手机面板玻璃CNC精雕加工工艺及夹具设计研究

李浩博 侯梦丹 富泰华精密电子（郑州）有限公司

引言

当前手机市场的主流产品为大面板的智能手机，这种手机的面板对玻璃的硬度、脆度、面积、厚度、稳定性、透光度都有着比较高的技术要求。CNC精雕加工工艺采用先进的精雕机，在热处理车间、恒温精加工车间、恒温洁净装配车间，利用STUDER数控磨床、善能珩磨机、SPINNER数控车床、ZEISS三坐标测量机等精密加工和测量设备，对面板玻璃进行精雕。

1.手机面板玻璃CNC精雕加工工艺

手机面板玻璃CNC精雕加工工艺，采用金刚石磨头刀具，能够利用高速转动的主轴，对玻璃进行磨削加工。目前，主流的金刚石磨头刀具的转速基金可以达到2400-4000转。这种磨头的应用能够在不破坏玻璃的平滑程度的前提下，对玻璃进行开孔、开槽，能够在不影响玻璃透光性的前提下，对手机面板玻璃进行一次性倒边。除此之外，手机面板玻璃CNC精雕加工工艺，在对异形玻璃的加工方面表现良好，具有误差小、切割精准、倒角小、破损控制程度高、崩边率低等显著的优势。但是，手机面板玻璃属于薄脆零件，在加工中仍然存在着两方面的问题：一是精雕加工过程中，玻璃部件对设备、工具的要求极高，选择失当与参数设置失误容易总成玻璃崩边；二是手机面板玻璃夹具的平稳性与可靠性容易受到空气环境的影响，产生变形、扭曲等问题。

2.手机面板玻璃夹具精雕工艺设计

2.1 手机玻璃面板夹具设计

2.1.1 夹具设计设备

手机面板玻璃上的夹具设计主要是听孔夹具的设计。听孔夹具在设计过程中，需要进行正反面倒边，在真空装夹设备中需要进行二次装夹，因此，容易造成倒边不均匀、崩边、直角固定失效、夹具结构变形等问题。为了避免这些问题，最关键的是要进行合理的夹具设计设备升级，并进行科学的操作。CNC精雕技术人员，要选择高转速的精雕机与真空装夹机，例如，北京精雕 JDLGC230双轴玻璃CNC 雕刻磨削加工专用机，其工作行程为460mm×600 mm×110 mm，主轴转速为 10000-60000 rpm，快速移动速度为12m/min，最高切削进给速度为6 m/min，气源压力为0.4 MPa，能够将听孔夹具的避空深度控制在4.5mm内。综合数据显示，应用该设备的手机面板玻璃的听孔夹具，真空吸附槽深度为2mm，现取工艺槽深度为5mm、退刀工艺槽深度略大于型腔深度，能够保障在精雕过程中及时排出型腔内的杂物。

2.1.2 夹具设计工具

手机面板玻璃CNC精雕工艺在进行听孔夹具的设计中，要采用先进的设计刀具。首先，在听孔零件设计前，要对面板玻璃的外形进行粗加工，在粗加工的基础上，按照手机整体的功能设计与玻璃厚度，进行外形轮廓的精加工。目前主流的粗修外形的砂刀镀砂目数为300M，精修外形的砂刀镀砂目数为600M。其次，要选用合适的夹具设计工具，例如STUDER数控磨床、善能珩磨机、ZEISS三坐标测量机等，对手机面板玻璃听孔夹具的直角避空位、排屑工艺槽进行设计，尽量避免面板玻璃的尖角与听孔夹具的尖角直接碰撞，保障现取直角避空位深度为2mm，现取排屑工艺槽深度为5mm。例如，对宽1.8mm的听音孔夹具进行加工，可以选用φ1.5mm×300M的砂刀作为打孔和扩孔的加工刀具。

2.2 手机玻璃面板CNC精雕工艺改进

2.2.1 设计问题排查

手机面板玻璃CNC精雕工艺，在加工过程中首先对玻璃进行切片，采用“少吃快跑”精雕技术，在厚度约为0.09cm的超薄玻璃面板上进行装夹。在问题排查的过程中，要注意以下几个要点：第一，要利用ZEISS三坐标测量机等，对夹具进行精准定位，保障玻璃产品能够正好镶入夹具内；第二，要利用善能珩磨机，保障产品型腔的密封性，在加工过程中随时对工作支撑台面的吸附漏气状况进行检查。第三，对产品进行定位，对有尖角的产品进行直接避空，避免产品在装夹过程中发生崩坏，确保装夹工具内无杂物。尤其是听音孔的正、反倒边的过程中，要注意控制误差。

2.2.2 设计工艺改进

目前手机玻璃面板CNC精雕工艺的工艺改进与技术研发，主要集中在机床制造精度、数控系统、CAM软件、加工工艺、主轴及刀具等方面，着力提升CNC精雕工艺的精度。除此之外，专业的工程人员还在进行机床质量过程控制技术、机床使用与维护技术、批量测试验证技术等方面的系统研究，以提升CNC精雕工艺的稳定性。例如，北京市精雕集团，通过试验打样寻求更稳定、更有效的解决手机面板玻璃夹具设计的方案，以确保精雕机在进行听孔夹具设计中高效工作，同时为精雕机和数控系统的开发、改进工作提供指导性建议，从而设计与制造出更受市场欢迎、更符合用户操作习惯的手机面板玻璃。当前，该集团的精雕五轴应用技术、五轴数控加工技术已经在河北廊坊生产基地大规模投产。

3.结论

综上所述，手机面板玻璃加工工艺属于超薄玻璃加工工艺的一种，其中CNC精雕工艺的应用是不可或缺的。从本文的分析可知，研究手机面板玻璃CNC精雕加工工艺及夹具设计，有助于精雕技术人员更全面的对精雕设备的应用进行掌握，理解精雕过程中的技术要点与设计要点。因而，操作人员要不断提升自身的技术水平，推进手机面板玻璃CNC精雕加工工艺及夹具设计的发展。