码盘制造工艺
磨边与倒角：码盘边缘决定它能用多久
玻璃很少因为“不够硬”而坏，绝大多数是从边缘的微小裂纹开始的。本文用裂纹尖端应力集中的原理说明边缘微裂纹为什么危险、为什么会慢慢长大，磨边和倒角起什么作用，以及怎样检查码盘的边缘质量。
一片玻璃码盘装进编码器，出厂测试一切正常，用了一段时间却裂了。拆开一看，裂纹往往是从外圆或内孔的边缘开始的。玻璃本身并不脆弱，脆弱的是它边缘上那些肉眼看不见的微裂纹。
玻璃为什么会从边缘坏起
玻璃耐压不耐拉。受拉时，表面上一条细小的裂纹就像一个“放大器”：裂纹尖端的应力比周围大得多。断裂力学用应力强度因子来描述它：
K ∝ σ × √a（σ 为拉应力，a 为裂纹深度）
K 一旦超过材料的临界值，裂纹就会瞬间穿过整片玻璃。由这个关系可以算出：裂纹深度变成 4 倍，玻璃能承受的拉应力就降为一半。
切割之后，边缘恰恰是裂纹最多、最深的地方：激光切口有热影响区，机械加工有崩口和划痕。所以玻璃件的强度，很大程度上由边缘决定。
裂纹会慢慢长大
更麻烦的是，裂纹不一定当场断开，而是会“慢慢长”。玻璃在受拉的同时接触空气里的水汽，裂纹尖端会发生应力腐蚀，一点点向里延伸。码盘在使用中会反复受力：装配时的压紧和胶的收缩、开机停机的温度变化、设备的振动。每受一次拉，深裂纹就长一点，裂纹越深长得越快，直到某一次达到临界深度，突然断开（见图1左）。
浅的裂纹尖端应力小，低于扩展的门槛，就基本不动（见图1右）。这就是磨边的意义：不是让边缘“好看”，而是把深裂纹去掉。
磨边和倒角做什么
- 磨边：用磨轮把切口表面的损伤层磨掉，深的微裂纹随之去除，只留下很浅、很均匀的磨痕。
- 倒角：把边缘的直角磨成小斜面或圆弧（见图2）。尖角最容易在搬运和装配时磕崩，崩下来的玻璃碎屑还可能划伤图形面，或者落进编码器的光路里。
内孔边缘同样要处理，而且往往更关键。码盘粘在轮毂上，温度变化时两者胀缩不一样，应力集中在内孔边缘。举个例子：硼硅玻璃约 3.3 × 10⁻⁶/K，铝合金约 23 × 10⁻⁶/K，温升 60 K 时，在半径 4 mm 的内孔处，两者的胀量相差约 (23 − 3.3) × 10⁻⁶ × 60 × 4 mm ≈ 4.7 μm。这部分差值要靠胶层和玻璃自身去承受，内孔边缘有裂纹就很危险。
怎样检查边缘质量
边缘检查可以按下面的清单做：
- 崩口：显微镜下沿外圆、内孔各看一圈，记下最大崩口沿边缘的长度和向内的深度，与图纸允许值比较。
- 裂纹：用侧光或暗场照明，裂纹会发亮，比明场容易看出来。
- 倒角：宽度是否在要求范围内，一圈是否均匀，有没有漏倒的地方。
- 残余应力：把码盘放在两片正交的偏振片之间，有应力的区域会显出亮纹，可用来发现切割或磨边带来的应力。
- 清洁：磨边后的粉末要彻底洗掉，不能留在图形面上。
采购时，建议在图纸上写明崩边允许尺寸、倒角要求和检查方法，双方按同一把“尺子”验收。
小结
玻璃码盘的强度主要取决于边缘。深裂纹在反复受拉时会慢慢长大，最终导致断裂；磨边去掉损伤层，倒角消除易崩的尖角。外圆和内孔都要处理好、检查好，码盘才能经得起装配和长期使用。
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