了实现上述目的，采用以下技术方案二 一种切割玻璃材料的刀轮，包括由曲面 B1^ a2以及外边缘棱线1形成的角度为V1的V形切割刃部，V形切割刃部的外边缘棱线1 一周具有交替分布的切割刃和凹陷结构，其特征在于所述的切割刃部具有两层V形刃口， 其中所述的交替分布的切割刃形成角度为V1的第一层V形刃口，所述的交替分布的凹陷 结构的底部形成第二层V形刃口。在加工出两层V形刃口以后，在刀轮的V形切割刃部(1) 两侧的曲面 和 上并且靠近刀轮盘面处再加工出来相应的两个曲面 和％，曲面 和 %的夹角为Ψ3，Ψ3的角度小于所述的第一层V形刃口(6)的角度，其范围为60度至160 度。本专利技术的另一个目的是提供这种新结构的刀轮的加工方法，为实现此目的，采用 以下技术方案一种切割玻璃材料的刀轮的加工方法，其特征在于在刀轮V形切割刃部用 工件和激光束相对移动扫描的方式去除加工材料得到所述的切割刃和凹陷结构，包括如下 加工步骤①设计需要加工的形状和结构；②并设置扫描间距d;③将刀轮固定在工作台上的刀轴上，④将刀轮上方的激光束方向与刀轮盘面形成一定角度Y ；⑤使激光束聚焦在V形切割刃部边缘；⑥通过调整激光参数并控制激光束和工件相对运行轨迹扫描上述的形状和结构， 使刃部边缘附近被激光束辐照部位的一定厚度的材料被去除，加工出所述的凹陷结构的第 二层V形刃口；⑦以垂直于刀轮盘面并穿过刀轮几何中心的直线为轴，使刀轮转动一定角度，并 重复步骤⑥或④-⑥得到第二个凹陷结构，其中两个相邻凹陷结构中间没有被加工的部分 成为实现切割玻璃材料的切割刃的第一层V形刃口，激光束方向与刀轮盘面形成一定角度 Y可以根据需要进行改变；⑧重复上述步骤⑦得到交替分布在切割刃部边缘棱线I1 一周的具有两层刃口的 切割刃和凹陷结构。本专利技术切割玻璃材料的刀轮及其加工方法的优点是本专利技术提出的新结构的刀轮在切割玻璃11时，刀轮刃部1边缘的切割刃4具有的 第一层V形刃口 6切入玻璃材料内部，处于凹陷结构5部位的玻璃11会被交替的切割刃4 裂开，在玻璃11表面形成周期形的切痕12，相邻切痕12在应力作用下可以产生细直的裂线 13，参见附图5，图8(a)为所加工的刀轮在玻璃上的切割示意图，图8(b)为图8(a)中圆形 区域A8的局部放大图，图8 (c)为切割效果示意图。凹陷结构5具有的第二层V形刃口 7会 限制切入玻璃的深度；第二层V形刃口 7以锋利的刃口接触到玻璃，不仅不会碰伤玻璃也不会破坏裂线13，参见图8(c)，而且可以把切割产生的微粉末顺利排出，避免造成刀轮堵塞， 从而得到很高的切割质量。另外加工出来的曲面 和％可以更好地实现排屑的功能，由于曲面 和％的夹 角小于曲面％和％的夹角，参见附图4，刀轮在切割玻璃过程中产生的微屑可以从凹陷结 构5的两侧顺利排出，避免凹陷结构5堵塞。本专利提出的用激光束8与工作平台相对移动扫描的加工方式的优点是可以在 刀轮材料的任意区域去除一定的深度，另外通过调整激光束8与工作台的相对位置、激光 参数和加工参数等可以得到需要的凹陷结构。附图说明图1 (a)为本专利技术刀轮的正视图；图1(b)为图1(a)中圆形区域Al的局部放大图；图1(c)为图1(b)的背面；图2(a)是本专利技术刀轮的侧视图；图2(b)是图2(a)中区域A2的局部放大图；图3(a)是本专利技术刀轮的第一实施例的剖视图；图3(b)是图3(a)中区域A3的局部放大图；图4(a)是本专利技术刀轮的第二实施例的剖视图；图4(b)是图4(a)中区域A4的局部放大图；图5为本专利技术刀轮的切割刃和凹陷结构的激光加工方法示意图；图6(a)为现有技术的圆弧状凹凸结构刀轮正视图；图6(b)为现有技术的圆弧状凹凸结构刀轮的侧视图；图6(c)为现有技术的矩形状凹凸结构刀轮的正视图；图6(d)为现有技术的矩形状凹凸结构刀轮的侧视图；图6(e)为现有技术的梯形状凹凸结构刀轮的正视图；图6(f)为现有技术的梯形状凹凸结构刀轮的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切割玻璃材料的刀轮，包括由曲面ａ↓［１］、ａ↓［２］以及外边缘棱线ｌ形成的角度为ψ↓［１］的Ｖ形切割刃部（１），Ｖ形切割刃部（１）的外边缘棱线ｌ一周具有交替分布的切割刃（４）和凹陷结构（５），其特征在于：所述的切割刃部（１）具有两层Ｖ形刃口，其中所述的交替分布的切割刃（４）形成角度为ψ↓［１］的第一层Ｖ形刃口（６），所述的交替分布的凹陷结构（５）的底部形成第二层Ｖ形刃口（７）。

【技术特征摘要】
1.一种切割玻璃材料的刀轮，包括由曲面 、 以及外边缘棱线1形成的角度为F1的 V形切割刃部(1)，V形切割刃部(1)的外边缘棱线1 一周具有交替分布的切割刃(4)和凹 陷结构(5)，其特征在于所述的切割刃部(1)具有两层V形刃口，其中所述的交替分布的 切割刃(4)形成角度为Ψι的第一层V形刃口(6)，所述的交替分布的凹陷结构(5)的底部 形成第二层V形刃口(7)。2.根据权利要求1所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于所述刀轮还包括圆 形盘面⑵和中心轴孔(3)。3.根据权利要求1所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于所述刀轮还包括圆 形盘面(2)和与之成一体结构的中心轴(14)。4.根据权利要求1所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于所述刀轮为双陀螺 结构刀轮，两个双陀螺锥面的锥度相同或者不同。5.根据权利要求1-4之一所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于每个所述的 切割刃(4)作为所述的第一层V形刃口(6)中的一个刃口，由曲面 和 的局部及其相交 线I1组成，其中此I1为刀轮外边缘棱线1的一段；第一层V形刃口(6)的角度相等于V形 切割刃部(1)的角度V1，角度范围为70度至170度，I1的长度范围为0.5μπι至2000μπι。6.根据权利要求1-4之一所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于所述的凹陷 结构(5)是在V形切割刃部(1)去除一定深度的材料形成的，包括底面％、&、底面％和& 的相交线I2、以及由它们形成的第二层V形刃口(7)；第二层V形刃口(7)的角度为Ψ2，Ψ2 的角度范围为1度至179. 9度；所述的凹陷结构(5)的底面％和&是平面或是曲面，所述 的I2是直线段或者曲线段，其长度范围为0. 5 μ m至2000 μ m。7.根据权利要求1-4之一所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于在刀轮的V 形切割刃部(1)两侧的曲面 和 上并且靠近刀轮盘面处再加工出来相应的两个曲面 和^，曲面 和％的夹角为Ψ3，Ψ3的角度小于所述的第一层V形刃口(6)的角度，其范 围为60度至160度。8.根据权利要求1-4之一所述的一种切割玻璃材料的刀轮，，其特征在于所述交替分 布的切割刃的外形、尺寸和角度相同或不同；所述交替分布的凹陷结构(5)的外形、尺 寸和角度相同或不同。9.根据权利要求1-4之一所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于所述的凹陷 结构(5)是具有所述的第二层V形刃口(7)的一定形状的凹陷。10.根据权利要求1-4之一所述的一种切割玻璃材料的刀轮，其特征在于所述切割刃 (4)和所述凹陷结构(5)的数目范围为10至3600个，相邻凹陷结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙春雨，
申请(专利权)人：孙春雨，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]