碼盤製造製程
磨邊與倒角：碼盤邊緣決定它能用多久
玻璃很少因為“不夠硬”而壞，絕大多數是從邊緣的微小裂紋開始的。本文用裂紋尖端應力集中的原理說明邊緣微裂紋為什麼危險、為什麼會慢慢長大，磨邊和倒角起什麼作用，以及怎樣檢查碼盤的邊緣質量。
一片玻璃碼盤裝進編碼器，出廠測試一切正常，用了一段時間卻裂了。拆開一看，裂紋往往是從外圓或內孔的邊緣開始的。玻璃本身並不脆弱，脆弱的是它邊緣上那些肉眼看不見的微裂紋。
玻璃為什麼會從邊緣壞起
玻璃耐壓不耐拉。受拉時，表面上一條細小的裂紋就像一個“放大器”：裂紋尖端的應力比周圍大得多。斷裂力學用應力強度因子來描述它：
K ∝ σ × √a（σ 為拉應力，a 為裂紋深度）
K 一旦超過材料的臨界值，裂紋就會瞬間穿過整片玻璃。由這個關係可以算出：裂紋深度變成 4 倍，玻璃能承受的拉應力就降為一半。
切割之後，邊緣恰恰是裂紋最多、最深的地方：雷射切口有熱影響區，機械加工有崩口和劃痕。所以玻璃件的強度，很大程度上由邊緣決定。
裂紋會慢慢長大
更麻煩的是，裂紋不一定當場斷開，而是會“慢慢長”。玻璃在受拉的同時接觸空氣裡的水汽，裂紋尖端會發生應力腐蝕，一點點向裡延伸。碼盤在使用中會反覆受力：裝配時的壓緊和膠的收縮、開機停機的溫度變化、裝置的振動。每受一次拉，深裂紋就長一點，裂紋越深長得越快，直到某一次達到臨界深度，突然斷開（見圖1左）。
淺的裂紋尖端應力小，低於擴充套件的門檻，就基本不動（見圖1右）。這就是磨邊的意義：不是讓邊緣“好看”，而是把深裂紋去掉。
磨邊和倒角做什麼
- 磨邊：用磨輪把切口表面的損傷層磨掉，深的微裂紋隨之去除，只留下很淺、很均勻的磨痕。
- 倒角：把邊緣的直角磨成小斜面或圓弧（見圖2）。尖角最容易在搬運和裝配時磕崩，崩下來的玻璃碎屑還可能劃傷圖形面，或者落進編碼器的光路里。
內孔邊緣同樣要處理，而且往往更關鍵。碼盤粘在輪轂上，溫度變化時兩者脹縮不一樣，應力集中在內孔邊緣。舉個例子：硼矽玻璃約 3.3 × 10⁻⁶/K，鋁合金約 23 × 10⁻⁶/K，溫升 60 K 時，在半徑 4 mm 的內孔處，兩者的脹量相差約 (23 − 3.3) × 10⁻⁶ × 60 × 4 mm ≈ 4.7 μm。這部分差值要靠膠層和玻璃自身去承受，內孔邊緣有裂紋就很危險。
怎樣檢查邊緣質量
邊緣檢查可以按下面的清單做：
- 崩口：顯微鏡下沿外圓、內孔各看一圈，記下最大崩口沿邊緣的長度和向內的深度，與圖紙允許值比較。
- 裂紋：用側光或暗場照明，裂紋會發亮，比明場容易看出來。
- 倒角：寬度是否在要求範圍內，一圈是否均勻，有沒有漏倒的地方。
- 殘餘應力：把碼盤放在兩片正交的偏振片之間，有應力的區域會顯出亮紋，可用來發現切割或磨邊帶來的應力。
- 清潔：磨邊後的粉末要徹底洗掉，不能留在圖形面上。
採購時，建議在圖紙上寫明崩邊允許尺寸、倒角要求和檢查方法，雙方按同一把“尺子”驗收。
小結
玻璃碼盤的強度主要取決於邊緣。深裂紋在反覆受拉時會慢慢長大，最終導致斷裂；磨邊去掉損傷層，倒角消除易崩的尖角。外圓和內孔都要處理好、檢查好，碼盤才能經得起裝配和長期使用。
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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