機(jī)械拋光是傳統(tǒng)的拋光方法,機(jī)械拋光的操作是在類似研磨機(jī)的拋光機(jī)上進(jìn)行,玻璃的機(jī)械拋光是指用低速旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)彈性或黏彈性材料跑光盤,或高速旋轉(zhuǎn)的低彈性材料拋光盤,通過添加拋光劑,獲得具有一定研磨性質(zhì)的光滑表面的加工方法。拋光時借助拋光材料使制品表面拋光,常見的拋光材料有木輪、棕輪、毛氈等。
玻璃的機(jī)械拋光機(jī)理,一般都認(rèn)為是磨料對玻璃的機(jī)械作用,拋光不過是比湮沒更細(xì)而已,在拋光材料的作用下,發(fā)生了分子過程。
玻璃的拋光效率是以單位時間內(nèi)玻璃的拋光量來表示的,它與研磨玻璃的表面質(zhì)量、拋光盤的壓力和轉(zhuǎn)速、拋光粉的消耗量、介質(zhì)的特性、玻璃表面的溫度和環(huán)境溫度、加速劑的使用、玻璃成分、跑光盤的材質(zhì)等有關(guān)。
拋光使用的磨粒是1um以下的微細(xì)磨粒。拋光加工模型如圖所示。
常用的拋光粉有氧化鐵、長石粉、硅藻土、氧化鈰粉、氧化鈦粉、氧化釷粉等。對拋光粉的要求是必須具有較高的拋光能力,不能含有硬度大、顆粒大的雜質(zhì),以免在玻璃拋光過程中使玻璃表面劃傷。各種拋光材料及性能見表。
采用化學(xué)侵蝕拋光玻璃時,除使用氫氟酸外,還要加入能使侵蝕生成物溶解的添加物。一般采用硫酸,硫酸具有酸性強(qiáng)、沸點高、不易揮發(fā)、室溫下比較穩(wěn)定等特點,故通常將硫酸加入氫氟酸中配成拋光液。另外,因氫氟酸易揮發(fā)。侵蝕性強(qiáng),故需要在密閉條件下進(jìn)行拋光,同時要對拋光過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水進(jìn)行嚴(yán)格的處理。
影響化學(xué)拋光的因素如下。
1、玻璃的成分 一般情況下鈉鈣硅玻璃拋光比較困難,效果較差,含鉛玻璃化學(xué)拋光效果較好。
2、拋光液的成分 特別是拋光液中氫氟酸和硫酸的比例構(gòu)成,要根據(jù)玻璃的成分進(jìn)行調(diào)整。一般的鉛晶質(zhì)玻璃配方中:7%~10.5%的氫氟酸和58%~65%的硫酸。對鈉鈣硅玻璃來說,水、氫氟酸、硫酸的體積比例為1:(1.62~2):(2.76~3)。
3、拋光溫度 溫度過低則反應(yīng)慢,溫度過高反映劇烈,一般以40~50℃為宜。
4、處理時間 處理時間短,拋光作用不完全,處理時間長則玻璃表面會有鹽類沉積物,因此具體的拋光時間,應(yīng)依據(jù)拋光液的配比、處理溫度等來決定。一般情況下采用短時間多次拋光的方法來處理,每次處理時間在6~15s左右,處理次數(shù)不超過10次,若處理次數(shù)過多易在表面形成波紋等缺陷;每次酸處理完后都應(yīng)將玻璃表面用水沖洗以去掉沉淀的鹽類。
化學(xué)機(jī)械拋光,1965年Walsh和Herzog首次提出了化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù),之后逐漸被應(yīng)用。拋光時,旋轉(zhuǎn)的工件以一定的壓力施于隨工作臺儀一起旋轉(zhuǎn)的拋光墊上,而由亞微米或納米磨料和化學(xué)溶液組成的拋光液在工件與拋光墊之間流動,并在工件表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),工件表面形成的化學(xué)反應(yīng)物由磨料的機(jī)械摩擦作用去除。在化學(xué)成膜與機(jī)械成膜的交替過程中,通過化學(xué)與機(jī)械的共同作用從工件表面去除極薄的一層材料,最終實現(xiàn)超精密表面加工。兩個過程的快慢綜合和一致性影響著工件的拋光速度和拋光質(zhì)量。拋光速度主要由這兩個過程中速度較慢的過程所控制。因此,要實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的拋光,必須使化學(xué)作用過程與機(jī)械作用過程進(jìn)行良好的匹配。如果化學(xué)腐蝕作用大于機(jī)械磨削作用則在拋光面表面產(chǎn)生腐蝕坑、橘皮狀波紋;如果機(jī)械磨削作用大于化學(xué)腐蝕作用則在拋光表面產(chǎn)生高損傷層和劃倒。
化學(xué)機(jī)械拋光利用氫氟酸溶液的化學(xué)腐蝕作用與機(jī)械拋光結(jié)合,使玻璃表面達(dá)到光滑。這在實質(zhì)上有別于酸拋光(化學(xué)拋光)。在酸液中還添加一些時鹽類溶解或使鹽類緩慢溶解成細(xì)微粒的物質(zhì),如有的加NH4F和NH4HF2,有的加有機(jī)物如異戊基乙酸鹽和甘油,也有的添加一些氧化劑。用磨盤和拋光劑使玻璃表面凸出的部位機(jī)械拋光,同時玻璃又受到拋光劑中酸液的腐蝕,如此反復(fù),直到玻璃變平滑。這是一種高效拋光法,但僅適用于平板玻璃和形狀簡單、表面無花紋的制品。
平板玻璃精細(xì)拋光機(jī)如圖所示,主要用于STN-LCD、TFT-LCD玻璃幾片或其他玻璃及硬脆材料的單面高精度、高效率拋光。主要特點:拋光盤、搖臂、拋光頭的驅(qū)動電機(jī)均采用變頻器調(diào)速,可實現(xiàn)緩啟動、定點停車;拋光液由上盤兩側(cè)及下盤中心通過電泵循環(huán)加注,滿足了拋光的工藝要求;壓力采用氣動三段加壓(反壓、自重、正壓);本機(jī)的跑光盤由主電機(jī)通過渦輪蝸桿減速器驅(qū)動,主軸采用交叉滾子軸承,支撐剛度穩(wěn)定、可靠;搖臂移動采用龍門式平行移動(滾動導(dǎo)軌副),滾動絲杠副由電機(jī)驅(qū)動,壓力均勻,速度穩(wěn)定;拋光頭的翻轉(zhuǎn)方式采用恒力矩翻轉(zhuǎn),極限位置機(jī)械鎖定,保證了運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和操作的安全性;電控方面采用可編程控制器(PLC)控制,可根據(jù)用戶要求設(shè)定運行程序;可實現(xiàn)動態(tài)接觸啟動。
主要技術(shù)參數(shù)如下:
跑光盤直徑:φ800~2000mm
拋光頭直徑:φ600~1800mm
搖臂移動幅度:±300mm
拋光頭相對跑光盤偏心量:0~120mm
拋光工件最小厚度:0.40mm
下拋光盤轉(zhuǎn)速:0~100r/mim
搖臂移動速度:0~150mm/s
拋光頭升降行程:60mm
拋光頭翻轉(zhuǎn)角度:90°
精密指標(biāo)如下:
拋光盤平面度:0.02mm
拋光盤端面跳動公差:0.06mm
拋光頭平面度:0.02mm
噪聲指標(biāo):≤70dB(A)
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