一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮及其制备方法与流程

本发明属于衬底基片超精密加工领域，具体涉及一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮及其制备方法。

背景技术：

液晶玻璃是一种将液晶膜通过高温高压的方式，夹层封装而成的高科技光电玻璃产品，使用者可以藉由电流的通电与否来控制液晶分子的排列，从而达到控制玻璃透明与不透明状态的最终目的。中间层的液晶膜作为调光玻璃的功能材料。应用原理是:液晶分子在通电状态下呈直线排列，这时液晶玻璃透光且透明;断电状态时，液晶分子呈散射状态，这时候液晶膜透光但不透明。科学家利用这个特性研发出液晶玻璃产品。该专利最早美国肯特州立大学获得，并全球率先授权美国德州polytronix,inc.量产液晶膜产品，而后韩国、日本也纷纷研究出该产品的技术，。而值得骄傲的是我国国内有很多民族企业在钻研该产品，并且取得了突破，产品质量直追世界水平。

随着电子行业发展，特别是电子通讯、led、精密仪器仪表、手机平板等的高速发展，液晶玻璃材料作为显示窗口，得到了广泛的应用。液晶玻璃成型后，需要后续采用磨削的方式对其边角，棱角进行倒角，去毛刺等加工，以达相应的要求。

应用于电子窗口显示器的液晶玻璃，厚度薄，约0.3-1mm，具有很高的脆性。在对其进行机械加工时，技术难度高，要求高的尺寸精度和表面质量。且在加工时容易碎裂，特别是对其边角进行加工时，容易产生崩口，碎裂，从而使整个产品报废。产品的良率低，效率低，加工崩口大，表面存在划痕等是目前液晶玻璃倒角加工行业面对的共同问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮，对液晶玻璃棱边进行倒角加工，能够使加工的工件良率达到100%，且效率高（进给速度1000mm/min），无崩口，无肉眼可见磨削纹路，本发明同时还提供一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮的制备方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮的制备方法，包括如下步骤：

（1）以金刚石和结合剂质量比1:（5-10）称量好金刚石和结合剂，把金刚石和结合剂放入无水乙醇中，搅拌30-50分钟，再在90-120℃烘2-4小时，过筛，得到混合料；

（2）把混合料放入模具，2-10mpa的压力下，在45℃-650℃保温60-100min后，得到粗磨层；

（3）称量粘结剂各原料，所述粘结剂由30-50wt%的改性有机硅树脂、20-40wt%球状石墨和10-30wt%的有机空心球组成，按照磨料和粘接剂质量比1:（5-15）称量磨料，放入气流筛分机中进行筛分，得到混合料；

（4）将混合料放入模具，在2-10mpa、230℃~280℃保持30-150min后压制成精磨层；

（5）把粗磨层和精磨层按照压制成的直径粘接到砂轮基体上得到砂轮半成品，在砂轮半成品的端面上沿顺时针方向均匀开设6-12道槽，槽宽2mm-8mm，槽深5mm-25mm，斜度为30-60°，即得。

进一步地，所述结合剂由10wt%-30wt%的sn-cu合金粉，以及60wt%-80wt%的ag-ni合金粉，10wt%-25wt%的石蜡组成。sn-cu合金粉中sn和cu质量比为（33-42）:（67-58），ag-ni合金粉中ag和ni质量比为（20-37）:（80-63）。

较好地，所述步骤（1）中金刚石为镀铜金刚石且粒度为80-200目。

较好地，所述步骤（3）中磨料为rvd金刚石和黑碳化硅按体积比（2~3）︰1混合而成，两者粒度均为240-1000目。

进一步地，所述在45-650℃保温60-100min是指45℃保温30min、200℃保温20min、400℃保温15min、650℃保温20min。

优选地，所述步骤（3）中改性有机硅树脂是指环氧改性有机硅树脂，所述有机空心球是指有机氧化硅空心球。

上述制备方法制得的应用于液晶玻璃倒角的砂轮。

粗磨层直径为d1，d1取值范围为75mm-125mm；精磨层直径为d2，d2取值范围为65mm-115mm；粗磨层和精磨层环宽为x，x取值范围为3mm-15mm；砂轮层高度为h，h取值范围为5mm-25mm；粗磨层所形成的环和精磨层所形成的环单边间隔距离为3mm-8mm。

应用于液晶玻璃倒角的砂轮包括两大部分，一是砂轮基体，二是砂轮磨削层。砂轮基体可由不锈钢、硬质合金、航空铝等按照一定的形状尺寸加工而成。砂轮磨削层分为两部分，一部分为粗磨层，一部分为精磨层。粗磨层的作用是去除倒角余量，锋利，加工效率高，能够达到要求的加工尺寸；精磨层的作用是在粗磨层工作后，同时对粗磨后的纹路，崩口进行去除和抛光，达到无崩口，无肉眼可见纹路的目的。

粗磨层在砂轮磨削层的外圈，属于大直径部分，精磨层在砂轮磨削层的内圈，属于小直径部分，两部分直径分别为粗磨层直径：75-125mm，精磨层直径65-115mm。

粗磨层磨料选用镀铜的多晶金刚石，粒度可以选择80目，100目，120目，140目，180目，200目等。精磨层磨料选用rvd金刚石磨料和黑碳化硅磨料的组合磨料。两者粒度为240目，320目，400目，600目，800目，1000目。

粗磨层结合剂采用专一配方设计，根据液晶璃的硬度，脆性，表面张力，内部应力等选用配置。所述结合剂由10wt%-30wt%的sn-cu合金粉，以及60wt%-80问题%的ag-ni合金粉，10wt%-25wt%的石蜡组成。石蜡在加热过程中挥发掉，能够在砂轮内部形成空隙，使砂轮能够容屑，且自锐性提高。

精磨层粘接剂采用质量分数为30-50%的耐高温改性有机硅树脂以及20-40%质量分数的球状石墨及10-30%质量分数的有机空心球组成。球状石墨具有很好的抛光作用，能够在砂轮磨削时，使液晶玻璃崩口被抛掉，且粗磨层后遗留的表面划痕能够同时抛掉。有机空心球能够降低精磨层的强度和硬度，有助于柔性抛光。

把粗磨层和精磨层按照压制成的直径用金属胶粘接到砂轮基体上，为了保证在工作时能够及时排出磨屑和冷却液，从而使砂轮更加锋利，在顺时针方向开6-12道槽。

本发明的有益效果：

1、本发明把粗磨和精抛两道工序集中到一个砂轮上，一个砂轮同时对液晶玻璃进行倒角去除余量和抛光，能够高效率进行加工。

2、本发明粗磨选用的镀铜多晶金刚石，具有多点切削作用，且具有很好的把持力，即同时具有锋利性和高效磨削能力，配合所述的结合剂，以及结合剂内部空隙结构，最终形成的砂轮结构，能够使砂轮的切削效率达到1000mm/min。

3、本发明精磨砂轮选用的结合剂不仅有机空心球，能够很好的降低结合剂的强度，使结合剂具有一定的韧性，配合球状石墨等能够达到很好的抛光效果，能够去除粗磨留下的微小纹路和崩口，使最终良率（良率是指合格品没有任何技术缺陷，技术要求都能够达标，磨出的每一件产品都能达到技术要求）达到100%。

附图说明

图1是实施例3粗磨层的sem图像；

图2是实施例3精磨层的sem图像；从图1、图2可以看出砂轮磨削层内部结合剂中间存在空穴，此空穴是由于空心球的使用形成的，此结构既能提高砂轮的自锐性，又能最大限度的容纳磨屑，使砂轮能够高效的进行磨削，不至于由于磨屑的脱落糊在磨削层表面而对工件产生划伤；

图3是本发明制得的砂轮的结构示意图；

图4是图3的右视图，图中，1为砂轮基体，2为粗磨层，3为精磨层，4为槽，d1为粗磨层直径，d1取值范围为75mm-125mm；d2为精磨层直径，d2取值范围为65mm-115mm；x为粗磨层和精磨层环宽，x取值范围为3mm-15mm；为砂轮层高度，h取值范围为5mm-25mm，α为槽与通过槽靠里一端法线的夹角。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

下述实施例改性有机硅树脂为湖北新四海化工股份有限公司生产的环氧改性有机硅树脂，型号023-4，环氧值0.02~0.08。所述有机空心球为有机氧化硅空心球。粗磨层金刚石选用镀铜的多晶金刚石，金刚石为镀镍金刚石，购自河南飞孟金刚石工业有限公司，粒度可以选择80目，100目，120目，140目，180目，200目等。精磨层磨料为rvd金刚石和黑碳化硅按体积比（2~3）︰1混合而成，两者粒度可以为240目，320目，400目，600目，800目，1000目等。sn-cu合金粉和ag-ni合金粉均为市售产品。

实施例1

一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮的制备方法，包括如下步骤：

（1）粗磨层结合剂配置：所述结合剂由10wt%的sn-cu合金粉（sn和cu质量比34.5︰65.5），以及80wt%的ag-ni合金粉（ag和ni质量比为37︰63），10wt%的石蜡组成。按比例称取结合剂各原料，混匀，再按照金刚石和结合剂质量比1:5称量好80目金刚石和混匀后的结合剂。把金刚石和结合剂的混合料与无水乙醇按照1:8的质量比混合，搅拌30分钟，搅拌速度为1200rpm/min，最后放在90℃的烘箱中4小时烘干，并过140目筛得到混合料。

（2）把步骤（1）混合料放入相应尺寸的石墨模具，在2mpa的压力下，经过45℃保温30min、200℃保温20min、400℃保温15min、650℃保温20min，压制成粗磨层。

（3）精磨层混料：按照质量分数为30%的改性有机硅树脂、40%的球状石墨及30%的有机空心球称量好，混匀，得到粘接剂。选取磨料（rvd金刚石和黑碳化硅按体积比3︰1混匀，两者均为240目）和粘接剂按照质量比1:5的比例称量好，放入气流筛分机中，风速调到5m/min，风向与筛网方向偏向30°，电辅温度为45℃，筛网为120目，开启程序，运行两个行程，得到均匀的混合料。

（4）把混合料放入铸铁模具，在10mpa的压力下，250℃的温度下，保持30min后压制成精磨层。

（5）把粗磨层和精磨层按照压制成的直径粘接到砂轮基体上，为了保证在磨削时能够及时排除磨屑，不至于阻塞砂轮，且使砂轮达到很好的冷却效果，更加锋利，如图3和图4所示，在顺时针方向开6-12道槽4，槽4宽2mm-8mm，槽4深5mm-25mm，斜度为30-60°（槽4与通过槽靠里一端法线的夹角α为30-60°，下同），即得到一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮，该砂轮由砂轮基体1、粘接于砂轮基体1上的粗磨层2和精磨层3组成，粗磨层2位于精磨层3的外围，粗磨层2直径为d1，d1取值范围为75mm-125mm；精磨层3直径为d2，d2取值范围为65mm-115mm；粗磨层2和精磨层3环宽为x，x取值范围为3mm-15mm；砂轮层高度为h，h取值范围为5mm-25mm；粗磨层2所形成的环和精磨层3所形成的环单边间隔距离为3mm-8mm。

实施例2

一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮的制备方法，包括如下步骤：

（1）粗磨层结合剂配置：所述结合剂由30wt%的sn-cu合金粉（sn和cu质量比为42:58），以及60wt%的ag-ni合金粉（ag和ni质量比为22:78），10wt%的石蜡组成。按比例称取结合剂各原料，混匀，再按照金刚石和结合剂质量比1:10称量好120目金刚石和混匀后的结合剂。把金刚石和结合剂放入把金刚石和结合剂的混合料与无水乙醇按照1:9的质量比混合无水乙醇中，搅拌50分钟，搅拌速度为1200rpm/min，最后放在120℃的烘箱中2小时烘干，并过筛140目得到混合料。

（2）把步骤（1）混合料放入相应尺寸的石墨模具，在10mpa的压力下，经过45℃保温30min、200℃保温20min、400℃保温15min、650℃保温20min，压制成粗磨层。

（3）精磨层混料：按照质量分数为50%的改性有机硅树脂以及20%的球状石墨及30%的有机空心球称量好，混匀，得到粘接剂。400目磨料（rvd金刚石和黑碳化硅按体积比2︰1混匀，两者均为400目）和粘接剂按照质量比1:15的比例称量好，放入气流筛分机中，风速调到5m/min，风向与筛网方向偏向30°，电辅温度为45℃，筛网为120目，开启程序，运行两个行程，得到均匀的混合料。

（4）把混合料放入铸铁模具，在2mpa的压力下，250℃的温度下，保持150min后压制成精磨层。

（5）把粗磨层和精磨层按照压制成的直径粘接到砂轮基体上，为了保证在磨削时能够及时排除磨屑，不至于阻塞砂轮，且使砂轮达到很好的冷却效果，更加锋利，如图3和图4所示，在顺时针方向开6-12道槽4，槽4宽2mm-8mm，槽4深5mm-25mm，斜度为30-60°（槽4与通过槽靠里一端法线的夹角α为30-60°，下同），即得到一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮，该砂轮由砂轮基体1、粘接于砂轮基体1上的粗磨层2和精磨层3组成，粗磨层2位于精磨层3的外围，粗磨层2直径为d1，d1取值范围为75mm-125mm；精磨层3直径为d2，d2取值范围为65mm-115mm；粗磨层2和精磨层3环宽为x，x取值范围为3mm-15mm；砂轮层高度为h，h取值范围为5mm-25mm；粗磨层2所形成的环和精磨层3所形成的环单边间隔距离为3mm-8mm。

实施例3

一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮的制备方法，包括如下步骤：

（1）粗磨层结合剂配置：所述结合剂由15wt%的sn-cu合金粉（sn和cu质量比为33:67），以及60wt%的ag-ni合金粉（ag-ni质量比为20:80），25wt%的石蜡组成。按比例称取结合剂各原料，混匀，再按照140目金刚石和结合剂质量比1:8称量好金刚石和混匀后的结合剂。把金刚石和结合剂放入无水乙醇中，搅拌40分钟，搅拌速度为1200rpm/min，最后放在100℃的烘箱中3小时烘干，并过筛120目得到混合料。

（2）把混合料放入相应尺寸的石墨模具，在6mpa的压力下，45℃保温30min、200℃保温20min、400℃保温15min、650℃保温20min，压制成粗磨层，sem图见图1。

（3）精磨层混料：按照质量分数为50%的耐高温改性有机硅树脂以及40%的球状石墨及10wt%的有机空心球称量好，混匀，得到粘接剂。600目磨料（由rvd金刚石和黑碳化硅按体积比2︰1混匀，两者均为600目）和粘接剂按照质量比1:10的比例称量好，放入气流筛分机中，风速调到5m/min，风向与筛网方向偏向30°，电辅温度为45℃，筛网为120目。开启程序，运行两个行程，得到均匀的树脂金刚石混合料。

（4）把树脂金刚石混合料放入铸铁模具，在6mpa的压力下，250℃的温度下，保持100min后压制成精磨层，sem图见图2。

（5）把粗磨层和精磨层按照压制成的直径粘接到砂轮基体上，为了保证在磨削时能够及时排除磨屑，不至于阻塞砂轮，且使砂轮达到很好的冷却效果，更加锋利，如图3和图4所示，在顺时针方向开6-12道槽4，槽4宽2mm-8mm，槽4深5mm-25mm，斜度为30-60°（槽4与通过槽靠里一端法线的夹角α为30-60°，下同），即得到一种应用于液晶玻璃倒角的砂轮，该砂轮由砂轮基体1、粘接于砂轮基体1上的粗磨层2和精磨层3组成，粗磨层2位于精磨层3的外围，粗磨层2直径为d1，d1取值范围为75mm-125mm；精磨层3直径为d2，d2取值范围为65mm-115mm；粗磨层2和精磨层3环宽为x，x取值范围为3mm-15mm；砂轮层高度为h，h取值范围为5mm-25mm；粗磨层2所形成的环和精磨层3所形成的环单边间隔距离为3mm-8mm。

采用本发明制备所得应用于液晶玻璃倒角的砂轮磨削工件表面能够达到要求，磨削时的具体工艺参数和磨削效果具体见表1。表中可以看出：应用本发明的砂轮在转速1200rpm，工件磨削余量为0.1mm，冷却液ph为7.5等加工参数的条件下，磨削了1000个工件，通过检测工件崩口＜10μm，良率达到了100%，切削效率达到1000mm/min。

表1实施例3制得的应用于液晶玻璃倒角的砂轮磨削实验数据

最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。