CN103624657A - 一种湿式镜面研磨抛光的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿式镜面研磨抛光的方法，包括以下步骤：判断铝材或铝合金工件表面的粗糙度，＞0.3Ra设置机器采用打磨砂纸进行打磨至粗糙度≥0.1Ra且≤0.3Ra，然后，设置机器采用1500至5000目之间的柔性透气背基磨料进行搭配打磨，至粗糙度＜0.1Ra；然后设置机器采用抛光皮进行抛光处理；其中，采用循环过滤注液方式，循环使用抛光液。通过运用机器设备实现自动化湿式打磨及抛光，解决了传统干式打磨工艺易燃易爆的安全隐患，及打磨行业人工短缺、打磨招工难问题，尤其适用于电脑、电视、手机、IPAD、高尔夫等对产品要求较高的领域。
Description
技术领域
本发明涉及研磨工艺，尤其涉及的是，一种湿式镜面研磨抛光的方法。
背景技术
铝材及铝合金具有特殊的材料特性：材质轻，柔性强易于产品成型及阳极染色处理，因此，其在加工制造中使用的越来越广泛。
传统研磨工艺为人工干式打磨，其缺点为易燃，易爆，粉尘大，作业环境恶劣，打磨效率低。这样，铝材及铝合金经过机械加工后表面粗糙度一般在0.15Ra以上。
随着人们对电子消费性产品外观要求越来越苛刻，要求表面光滑细腻，甚至镜面，传统的打磨工艺很难达到此要求，并且，因铝分子在空气易被氧化，质地较软，采用一般的打磨砂纸粒度达到1500#时，就会出现无法散热排屑，从而造成产品表面氧化，发黑。即使是湿式打磨，当砂纸粒度数高于1500#进行打磨时所产生的铝粉较细，铝粉同样很难排除，一旦铝粉残留在砂粒表面，打磨时铝粉会对工件造成二次研磨，从而增加工件表面温度，加速工件氧化，发黑，无法继续研磨。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的湿式镜面研磨抛光的方法。
本发明的技术方案如下：一种湿式镜面研磨抛光的方法，其包括以下步骤：S1，判断铝材或铝合金工件表面的粗糙度，粗糙度大于0.3Ra则执行步骤S2，粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra则执行步骤S3，粗糙度小于0.1Ra则执行步骤S4；S2，设置机器为粗糙打磨模式，采用普通的打磨砂纸进行打磨至粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra；S3，设置机器为搭配打磨模式，采用1500至5000目之间的柔性透气背基磨料进行搭配打磨，至粗糙度小于0.1Ra；S4，设置机器为抛光模式，采用抛光皮进行抛光处理；其中，采用循环过滤注液方式，循环使用抛光液。
优选的，所述方法中，步骤S2中，设置机器为粗糙打磨模式，其中，设置粒度为180至1500目，下一道打磨粒度比上一道打磨粒度大60至400目，打磨机转速大于50转/分。
优选的，所述方法中，步骤S3中，设置机器为搭配打磨模式，下一粒度将上一粒度的打磨痕进行覆盖，打磨机转速大于50转/分。
优选的，所述方法中，所述搭配打磨模式，采用1500目+3000目、1500+5000目、或者3000+5000目进行搭配进行打磨。
优选的，所述方法中，步骤S4之前，还执行以下步骤S41：判断工件的加工面积是否大于第一预设面积，是则在步骤S4中设置机器为偏转抛光模式，采用偏心打磨机粘抛光皮加抛光液进行抛光处理或者同心打磨机粘抛光皮加偏摆装置搭配抛光液进行抛光处理；否则在步骤S4中采用研磨机进行抛光处理；其中，打磨机转速大于50转/分。
优选的，所述方法中，步骤S41之前，还执行以下步骤S40：判断工件的加工面积是否小于第二预设面积，是则将工件装夹并列排好后执行步骤S4，否则执行步骤S41。
优选的，所述方法中，步骤S2中，采用抗氧化剂和润滑剂辅助打磨，采用循环过滤注液方式，循环使用抗氧化剂与润滑剂并将铝屑排出。
优选的，所述方法中，步骤S3中，采用抗氧化剂和润滑剂辅助打磨，打磨时通过对柔性透气背基磨料的挤压力，将打磨时所产生的铝屑挤压在柔性透气背基内，采用循环过滤注液方式，循环使用抗氧化剂与润滑剂并将铝屑排出。
优选的，所述方法中，所述柔性透气背基磨料采用碳化硅、陶瓷和/或金刚砂作为磨粒。
优选的，所述方法中，步骤S2至S4中，根据工件的粗糙度及工件的大小形状调节打磨路径或抛光路径。
优选的，所述方法中，步骤S2至S4中，通过力控装置或弹簧装置调节打磨或抛光的压力。
采用上述方案，本发明根据工件表面的粗糙度进行选择打磨，提高了处理效率，循环使用抛光液进行湿式镜面研磨抛光，不仅绿色环保，还节约了成本，具有很高的市场应用价值。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明的一个实施例是，一种湿式镜面研磨抛光的方法，其包括以下步骤。
S1，判断铝材或铝合金工件表面的粗糙度，粗糙度大于0.3Ra则执行步骤S2，粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra则执行步骤S3，粗糙度小于0.1Ra则执行步骤S4。
S2，设置机器为粗糙打磨模式，采用普通的打磨砂纸进行打磨至粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra；优选的，步骤S2中，设置机器为粗糙打磨模式，其中，设置粒度为180至1500目，下一道打磨粒度比上一道打磨粒度大60至400目，其中，打磨压力根据底盘的大小进行调节，打磨机转速大于50转/分。优选的，步骤S2采用湿式打磨；例如，采用抗氧化剂和润滑剂及循环过滤注液方式辅助打磨，一是便于铝屑及时冲洗，二是保护产品表面，防止工件表面氧化，三是延长打磨耗材的寿命。
步骤S2中，当工件的粗糙度大于0.3Ra时，为了节约成本与时间，一般采用普通的打磨砂纸进行打磨，粒度为180至1500目之间，下一道打磨粒度比上一道打磨粒度大60至400目之间，例如，打磨压力根据底盘的大小进行调节，打磨机转速大于50转/分。例如，第一次采用普通的打磨砂纸进行打磨，粒度为200目，第二次采用普通的打磨砂纸进行打磨，粒度为500目，第三次采用普通的打磨砂纸进行打磨，粒度为800目，优选的，在打磨过程中，检测工件的粗糙度，当其不大于0.3Ra时，则执行步骤S3。
S3，设置机器为搭配打磨模式，采用1500至5000目之间的柔性透气背基磨料进行搭配打磨，至粗糙度小于0.1Ra；优选的，步骤S3中，设置机器为搭配打磨模式，下一粒度将上一粒度的打磨痕进行覆盖，其中，打磨压力根据底盘的大小进行调节，例如，打磨压力为1至35kg；打磨机转速大于50转/分。步骤S3中，采用柔性透气背基磨料代替普通砂纸进行打磨，磨料粒度可以达到5000目以上，打磨后产品表面光滑细腻。例如，打磨机转速为100、180或250转/分，通常的，根据工件的材质、大小、处理面积与工艺要求确定所述打磨机转速。
本发明各实施例中，打磨时间与抛光时间不作额外限制，只需能够实现打磨或抛光效果即可，例如，对于大型工件或者处理面积较大的工件，打磨时间与抛光时间较长，例如5分钟、10分钟乃至于更长的时间；又如，对于小型工件或者处理面积较小的工件，打磨时间与抛光时间较短，例如10秒钟、5秒钟乃至于更短的时间。
采用柔性透气背基磨料，磨料与背基之间属于透气结构，打磨后产生的热量和铝屑可以及时的排除。优选的，所述柔性透气背基磨料采用碳化硅、陶瓷和/或金刚砂作为磨粒。柔性透气背基磨料材质一般不采用氧化铝，采用氧化铝打磨易发黑。
又如，柔性透气背基磨料包括柔性透气背基层，其具有柔性背基，例如橡胶背基、塑料背基、海绵背基、尼龙背基或者弹性背基等，柔性背基之间设置孔隙，打磨时通过对柔性透气背基磨料的挤压力，将打磨时所产生的铝屑挤压在柔性透气背基内，采用循环过滤注液方式，循环使用抗氧化剂与润滑剂。例如运用循环过滤注液装置实现，使抗氧化剂和润滑剂循环使用降低成本，通过循环过滤注液装置将打磨时吸附在背基内的铝屑冲出，还能散热降温，避免工件氧化。优选的，柔性背基内部设置规则排列的框架结构，框架结构中间为各所述孔隙。优选的，各所述孔隙规则排列。
例如，所述搭配打磨模式，采用1500目+3000目、1500+5000目、或者3000+5000目进行搭配进行打磨，这样，就实现了下一粒度将上一粒度的打磨痕进行覆盖。又如，下一粒度的目数大于上一粒度的目数，以实现了下一粒度将上一粒度的打磨痕进行覆盖。
当工件的粗糙度在0.1至0.3Ra时，因铝分子在空气中易被氧化，质地较软，采用一般的打磨砂纸粒度达到1500#（即1500目）时，就会出现无法散热排屑，从而造成产品表面氧化，发黑。即使是湿式打磨，当砂纸粒度数高于1500#进行打磨时所产生的铝粉较细，铝粉同样很难排除，一旦铝粉残留在砂粒表面，打磨时铝粉会对工件造成二次研磨，从而增加工件表面温度，加速工件氧化，发黑，无法继续研磨，因此采用柔性透气背基磨料1500至5000目之间的粒度进行搭配打磨，下一粒度需将上一粒度的打磨痕进行覆盖，例如1500目+3000目或者1500+5000目或者3000+5000目进行搭配均可以达到粗糙度降到0.1Ra以下，打磨压力根据底盘的大小进行调节，打磨机转速大于50转/分。例如，5寸底盘打磨压力为15kg，打磨机转速为400转/分。又如，15寸底盘打磨压力为22kg，打磨机转速为80转/分，本发明各实施例对此不做额外限制，只需能够达到预设打磨或者抛光效果即可。优选的，共用一个打磨机，选择不同打磨头、抛光头，即一个驱动机械臂搭配多个打磨单元、抛光单元。
优选的，采用湿式打磨方式，例如，采用抗氧化剂和润滑剂辅助打磨，打磨时通过对柔性透气背基磨料的挤压力，将打磨时所产生的铝屑挤压在柔性透气背基内，采用循环过滤注液方式，循环使用抗氧化剂与润滑剂。例如运用循环过滤注液装置实现，使抗氧化剂和润滑剂循环使用降低成本，通过循环过滤注液装置将打磨时吸附在背基内的铝屑冲出，还能散热降温，避免工件氧化。
S4，设置机器为抛光模式，采用抛光皮进行抛光处理；其中，采用循环过滤注液方式，循环使用抛光液。
优选的，步骤S4之前，还执行以下步骤S41：判断工件的加工面积是否大于第一预设面积，是则在步骤S4中设置机器为偏转抛光模式，采用偏心打磨机粘抛光皮加抛光液进行抛光处理或者同心打磨机粘抛光皮加偏摆装置搭配抛光液进行抛光处理；否则在步骤S4中采用研磨机进行抛光处理；其中，打磨压力根据底盘的大小进行调节，只需能够实现所涉及的打磨效果即可，本发明各实施例对此不作任何限制，打磨机转速大于50转/分。
优选的，步骤S41之前，还执行以下步骤S40：判断工件的加工面积是否小于第二预设面积，是则将工件装夹并列排好后执行步骤S4，否则执行步骤S41。
工件粗糙度达到0.1Ra以下时采用抛光皮进行抛光。当工件较大时，采用偏心打磨机粘抛光皮加抛光液进行抛光处理或者同心打磨机粘抛光皮加偏摆装置搭配抛光液进行抛光处理。运用循环过滤注液装置，一使抛光液循环使用降低成本，二散热降温，避免工件氧化。抛光压力根据底盘的大小进行调节，打磨机转速大于50转/分。当工件较小时，采用Lapping（研磨）机进行抛光处理或者将小件装夹并列排好后进行抛光，以提高工作效率。
例如，采用一台抛光装置实现上述步骤，抛光装置包括检测单元、判断单元与打磨机；所述打磨机设置驱动机械臂与注液模块，以及分别与所述驱动机械臂连接的粗糙打磨单元、搭配打磨单元与抛光单元；检测单元与所述判断单元连接，用于检测铝材或铝合金工件表面的粗糙度；所述判断单元与所述打磨机连接，用于在粗糙度大于0.3Ra时，所述驱动机械臂选择并驱动所述粗糙打磨单元进行打磨；在粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra时，所述驱动机械臂选择并驱动所述搭配打磨单元进行打磨；在粗糙度小于0.1Ra时，所述驱动机械臂选择并驱动所述抛光单元进行抛光；所述注液模块用于在所述抛光单元进行抛光时注入抛光液。
优选的，所述注液模块设置循环过滤注液单元，用于在所述抛光单元进行抛光时注入所述抛光液，并且回收过滤所述抛光液循环使用，即过滤后继续在抛光时注入所述抛光液。例如，所述循环过滤注液单元设置集液槽、过滤区与注液器；所述集液槽设置于所述被抛光工件下方，用于收集所述抛光液并在重力作用下导入所述过滤区；所述过滤区用于过滤所述抛光液；所述注液器连接所述过滤区，用于将在所述抛光单元进行抛光时注入过滤后的所述抛光液。
优选的，所述打磨机设置模式控制单元与模式存储单元； 所述模式存储单元与所述模式控制单元连接，用于预存储至少一打磨模式与至少一抛光模式；所述模式控制单元分别与所述检测单元、所述驱动机械臂连接，用于根据所述粗糙度，输出打磨模式或抛光模式；所述驱动机械臂根据打磨模式或抛光模式，驱动打磨或抛光。
优选的，所述检测单元设置与所述模式控制单元连接的加工面积检测模块，其用于检测工件的加工面积；例如，加工面积检测模块设置判断子单元，加工面积检测模块用于检测工件的加工面积，判断子单元在加工面积大于第一预设面积时，通知所述模式控制单元输出偏转抛光模式，在加工面积小于第二预设面积时，通知所述模式控制单元输出并列抛光模式。优选的，所述驱动机械臂设置力控模块或弹簧模块，用于调节打磨或抛光的压力。例如，力控模块根据反馈力调整驱动机械臂的位置和/或转速；又如，弹簧模块给所述驱动机械臂施加反向弹性力，用于防止损毁工件或者所述驱动机械臂。
优选的，步骤S2至S4中，根据工件的粗糙度及工件的大小形状调节打磨路径或抛光路径。例如，O形、L形、S形、9字形和/或8字形等预设置打磨路径或抛光路径，这样，可以根据实际情况，调整路径，获取更好的打磨或抛光效果。
优选的，步骤S2至S4中，通过力控装置或弹簧装置调节打磨或抛光的压力。上述步骤中，通常的，不限制打磨时间与抛光时间，只需能达到打磨或抛光效果即可，优选的，在打磨过程或者抛光过程中，定时或者实时检测工件表面的粗糙度，然后判断铝材或铝合金工件表面的粗糙度，然后确定是否停止当前工序进入下一工序，或者继续执行当前工序。优选的，打磨时间为1至5分钟，抛光时间为1至3分钟。又如，打磨时间根据粗糙度检测结果确定，抛光时间为1至2分钟。又如，抛光时间根据粗糙度检测结果确定，例如，在粗糙度小于0.05Ra或者0.03Ra时停止；优选的，在粗糙度小于0.02Ra时停止。又如，抛光时间根据粗糙度检测结果确定，在粗糙度小于0.01Ra时停止，这样，有助于满足严苛工艺规格的要求，实现表面非常光滑的效果。
优选的，步骤S1至S4中，全部采用机器自动化操作，步骤S1中，工件被传送到检测器，检测工件表面的粗糙度，然后判断铝材或铝合金工件表面的粗糙度，粗糙度大于0.3Ra则执行步骤S2，粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra则执行步骤S3，粗糙度小于0.1Ra则执行步骤S4。步骤S2至S4中，根据粗糙度的数值，自动设置机器的运作模式，自动选择打磨砂纸、柔性透气背基磨料或者抛光皮，以及上述打磨、抛光材料的规格，然后进行打磨或者抛光。
例如，铝材及铝合金自动化湿式镜面研磨抛光分为以下步骤：机器的调节，调整使用机器及其运作模式、选择打磨、抛光材料及其规格；粗糙度降低，为了缩短镜面抛光的时间，先将工件表面的粗糙度降低到0.1Ra以下，Ra值越小镜面抛光的时间越短；镜面抛光。镜面抛光步骤中，通过自动机器人或打磨专用机器根据工件的粗糙度及工件的大小形状调节打磨路径及时间，通过力控装置或弹簧装置调节打磨的压力。
经以上研磨工艺打磨抛光后的工件，表面光滑细腻，达到镜面效果。例如，粗糙度在0.2Ra的工件，采用以下步骤进行打磨抛光。
1、1500#柔性透气背基磨料进行开粗，时间为1-5分钟，机械转速大于50转/分；例如，开粗的时间为5分钟、4分钟或2.5分钟，根据打磨件的大小与打磨面积确定；
2、2000~3000#柔性透气背基磨料进行二次打磨，时间为1-5分钟，机械转速大于50转/分覆盖前道打磨痕；例如，二次打磨的时间为3分钟、2分钟或1.5分钟，根据打磨件的大小与打磨面积确定；
3、4000~5000#柔性透气背基磨料进行打磨，时间为1-5分钟，机械转速大于50转/分覆盖前道打磨痕；打磨完成后工件粗糙度可达0.02Ra，光泽度可以达到850GU；例如，打磨时间为为4.5分钟、3.5分钟或1分钟，根据打磨件的大小与打磨面积确定；
| 序号 | 粗糙度（Ra） | 光泽度（Gu） |
| 1 | 0.03 | 825 |
| 2 | 0.02 | 856 |
| 3 | 0.04 | 805 |
4、抛光皮加抛光液进行抛光，时间为1-5分钟；抛光完成后达到镜面效果。例如，抛光时间为5分钟、3分钟或1分钟，根据打磨件的大小与打磨面积确定；
5、以上步骤1-4中，在打磨的同时加入抗氧化剂和润滑剂辅助打磨，优选的，抗氧化剂和润滑剂用量为铺满工件表面，以保护产品表面，防止工件在打磨时表面氧化并延长打磨耗材寿命，降低打磨时所产生的温度，铝屑及时冲洗。
通过以上工艺可以根据不同的打磨时间达到不同的打磨效果，一般采用以上工艺打磨抛光后工件粗糙度可以达到0.05Ra以下，工件表面达到镜面效果。
本发明运用机器设备实现自动化湿式打磨及抛光解决了传统干式打磨工艺的易燃易爆的安全隐患及打磨行业人工打磨招工难问题，尤其适用于电脑、电视、手机、IPAD、高尔夫等对产品要求较高的领域。
进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的湿式镜面研磨抛光的方法。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种湿式镜面研磨抛光的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，判断铝材或铝合金工件表面的粗糙度，粗糙度大于0.3Ra则执行步骤S2，粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra则执行步骤S3，粗糙度小于0.1Ra则执行步骤S4；
S2，设置机器为粗糙打磨模式，采用普通的打磨砂纸进行打磨至粗糙度大于等于0.1Ra且小于等于0.3Ra；
S3，设置机器为搭配打磨模式，采用1500至5000目之间的柔性透气背基磨料进行搭配打磨，至粗糙度小于0.1Ra；
S4，设置机器为抛光模式，采用抛光皮进行抛光处理；其中，采用循环过滤注液方式，循环使用抛光液。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2中，设置机器为粗糙打磨模式，其中，设置粒度为180至1500目，下一道打磨粒度比上一道打磨粒度大60至400目，打磨机转速大于50转/分。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，步骤S3中，设置机器为搭配打磨模式，下一粒度将上一粒度的打磨痕进行覆盖，打磨机转速大于50转/分。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述搭配打磨模式，采用1500目+3000目、1500+5000目、或者3000+5000目进行搭配进行打磨。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤S4之前，还执行以下步骤S41：判断工件的加工面积是否大于第一预设面积，是则在步骤S4中设置机器为偏转抛光模式，采用偏心打磨机粘抛光皮加抛光液进行抛光处理或者同心打磨机粘抛光皮加偏摆装置搭配抛光液进行抛光处理；否则在步骤S4中采用研磨机进行抛光处理；其中，打磨机转速大于50转/分。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤S41之前，还执行以下步骤S40：判断工件的加工面积是否小于第二预设面积，是则将工件装夹并列排好后执行步骤S4，否则执行步骤S41。
7.根据权利要求1至6任一所述方法，其特征在于，步骤S2中，采用抗氧化剂和润滑剂辅助打磨，采用循环过滤注液方式，循环使用抗氧化剂与润滑剂并将铝屑排出；和/或，步骤S3中，采用抗氧化剂和润滑剂辅助打磨，打磨时通过对柔性透气背基磨料的挤压力，将打磨时所产生的铝屑挤压在柔性透气背基内，采用循环过滤注液方式，循环使用抗氧化剂与润滑剂并将铝屑排出。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述柔性透气背基磨料采用碳化硅、陶瓷和/或金刚砂作为磨粒。
9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，步骤S2至S4中，根据工件的粗糙度及工件的大小形状调节打磨路径或抛光路径。
10.根据权利要求7所述方法，其特征在于，步骤S2至S4中，通过力控装置或弹簧装置调节打磨或抛光的压力。
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