一種用於3D藍寶石的拋光方法及拋光設備與流程
2023-12-11 06:17:57
本發明涉及3D藍寶石加工領域，特別的，涉及一種用於3D藍寶石的拋光方法及拋光設備。
背景技術：
人造藍寶石晶體(a-Al2O3)因為具有特殊的物理、化學、光學特性，被廣泛用於視窗材料。藍寶石作為視窗材料，需要對其表面進行拋光，從而得到較好的光學和美學效果。隨著藍寶石蓋板及觸控螢幕應用日趨廣泛，結構也日趨複雜，2.5D、3D等結構產品相繼出現並日益深入人們的生活和工作。尤其是具有3D結構產品，涉及到3D面拋光，拋光難度大。現有藍寶石產品多採用傳統平磨機/掃磨機配合拋光液進行拋光，其工藝簡單，由於藍寶石硬度高，產品粗糙度很難達到要求，且拋光液容易侵蝕非加工面，造成表面缺陷，外觀良率極低。中國專利201410189761.6公開了一種鑽石微粉藍寶石拋光的製備方法，其拋光液的製備方法是：在水中加入鑽石微粉與矽酸鈉粉末攪拌使鑽石微粉粘附在矽酸鈉與水反應生成的水玻璃凝膠上，成生含有水玻璃與鑽石粉的懸濁液，由於懸濁液中的水玻璃凝膠很軟，其在打磨拋光時，鑽石微粉對藍寶石磨削力極易被水玻璃凝膠緩衝掉，其拋光效果很難保證，且水玻璃有一定的腐蝕性，強刺激性，可致人體灼傷，操作起來不安全，另外，其鑽石微粉的回收需要用氫氧化鈉將水玻璃凝膠溶解才能回收，操作起來安全風險更大。
技術實現要素：
本發明目的在於提供一種用於3D藍寶石的拋光方法及拋光設備，以解決背景技術中提到的問題。
為實現上述目的，本發明提供了一種用於3D藍寶石的拋光方法，包括以下步驟：
1)磨料的製備工序：選用鑽石微粉與橡膠球和/或陶瓷球一同倒進位料設備內製料，使橡膠球和/或陶瓷球粘附上鑽石微粉，將粘附有鑽石微粉的橡膠球和/或陶瓷球轉至容器內備用；
2)噴射工具的準備工序：用輸氣管道將噴射工具與氣泵連接，輸氣管進氣口置於盛有磨料的容器內；
3)拋光工序：噴射工具的噴嘴對準藍寶石零件，啟動氣泵，磨料被噴至藍寶石零件加工表面，完成拋光。
進一步的，步驟1中鑽石微粉的粒度為W3～W10，橡膠球和/或陶瓷球的粒徑為 0.5～1.5mm，鑽石微粉與橡膠球和/或陶瓷球的質量配比為1:2～6。
進一步的，所述拋光方法還包括磨料的攪拌工序：在氣泵啟動之前，使用攪拌工具將料倉內的磨料攪拌均勻，且在氣泵的工作過程中，持續攪拌。
進一步的，根據被加工的藍寶石零件的加工面積，所述拋光方法的步驟3中，噴嘴的拋光速度設置為3～5cm2/min，氣泵的噴氣壓力為0.1MPa～0.8MPa，磨料噴出的流量為1～2g/min。
進一步的，所述拋光方法還包括步驟4)：磨料的回收利用：將使用完一次後的磨料收集起來，重新加入3～5％重量比的新鑽石微粉，放入制料設備內製料，使新加入的鑽石微粉粘附在使用過的表面鑽石微粉部分脫落的橡膠球和/或陶瓷球上，橡膠球和/或陶瓷球可轉入料倉重新利用。
根據所述拋光方法設置的一種用於3D藍寶石的拋光設備，包括工作檯、以及設置在工作檯上的旋轉底座、旋轉底座上裝設有用於固定3D藍寶石零件的夾具，拋光設備中另設有固定在工作檯上的噴槍，噴槍的噴嘴對準夾具上的3D藍寶石零件，噴槍的進氣口通過輸氣管與氣泵連接，氣泵的進氣口與盛裝有磨料的料倉連接，所述磨料為表面粘附有鑽石微粉的橡膠球和/或陶瓷球。
進一步的，所述料倉為封閉式料倉，料倉內設有對磨料進行攪拌混合的攪拌裝置。
進一步的，工作檯上安設有支撐所述噴槍的槍架，槍架包括固定在工作檯上的豎直杆、及套在豎直杆上可沿豎直杆上下滑移並可繞豎直杆旋轉的水平杆。
進一步的，所述水平杆包括通過連接件夾合在一起的上水平杆與下水平杆，上水平杆與下水平杆之間夾設有一與水平杆相交成一定角度的支撐杆，支撐杆一端夾在上水平杆與下水平杆之間，支撐杆另一端通過連接件與噴槍槍體活動連接。
進一步的，所述旋轉底座為凸輪式結構，所述夾具底面開設有孔A，凸輪卡入夾具底面的孔A內，由凸輪帶動夾具旋轉，工作檯檯面上伸出有驅動軸，凸輪式的旋轉底座由驅動軸驅動旋轉。凸輪式結構的旋轉底座能更方便的加工長條形或橢圓形的3D藍寶石零件。
進一步的，所述夾具上設置有與3D藍寶石零件外輪廓相匹配的型腔，3D藍寶石零件放置在型腔內，夾具上設置有可將3D藍寶石零件壓在夾具型腔內的蓋板，蓋板上開有將3D藍寶石零件需要加工的表面露出來的通孔C。
進一步的，夾具上的型腔為呈階梯式分布的外大內小的多個，外型腔可作為內型腔中3D藍寶石零件的固定蓋板的卡槽。
進一步的，夾具上帶型腔的表面開有方便將3D藍寶石零件取出的缺槽A，夾具底面 開設有與孔A貫通的方便將夾具從旋轉底座取出的缺槽B。
進一步的，工作檯上設置有將所述旋轉底座、夾具、噴槍的工作空間罩住的機倉。
所述橡膠球和/或陶瓷球的粒徑為0.5～1.5mm，所述鑽石微粉的粒度為W3～W10。
所述噴槍的噴嘴與3D藍寶石零件加工面之間的距離為10～15mm；所述噴槍與3D藍寶石零件加工表面之間的夾角為60～120度。
有益效果：本發明通過噴槍噴出表面粘附有鑽石微粉的橡膠球和/或陶瓷球，撞擊到3D藍寶石零件的的加工表面上，利用橡膠球和/或陶瓷球的衝擊力及鑽石微粉的高硬度特性，對3D藍寶石零件的粗糙表面提供一個磨削力，橡膠球和/或陶瓷球撞擊到3D藍寶石零件加工表面後會立即彈開，方便後續的橡膠球或和/或陶瓷球再次撞擊相同的位置，進行反覆磨削，達到拋光效果，且噴槍的噴嘴位置及角度可根據需要任意調整，拋光均勻，拋光效果好。
除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
附圖說明
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1是本發明優選實施例的拋光設備的整體視圖；
圖2是本發明中夾具的立體結構視圖；
圖3是本立明中夾具的底面立體結構視圖；
圖4是本發明中旋轉底座的立體結構視圖；
圖5是本發明中蓋板的立體結構視圖；
圖6是初加工被加工3D藍寶石零件的立體結構示意圖。
圖中：1、工作檯；11、驅動軸；12、機倉；2、旋轉底座；21、孔B；3、夾具；31蓋板；32、通孔C；33、外型腔；34、內型腔；35、缺槽A；36、缺槽B；37、孔A；4、噴槍；41、噴嘴；5、輸氣管；6、氣泵；7、料倉；71、攪拌裝置；8、橡膠球；81、鑽石微粉；9、槍架；91、豎直杆；92、水平杆；921、上水平杆；922、下水平杆；93、緊定螺栓A；94、緊定螺栓B；95、支撐杆；96、緊定螺栓C；100、被加工3D藍寶石零件。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
一種用於3D藍寶石的拋光方法，包括以下步驟：
1)磨料的製備工序：選用鑽石微粉與橡膠球一同倒進位料設備內製料，使橡膠球粘附上鑽石微粉，將粘附有鑽石微粉的橡膠球轉至容器內備用；
2)噴射工具的準備工序：用輸氣管道將噴射工具與氣泵連接，輸氣管進氣口置於盛有磨料的容器內；
3)拋光工序：噴射工具的噴嘴對準3D藍寶石零件，啟動氣泵，磨料被噴至3D藍寶石零件加工表面，完成拋光。
4)：磨料的回收利用：將使用完一次後的磨料收集起來，重新加入3～5％重量比的新鑽石微粉，放入制料設備內製料，使新加入的鑽石微粉粘附在使用過的表面鑽石微粉部分脫落的橡膠球上，橡膠球可轉入料倉重新利用。
步驟1中鑽石微粉的粒度為W3，橡膠球的粒徑為1.0mm，鑽石微粉與橡膠球的質量配比為1:4。
步驟3還包括磨料的攪拌工序：在氣泵啟動之前，使用攪拌工具將料倉內的磨料攪拌均勻，且在氣泵的工作過程中，持續攪拌。
本實施例的步驟3中，噴嘴的拋光速度設置為4cm2/min，氣泵的噴氣壓力為0.3MPa，磨料噴出的流量為1.5g/min。
參見圖1～圖6的一種用於3D藍寶石的拋光設備，包括工作檯1、以及設置在工作檯1上的旋轉底座2、旋轉底座2上裝設有用於固定3D藍寶石零件的夾具3，旋轉底座2旁另設有固定在工作檯1上的噴槍4，噴槍4的噴嘴41對準夾具3上的3D藍寶石零件，噴槍4的進氣口通過輸氣管5與氣泵6連接，氣泵6的進氣口與盛裝有磨料的料倉7連接，磨料為表面粘附有鑽石微粉81的橡膠球8。
參見圖1，料倉7為封閉式料倉，料倉7內設有對磨料進行攪拌混合的攪拌裝置71。
工作檯1上安設有支撐噴槍4的槍架9，槍架9包括固定在工作檯上的豎直杆91、及套在豎直杆91上的水平杆92，水平杆92上設有緊定螺栓A93，擰鬆緊定螺栓A93，水平杆92可沿豎直杆91上下滑移並繞豎直杆91旋轉。
參見圖1，水平杆92包括用緊定螺栓B94夾合在一起的上水平杆921與下水平杆922，上水平杆921與下水平杆922之間夾設有一與水平杆92相交成90度的支撐杆95，支撐杆95一端夾在上水平杆921與下水平杆922之間，支撐杆95另一端通過緊定螺栓C96與噴槍4槍體連接，擰鬆緊定螺栓B94，可轉動支撐杆95，使噴槍4跟隨支撐杆95旋轉，擰松支撐螺栓C96，噴槍4可以緊定螺栓C96為圓心，相對於支撐杆95旋轉，從而按需調 整噴嘴41的角度。
參見圖4，旋轉底座2為凸輪式結構，參見圖3，夾具3底面開設有孔A37，凸輪卡入夾具3底面的孔A37內，由凸輪帶動夾具3旋轉，凸輪式的旋轉底座2上開有連接驅動軸11的孔B21，工作檯1檯面上伸出有驅動軸11，凸輪式的旋轉底座2由驅動軸11通過孔B21驅動旋轉。
參見圖2，夾具3上設置有與3D藍寶石零件外輪廓相匹配的型腔，本實施例中，夾具3上的型腔為呈階梯式分布的外大內小的兩個，外型腔33可作為內型腔34中3D藍寶石零件的固定蓋板的卡槽，即用於壓住內型腔34中3D藍寶石零件的蓋板31可置於外型腔33中。
3D藍寶石零件放置在型腔內，夾具3上設置有可將3D藍寶石零件壓在夾具型腔內的蓋板31，蓋板31上開有將3D藍寶石零件需要加工的表面露出來的通孔C32。
參見圖3，夾具3表面開有方便將3D藍寶石零件取出的缺槽A35，夾具底面開設有與孔A37貫通的方便將夾具從旋轉底座取出的缺槽B36。
參見圖1，工作檯1上設置有將旋轉底座2、夾具3、噴槍4的工作空間罩住的機倉12。
本實施例中，橡膠球的直徑為1.0mm，所述鑽石微粉的粒度為W3。
本實施例中，噴槍4的噴嘴41與3D藍寶石零件加工面之間的距離為12mm；噴槍4與3D藍寶石零件加工表面之間的夾角為90度。參見圖1及圖6，被加工3D藍寶石零件100的加工面為內凹面，其邊沿帶120度的折角，此時噴嘴與工作檯的夾角成30度，噴嘴與被加工3D藍寶石零件100的折角邊剛好成90度的夾角。
利用本拋光設備實施的拋光方法，包括以下步驟：
1)磨料的準備：選用W3的鑽石微粉與橡膠球一同倒進搓擦再生機內製料，使橡膠球上粘滿鑽石微粉，將粘滿鑽石微粉的橡膠球轉至料倉內；
2)零件的裝夾：將3D藍寶石零件放入夾具型腔裡，蓋好蓋板，用於固定產品，露出加工面；
3)夾具的安裝：將裝好3D藍寶石零件的夾具卡住固定在旋轉底座上；
4)啟動夾具：啟動與旋轉底座連接的驅動軸，驅動軸帶動旋轉底座及夾具旋轉，工件跟隨轉動；
5)調速噴嘴：通過槍架調整噴嘴與3D藍寶石零件加工表面角度，使加工表面與噴嘴處的磨料噴出方向保持垂直；
6)磨料的預攪拌：啟動料倉內的攪拌裝置，將磨料攪拌均勻；
7)氣泵的開啟：繼續保持攪拌裝置開啟，同時啟動氣泵，利用氣泵內的壓縮空氣將表面布滿鑽石粉的橡膠球，通過輸氣管泵入噴槍，並經噴嘴噴出，撞擊到3D藍寶石零件表面，達到拋光的效果。
8)磨料的回收利用：先關閉氣泵，再關閉攪拌裝置，將使用完一次後的磨料收集起來，重新加入3～5％重量比的新鑽石微粉，放入搓擦再生機內製料，使新加入的鑽石微粉粘附在使用過的表面鑽石微粉部分脫落的橡膠球上，橡膠球可轉入料倉重新利用。
本實施例中，氣泵的噴氣壓力為0.3MPa，磨料的流量為1.5g/min；拋光速度為4cm2/min，根據固定的拋光速度與噴嘴大小，可設置不的夾具轉速。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。