陶瓷工件的磨削方法與流程

2023-07-12 02:23:56 3

本申請涉及陶瓷加工領域，尤指一種陶瓷工件的磨削方法。

背景技術：

在3c領域，特別是智慧型手機、可穿戴設備等移動終端，隨著網絡的升級，對於終端天線的接收能力要求越來越高，現有智慧型手機一般採用金屬材質製造外殼，而金屬材質對於天線信號有明顯的屏蔽問題。當網絡升級至5g以後，金屬材質外殼的手機天線無法達到性能要求，需要一種新的材質來解決上述問題。

陶瓷材料具備高硬度、比金屬更好的光澤度，且對天線信號不存在屏蔽影響，但陶瓷材料的硬度非常高，超過不鏽鋼而僅次於金剛石。陶瓷材料的燒結過程中無法達到精確的平面度，需要在燒結後對陶瓷工件進行精細加工以得到最終的產品，而高硬度成為了加工的難題。對手機陶瓷外殼的加工工序一般採用大水磨粗磨平面，包括如下工序：大水磨粗平面-噴砂-cnc加工內腔-退火。目前，大水磨磨削加工的平面度還比較大，約為0.2-0.3mm左右，噴砂工序釋放內部應力可優化調整平面度約0.05mm左右；cnc加工後內腔變形在0.15-0.2之間；在1050℃退火處理8h加高硬度平面度穩定在0.1-0.2mm之間。以上工序複雜，加工成本很高，主要問題在於平面度上，只要能控制平面度在0.1mm以下，後面的噴砂與退火工藝可以取消，這樣不僅可以提高陶瓷胚體的平面度還可以節省大量的時間與成本，提高生產品質與效率。

技術實現要素：

鑑於此，有必要提供一種陶瓷工件的磨削方法以完成對所述陶瓷工件加工面的磨削加工，使陶瓷工件表面的平面度達到更好的效果。

為解決上述技術問題，本申請提供了一種陶瓷工件的磨削方法，包括如下步驟：

s1、初始化控制系統，使磨床的砂輪組件在x軸方向位於若干呈直線排列的陶瓷工件的一端，此時所述砂輪的位置定義為初始位置；

s2、啟動控制系統，控制所述砂輪轉動，控制所述砂輪或承載若干陶瓷工件的工作檯自初始位置沿x軸方向移動以對若干個陶瓷工件的加工面進行第一次磨削加工；

s3、改變所述砂輪組件在z軸方向位置增加切削量，重複步驟s2對所述陶瓷工件的加工面進行再次磨削，直至多次切削量之和等於預定磨削厚度。

優選地，所述步驟s1包括：

設定加工參數；

調整所述砂輪組件在z軸方向的位置以確定第一次切削量，調整所述工作檯在xy平面內與所述砂輪組件的相對位置，確定加工初始位置，使所述砂輪組件接觸x方向最外側的一個陶瓷工件的加工面邊緣。

優選地，所述陶瓷工件在y軸方向的寬度大於所述砂輪組件的砂輪在y軸方向的寬度，步驟s2包括：

s201、所述砂輪沿x軸與承載若干陶瓷工件的工作檯發生相對移動直至所述砂輪位於x軸方向相對於所述初始位置的另一端完成x軸方向的一次磨削加工，x軸方向的一次磨削加工完成對所述若干陶瓷工件y軸方向與所述砂輪寬度相等的部分加工區域的加工；此時，所述砂輪在x軸方向的位置定義為第二位置；

s202、給予進給量，使所述砂輪在y軸方向與所述陶瓷工件的加工面的接觸位置發生改變；所述砂輪沿x軸方向相對於步驟s201相反的方向與所述工作檯發生移動以完成對陶瓷工件加工面在y軸方向一定寬度的加工區域的磨削加工；

s203、重複步驟s201、s202直至完成對所述陶瓷工件所有加工面的至少一次磨削加工。

優選地，所述進給量通過移動所述工作檯在y軸方向的位置予以改變，所述進給量為5-30mm。

優選地，所述進給量通過移動所述砂輪組件在y軸方向的位置予以改變，所述進給量為5-30mm。

優選地，所述進給量為10mm。

優選地，所述切削量參數為0.005-0.05mm。

優選地，所述切削量參數為0.01mm。

優選地，所述砂輪組件的砂輪轉速為1500-3000rad/min。

優選地，所述砂輪組件的砂輪轉速為2400rad/min

本申請通過大量實驗，改善磨削加工參數，實現了更好的平面度，可以取消後續的噴砂、退火工序，大大降低了加工成本，提升了加工效率。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。

圖1為本申請磨床的立體圖；

圖2為本申請磨床的夾具安裝有陶瓷工件的立體圖；

圖3為本申請磨床的夾具的立體圖；

圖4為本申請磨床的夾具的定位部件的立體圖；

圖5為本申請磨床的夾具的鎖緊部件的立體圖；

圖6為本申請陶瓷工件的結構示意圖；

圖7為本申請磨床加工的側視示意圖；

圖8為本申請磨床加工的俯視示意圖。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。

請參閱圖2至圖6所示，本申請的夾具50包括底板51、置於所述底板51上的若干夾座53、及配合所述夾座53以固定陶瓷工件60的鎖固部件52。

所述夾座53大致呈矩形結構，包括主體部531、自所述主體部531相鄰的第一、第二側邊向上延伸形成的擋塊532、自所述主體部531中間向上凸起的臺階部535、設於所述臺階部535中間的吸附結構533、及設於所述主體部531相鄰的第三、第四側邊結合邊角處的切除部534。所述陶瓷工件60大致呈矩形結構，包括加工面61、相對加工面61的另一側凹陷形成有的內腔63、及位於所述內腔63周緣的側壁62，所述臺階部535是仿造所述陶瓷工件60的內腔63結構設置的，即所述陶瓷工件60的內腔63扣合於所述臺階部535上。所述吸附結構533包括連接氣嘴(圖未示)的通氣孔5331、設於所述臺階部535頂面且與所述通氣孔5331聯通的若干氣槽5332、及設於所述吸附結構533外周的密封膠圈5333。所述切除部534的外邊緣距離所述臺階部535的垂直距離小於或等於所述陶瓷工件60內腔63周緣的側壁62的厚度。所述擋塊532的內側距離所述臺階部535的垂直距離不大於所述陶瓷工件60內腔63周緣的側壁62的厚度。

所述鎖固部件52包括本體部521、開設於所述本體部521一端的開口部524、自所述本體部521底側突出延伸形成的定位部523、鎖緊螺栓528、及貫穿所述本體部521的固持條孔522。所述開口部524對應所述夾座53的切除部534，所述開口部524包括第一定位面525、第二定位面526、及位於所述第一定位面525與第二定位面526之間的弧形部527，所述第一定位面525與所述第二定位面526之間的夾角依據所述陶瓷工件60相鄰兩側壁62之間的結構調整，通常情況下，所述第一定位面525與所述第二定位面526相互垂直。所述弧形部527依據所述陶瓷工件60的邊角處的弧度調整。所述固持條孔522沿所述第一定位面525與第二定位面526的中線延伸。所述第一定位面525與第二定位面526的中線與所述陶瓷工件60的對角線重合。

所述底板51對應所述夾座53的切除部534位置處設有定位槽511，所述定位槽511內設有供所述鎖緊螺栓528鎖扣的螺孔512。所述鎖固部件52的定位部523收容於所述定位槽511內，所述定位槽511在所述第一定位面525與第二定位面526的中線方向的長度大於所述定位部523的長度以使所述定位部523可在所述中線方向調節位置。所述定位槽511在垂直所述中線方向的寬度與所述定位部523的寬度相等從而使所述定位槽511在垂直於所述中線方向固定所述定位部523的位置。所述鎖緊螺栓528通過所述固持條孔522調節與所述鎖固部件52的相對位置。

加工過程中，所述陶瓷工件60的內腔63先扣合於所述夾座53的臺階部535上，啟動外接的抽氣機通過所述通氣孔5331抽真空所述氣槽5332，使所述陶瓷工件60的內腔63的內側面吸附於所述吸附結構533上實現上下方向的固定，所述密封膠圈5333保證所述氣槽5332範圍內不漏氣。所述陶瓷工件60的兩個側壁62夾持於所述夾座53的第一側邊、第二側邊的擋塊532與所述臺階部535之間；所述陶瓷工件60的另外兩個側壁62結合處露出於所述夾座53的切除部534位置，並通過所述鎖固部件52的第一、第二定位面525、526貼合所述陶瓷工件60對應的兩個側壁62外表面實現定位。所述鎖固部件52通過在所述陶瓷工件60的對角線方向調節與所述陶瓷工件60的相對位置後通過所述鎖緊螺栓528進行固定。

為保證所述夾座53不對陶瓷工件造成傷害，所述夾座53採用電木材質。

重點參閱圖1、圖7、圖8所示，本申請的夾具應用於磨床的磨削加工，所述磨床包括底座10、自所述底座10向上突出的豎直部20、設於所述底座10上的移動工作檯40、安裝於所述豎直部20上且位於所述移動工作檯40上方的砂輪組件30、置於所述移動工作檯40內的夾具50、及控制系統(未圖示)。

所述砂輪組件30可在所述豎直部20上在所述控制系統的控制下實現z軸方向的移動，所述砂輪組件30的砂輪上鍍有金剛石粉末。所述移動工作檯40呈槽狀結構，包括內槽41、及位於所述內槽41外圍的圍擋部42以防止冷卻液濺出，所述內槽41內設有孔結構可將液體引流入其他容器內。所述移動工作檯40可在x、y平面內實現移動。所述砂輪組件30的砂輪的寬度小於所述陶瓷工件60的長度。

所述陶瓷工件60固定於所述夾具50上後，置於所述砂輪組件30的下方；本申請的磨床加工工藝如下：

s1、初始化控制系統；

本步驟包括調整所述移動工作檯40在xy平面內的位置、所述砂輪組件30在z軸方向的位置，使所述砂輪組件30的砂輪與在x方向最外側的一個陶瓷工件60的加工面61相互接觸，所述初始化還包括設定各種加工參數；所述砂輪組件30在z軸方向的位置確定了對所述加工面61的切削量，所述移動工作檯40在y軸方向的位置變化為砂輪組件30對所述加工面61的加工進給量，砂輪組件30的轉速表示機臺的轉速，所述x軸方向為所述砂輪組件30對所述加工面61的加工路徑。

s2、啟動系統，所述砂輪自初始位置沿x軸方向對若干個陶瓷工件60的加工面進行第一次磨削加工；

s201、初始化後，所述砂輪組件30依據切削量已經設定在z軸的初始化位置，所述砂輪組件30與所述陶瓷工件60的相對位置也同樣確定，即如圖8所示a位置，所述移動工作檯40自所述a位置沿x軸方向運動，使所述砂輪組件30的砂輪在x軸方向對所述加工面61在y軸方向的部分區域進行直線磨削加工直至所述砂輪磨削完成最後一個陶瓷工件60；此時，所述砂輪位於相對於所述初始化位置的第二位置處；

s202、隨後，所述控制系統通過設定的進給量在y軸方向調整所述移動工作檯40的位置，改變所述砂輪與所述陶瓷工件60在y軸方向的加工區域，即圖8所示b位置；完成進給後，所述移動工作檯40自所述第二位置處沿x方向對所述若干陶瓷工件60進行磨削加工直至初始位置處。

s203、重複步驟s202直至完成對所述陶瓷工件60的加工面的全區域磨削加工。

s3、改變所述砂輪組件30在z軸方向的切削量，重複步驟s2再次對所述陶瓷工件60的加工面進行再次磨削，直至所述切削量之和等於預定磨削厚度。

需要說明的是，所述控制系統通過控制所述移動工作檯40來實現xy平面內坐標的變化，通過控制所述砂輪組件30來實現z軸坐標的變化，在具體實施過程中，所述坐標的變化，可以通過砂輪組件30單獨完成，也可以通過所述移動工作檯40單獨完成，同樣可以是二者任意組合來完成。

通過不斷的驗證得出，所述磨床採用如下參數加工所述陶瓷工件60可有效的控制加工過程中應力的聚集而產生的變形，但與此同時會相對的延長大水磨的加工時間，延長時間在10min左右，平面度可以控制到0.05mm左右。改善後的磨床參數所述機臺轉速初始化為2000-2600rad/min，最優為2400rad/min；一次切削量為0.005-0.05mm，最優為0.01mm；所述進給量為5-30mm，最優為10mm。作出此調整以後可以取消後續的噴砂與退火工藝來調整平面度，從而提升生產效率，降低成本，提高工藝質量。

下表1是採用傳統工藝與本申請工藝對同一批陶瓷工件60分別抽樣10個進行加工後得到的平面度比對數據：

表1

從表1可以看出，採用本申請的磨削方法之後，無需進行噴砂與退火工藝即可達到更為良好的平面度。取消噴砂工藝，可以節約加工成本，縮短加工時間。取消退火處理工藝，增加胚體材料韌性，縮短工藝加工成本與加工時間。

本申請通過大量實驗，改善磨削加工參數，實現了更好的平面度，可以取消後續的噴砂、退火工序，大大降低了加工成本，提升了加工效率。

還需要說明的是，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本申請的實施例而已，並不用於限制本申請。對於本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的權利要求範圍之內。