一种保压式超声辅助光整加工装置及其加工方法与流程

本发明涉及特种加工技术领域，更具体地，涉及一种保压式超声辅助光整加工装置及其加工方法。

背景技术：

当前对陶瓷进行加工，主要采用复频超声加工以及激光加工的方式。复频超声加工方法原理是：复频超声加工装置沿横向和纵向移动，用以加工不同位置的孔，工作平台沿垂直方向做微量进给，以保证加工过程的平稳进行，同时变幅杆驱使钻头做纵向超声振动，在振动冲击作用下达到去除材料的目的，完成加工过程。为了能提高加工效率，在变幅杆与钻头之间引入一个自由质量块，加入自由质量块后振子振动频率得到提升，加工效率有所上升。但其加工范围面比较小，对于手机面盖这种大范围的光整效果粗糙精度不够。激光加工：首先用激光将陶瓷材料加热到1000℃以上,使其软化(激光强度及加热部位均需精确控制,加热的部位仅限于材料上很小的一个部位)；然后再将炽热的陶瓷材料移到超硬硼化材料制成的车床上进行加工。激光加工虽然可以极大地提高陶瓷加工的效率，但是却依赖于材料的导电性，会产生热物理作用，并且加工后会破坏工件的表面组织，甚至会出现局部碳化烧焦等现象影响加工质量。上述两种对陶瓷加工的方式均存在着待加工件表面质量问题。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术中对陶瓷材料进行加工时，存在待加工面质量差的问题，提供一种保压式超声辅助光整加工装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种保压式超声辅助光整加工装置，包括具有密闭型腔的型腔装置、振子装置、向所述密闭型腔输送磨削液的输液系统以及具有保压功能的保压装置；所述振子装置上设置有与待加工件相匹配的工具头位于所述密闭型腔中，所述密闭型腔中设有输液系统输送的磨削液。

优选地，所述输液系统包括箱体、连通所述箱体的液压泵、连通液压泵与密闭型腔的入液管，所述入液管上设置有第一球阀。

优选地，所述密闭型腔与所述箱体之间连通有出液管，所述出液管上设置有第二球阀。

优选地，所述型腔装置包括型腔上盖板、型腔下盖板，所述型腔上盖板与所述型腔上盖板配合时内部形成所述密闭型腔。

优选地，所述密闭型腔中设置有型腔密封板，所述工具头以及磨削液均位于所述型腔密封板中。

优选地，所述密闭型腔中设置有用于固定待加工件的密闭槽，所述密闭槽中设置有用于入液管连通密闭型腔的入液口、用于出液管连通密闭型腔的出液口。

优选地，所述振动装置包括设于安装板上的振子、设于所述型腔上盖板上并与所述安装板固定连接的导杆、设于型腔上盖板的通孔中并用于振子上下移动时导向的导轮。

优选地，所述的保压装置为设于所述振子装置上的音圈电机。

优选地，所述保压装置为静压弹力装置，所述静压弹力装置包括下底座、导柱、以及套设在导柱上的弹簧结构，所述弹簧结构的一端与型腔下盖板的下端面固定相连，弹簧结构的另一端与下底座固定相连；所述导柱的一端与所述下底座固定相连，所述导柱的另一端伸入至设于所述型腔下盖板下端面上的安装孔中。

本发明另一方面提供一种保压式超声辅助光整加工装置的加工方法，包括如下步骤：

s1、将待加工件放入至密闭型腔中进行固定，关闭型腔装置；

s2、设定振子装置与待加工件之间的间隙，保证磨削液能恰好从中间穿过，且能顺利流通；

s3、检查密闭性，液压泵加工，观察输液系统的入液口与出液口压力是否一致，是否有漏气、堵塞的情况；

s4、打开电源启动振动装置同时打开液压泵输入磨削液磨削加工；

s5、实时监控压力大小并对液压泵处做冷却处理。

本发明与现有技术相比，本发明提出保压式超声辅助光整加工装置，本装置在对陶瓷材料的待加工件进行加工时，工具头与待加工件大小相匹配，能够改善超声加工范围小的缺点；利用振子装置带来的纵向振动，再利用输液系统对密闭型腔的加工空间的磨削液充分搅拌，在磨料磨削液的配合条件下对待加工件的表面进行磨削加工，引发超声磨削去除待加工件表面刀痕，在保压的情况下，磨削液混合均匀，振子装置振动磨削效率高，加工时间短，工序简单，保证了待加工件的表面精度和均匀性，并且提高加工效率和成本。

附图说明

图1为保压式超声辅助光整加工装置的实施例1结构示意图；

图2为保压式超声辅助光整加工装置的实施例2结构示意图；

图3为保压式超声辅助光整加工装置的实施例1中导柱与型腔下盖板的连接关系结构图；

图4为工具头的结构示意图；

图5为超声加工区域局部俯视图；

图6保压式超声辅助光整加工装置的实施例1在加工过程中加工时间与加工间隙关系图；

图7保压式超声辅助光整加工装置的实施例2在加工过程中加工时间与加工间隙关系图；

附图中，1-液压泵、2-入液管、3-第一球阀、4-导杆、5-导轮、6-法兰盘、7-振子、8-螺钉、9-出液管、10-安装板、12-型腔上盖板、13-密闭型腔、14-工具头、15-型腔密封板、16-磨料悬浮液、17-待加工件、18-型腔下盖板、19-弹簧结构、20-下底座、11-第二球阀、22-入液口、24-出液口、23-通孔、24-箱体、25-导柱、26-安装孔。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1、图3及图4所示，一种保压式超声辅助光整加工装置，包括具有密闭型腔13的型腔装置、振子装置、向密闭型腔13输送磨削液的输液系统以及具有保压功能的保压装置；振子装置上设置有与待加工件17相匹配的工具头14位于密闭型腔13中，密闭型腔13中设有输液系统输送的磨削液。需要说明的是，在密闭型腔13中，磨削液与磨料形成磨料悬浮液16，在本实施例中，待加工件17为陶瓷材料的手机面盖。本装置在对陶瓷材料的手机面盖进行加工时，工具头14与手机面盖大小相匹配，能够改善超声加工范围小的缺点；利用振子装置带来的纵向振动，再利用输液系统对密闭型腔13的加工空间的磨削液充分搅拌，在磨料磨削液的配合条件下对手机面盖的表面进行磨削加工，引发超声磨削去除待加工件17表面刀痕，在保压的情况下，磨削液混合均匀，振子装置振动磨削效率高，加工时间短，工序简单，保证了待加工件17的表面质量，并且提高加工效率和成本。

其中，输液系统包括箱体24、连通所述箱体的液压泵1、连通液压泵1与密闭型腔13的入液管2，所述入液管2上设置有第一球阀3。通过液压泵1作用，可以将放置在箱体24中的磨削液通过入液管2输送至密闭型腔中，第一球阀可以对密闭型腔13中的压力进行控制，从而控制密闭型腔13中的磨削液的搅拌的剧烈程度。

另外，所述密闭型腔13与所述箱体24之间连通有出液管9，所述出液管9上设置有第二球阀11。由于密闭型腔13为密封空间，打开出液管9上的第二球阀11，可以使得密闭型腔13中的磨削液回流至箱体中，由于超声加工热传导剧烈，从出液管9回流至箱体24的磨削液温度较小，为了使得再次循环利用时的磨削液温度与从入液管2中输出的磨削液的温度趋于一致，可以在箱体24上设置有冷却装置，用于对箱体24中回流的磨削液进行冷却处理。

其中，型腔装置包括型腔上盖板12、型腔下盖板18，型腔上盖板12与型腔上盖板12配合时内部形成密闭型腔13。型腔装置由型腔上盖板12与型腔下盖板18组成，有利于型腔装置的开启。

另外，密闭型腔13中设置有型腔密封板15，工具头14以及磨削液均位于型腔密封板15中。型腔密封板15的设置可以保证密闭型腔13的密闭性。

其中，密闭型腔13中设置有用于固定待加工件17的密闭槽21，所述密闭槽21中设置有用于入液管2连通密闭型腔13的入液口22、用于出液管9连通密闭型腔13的出液口24。在本实施例中，待加工件17为陶瓷材料的手机面盖，为了避免在加工过程中，手机面盖发生移动，密闭槽21可以对手机面盖进行定位。此外，密闭槽21上设置的入液口22、出液口24是分别为了便于入液管2、出液管9插入至密闭型腔13中。

另外，振动装置包括设于安装板10上的振子7、设于型腔上盖板12上并与安装板10固定连接的导杆4、设于型腔上盖板12的通孔23中并用于振子7上下移动时导向的导轮5。在本实施例中，振子7通过法兰盘6、螺钉8与安装板10固定相连；在导向轮5的导向作用下，振子7可以有序地进行纵向振动。

其中，保压装置为静压弹力装置，所述静压弹力装置包括下底座20、导柱25、以及套设在导柱25上的弹簧结构19，所述弹簧结构19的一端与底座20固定相连，弹簧结构19的另一端与型腔下盖板18的下端面固定相连；所述导柱25的一端与所述下底座20固定相连，所述导柱20的另一端伸入至设于所述型腔下盖板18下端上的安装孔26中，在振子7上下振动的过程中，弹簧结构19可以产生细微的形变，导柱25具有导向作用。需要说明的是，导柱25伸入至安装孔26中并与安装孔26的底部保持这间隙。静压弹力装置的设置可以起到保压的作用，可以按照磨削液的浓度和加工要求控制加工间隙。需要说明的是，静压弹力装置最好设置4组，4组静压弹力装置最好均匀设置在

如图6所示，本装置在加工过程中，随着时间的推移，加工头距离手机面板之间的加工间隙变化得比较有规律，这样有利于对手机面板的高精度加工。

实施例2

如图2所示，实施例2与实施例1不同之处在于保压装置的不同，在该实施例中，保压装置为设于振子装置上的音圈电机。音圈电机的设置，可以按照磨削液的浓度和加工要求控制加工间隙。

如图7所示，本装置在加工过程中，随着时间的推移，加工头距离手机面板之间的加工间隙变化得比较有规律，这样有利于对手机面板的高精度加工。

实施例3

一种保压式超声辅助光整加工装置的加工方法，包括如下步骤：

s1、将待加工件放入至密闭型腔中进行固定，关闭型腔装置；

s2、设定振子装置与待加工件之间的间隙，保证磨削液能恰好从中间穿过，且能顺利流通；

s3、检查密闭性，液压泵加工，观察输液系统的入液口与出液口压力是否一致，是否有漏气、堵塞的情况；

s4、打开电源启动振动装置同时打开液压泵输入磨削液磨削加工；

s5、实时监控压力大小并对液压泵处做冷却处理。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。