雷射切割：玻璃碼盤為什麼不用刀具來切

玻璃碼盤要從整板上切出外圓和內孔，而且要和刻線同心。刀輪劃片只擅長直線，磨削又有接觸力和崩邊。本文講雷射切玻璃的基本原理，它在任意輪廓、同心度和無接觸方面的優勢，以及熱影響和後處理。

微影做完後，碼盤圖形還在一整塊玻璃板上。接下來要把它切成一片片圓盤：外面一個外圓，中間一個裝軸的內孔。切窗玻璃用一把刀輪就夠了，為什麼碼盤要用雷射？

機械方法難在哪裡

玻璃又硬又脆，常見的機械加工方式各有侷限：

• 刀輪劃片：先在表面劃一道淺痕，再掰斷。直線很好掰，封閉的圓就很難掰，內孔幾乎做不了。
• 金剛石磨削、套孔：能做圓和孔，但刀具要壓在玻璃上，接觸力和振動容易造成崩邊和微裂紋；刀具會磨損，尺寸會慢慢漂；冷卻液和碎屑還可能沾汙圖形面。

對一片只有幾十毫米大、表面有精細刻線的碼盤來說，這些問題都不小。

雷射怎樣切玻璃

雷射切玻璃靠的是讓玻璃在很窄的一條線上吸收能量，通用的思路有兩種：

• 熱應力分離：用玻璃能強烈吸收的長波長雷射（如 CO₂ 雷射）沿軌跡加熱，區域性產生熱應力，讓玻璃沿預定路線裂開。
• 超短脈衝加工：普通玻璃對很多波長是透明的，但把皮秒、飛秒級的超短脈衝聚焦到玻璃內部，焦點處會發生非線性吸收，沿軌跡形成一條改性帶，再分離。

具體用哪種、引數怎麼定，要看玻璃種類、厚度和邊緣要求。

優勢一：一次定位，切得同心

這是碼盤最看重的一點。見圖1，切割前先用相機識別圖形上的對心圈或標記，算出圖形中心，然後以這個中心為基準，在同一次裝夾裡切內孔、切外圓。一種做法是先切內孔、再切外圓，這樣切內孔時碼盤還連在整板上，不會移動。

為什麼同心這麼重要？如果客戶用內孔或外圓來定位裝配，切偏的量 e 會直接變成偏心，帶來每轉一個週期的正弦誤差，幅值約為 e ÷ r：

即使客戶裝配時用顯微鏡按對心圈找正，外圓和內孔切得同心，配合間隙也更均勻，找正更省事。

優勢二：輪廓隨意，沒有接觸力

雷射走什麼軌跡由程式決定。外圓、內孔、缺口、平邊、異形孔都能切，換一款碼盤只要換程式，不用做專門的刀具。加工時沒有刀具壓在玻璃上，也就沒有夾緊變形、刀具磨損和冷卻液汙染，對薄玻璃尤其友好。

代價：熱影響和後處理

雷射也不是沒有副作用。切口附近會有一圈受熱影響的區域，可能留下微裂紋、殘餘應力和少量碎屑。所以：

1. 圖形要和切割線留出安全距離；
2. 切割引數要按材料調好，並用首件檢查邊緣；
3. 切完還要磨邊倒角，把切口的微裂紋磨掉；
4. 再清洗，去掉碎屑和粉塵。

磨邊倒角為什麼關係到碼盤能用多久，會在下一篇單獨講。

小結

玻璃碼盤不用刀具切，主要是因為雷射能在一次定位裡以圖形中心為基準切出內孔和外圓，而且沒有接觸力、輪廓不受限制。代價是切口有熱影響，需要磨邊和清洗來收尾。讀數半徑越小，對切割同心度的要求越高。

延伸閱讀：ENC7 編碼器碼盤生產廠家（中文首頁） · 碼盤技術文庫

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