液晶基板玻璃切割工艺分析及优化措施

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1、液晶基板玻璃切割工艺分析及优化措施周波ZHOUBo（东旭集团有限公司，石家庄050021）（TUNGHSUGroup，Shijiazhuang050021，China）摘要：本文结合液晶基板玻璃加工的特点，以及对切割品质的判断依据，分析了切割的原理，并对常见的三种刀轮作出了对比。文中结合生产实际经验，提出了刀轮压力精密调整以及掰断分步进行两项优化措施。经实际检验，很好的改善了切割品质，提高了良品率。Abstract：Basedonthecharacteristicsofliquidcrystalsubstrateglassprocessingandthejud

2、gmentbasisofthequalityofthecutting，thispaperanalyzestheprincipleofcutting，andparesthethreemoncutterakestheoptimizationmeasuresofcutterentandsnappinginstep.Throughthepracticaltest，itimprovesthecuttingqualitym以下）基板玻璃时，面临破损、裂纹率高，玻璃碎屑和玻璃粉尘量大等难题。因此，有必要对其进行一定的工艺优化，使其满足加工生产超薄液晶基板玻璃的需要。1切割的

3、原理根据脆性材料断裂的微裂纹理论，脆性材料的断裂可以分为两个过程：第一是微裂纹的产生，第二是微裂纹的扩展至玻璃自动断裂。当断裂深度大于玻璃的断裂临界长度时，就会迅速扩展使材料断裂。如图1所示，在刀轮压力的作用下，刀轮切入基板玻璃一定的深度。此时，由伺服机构带动刀头在基板玻璃上作直线运动，划出一道凹痕。基板玻璃属于脆性材料，在划出凹痕后，微裂纹会沿深度方向自动扩展。在机械掰断的作用下，扩展的速度会加快。最终，扩展至超过临界长度时，基板玻璃断裂，完成切割过程。2三种刀轮的应用比较目前，市场上常见的刀轮有钻石刀轮、合金刀轮和齿形刀轮三种。①早期使用钻石刀轮切割基板玻

4、璃。由于成本过高，后发明出超硬合金材料代替钻石；②合金刀轮可以很好地完成划线切割动作，但存在刀轮边缘过于光滑，抓地力不足容易划刀。因此在刀轮边缘增加齿痕，以增加刀轮的抓地力；③随着刻齿技术的发展，齿形刀产生了，引入了工业烧结钻石作为刀轮的材料。合金刀轮是使用最为普遍的一种刀轮，具有成本低、效果好等有点，有多种角度、直径可供选择。齿形刀在划线同时，可辅助形成一定的裂深，具有寿命长（可达合金刀轮10倍以上）的优点，但成本非常高昂。3优化改进措施在我们实际的应用中，通过大量的实验验证，总结出较为有效的改善措施如下：3.1刀压的精密调整从切割的原理可以看出，刀轮的压力

5、与刀轮切入基板玻璃的深度密切相关。不同刀轮角度所需要的压力是不一样的。另外，基板玻璃表面温度不同时，硬度也不一样。因此，在切割机上，刀轮切入基板玻璃的压力是需要设计一套精密调整机构的。我们采取的是精密调压阀加低摩擦气缸来实现。实际生产中，要根据不同的基板玻璃厚度，以及基板玻璃到达切割机时的温度来调整压力，提高良品率。3.2掰断分步进行由切割的原理分析，我们知道，基板玻璃的断裂，并不是刀轮直接将其切断。而是刀轮在基板玻璃表面划出一个凹痕后，在基板玻璃内应力的作用下，形成自然裂深后，再施加一个掰断力矩将其断裂。实际上，如果采用高渗透刀轮，即在划出凹痕后，可形成很深

6、的自然裂深，此种情况，即使没有机械掰断力矩，将基板玻璃静置一段时间，也可自然断裂。我们分析得出结论，如果掰断进行的过早，自然裂深尚未形成，掰断的力矩强加在凹痕上，使得基板玻璃在剪切应力的作用下裂开。这是粉尘大量产生，以及边部裂纹、破损产生的主因之一。因此，为改善切割品质，必须使基板玻璃自然裂开而非机械断裂。然而，随着基板玻璃生产速率的提升，单纯的增加划痕后和掰断之间的延时，是不能满足要求的。必须加快自然裂深的形成。我们优化了原掰断机构，主要是优化了原掰断机构的控制气路。原掰断机构由气缸（1）驱动，该气缸经由调压阀和电磁阀控制。掰断的过程仅有一个气压。优化后的控

7、制气路，增加了一个精密减压阀（7）和一个电磁阀（5）。精密减压阀调节在一个较小的压力，该压力下，气缸的输出力不足以掰断基板玻璃。但可以在基板玻璃上施加一个掰断力矩，在此掰断力矩的作用下，刀轮的划痕处形成应力集中，裂深的形成加快。力矩施加一定时间后，电磁阀（5）切换至由调压阀（8）调节的正常压力值，更大的掰断力矩将基板玻璃断开，完成切割。（图2）4实践结果经过上述改进优化后，在加强洁净管控、操作人员培训等措施的配合下，基板玻璃切割品质有较大改善。首先，基板玻璃切割后破损、裂纹明显降低切割良品率大幅提升。对单纯切割工艺统计，因破损、裂纹造成的损失由8%降至1%以下

8、。在操作人员熟练且不发生误操作或其它偶