一种超声波抛光设备及其震动机构的制作方法

本实用新型涉及研磨抛光技术领域，尤其涉及一种超声波抛光设备及其震动机构。

背景技术：

目前消费类智能电子产品越来越普及，除功能上日新月异外，外观材料上也频繁推陈出新，陶瓷材料由于其硬度高、永不磨损等特点受到了越来越多的制造商和消费者的青睐。而陶瓷材料如果要作为外观材质使用，则必须要经过表面研磨抛光处理，即去除陶瓷烧结后的粗糙表面，进而甚至达到镜面的赏心悦目的视觉效果。

现有的研磨抛光陶瓷的工艺包括平面研磨抛光、弧面研磨抛光、滚动研磨抛光和震动研磨抛光。其中：平面研磨抛光只能研磨抛光平面，经常用于平板类陶瓷，如手机陶瓷背板、装饰条板等，该工艺需要使用研磨盘、夹具和研磨液，首先将平板类陶瓷放置于夹具中，再一起置于下研磨盘上，上研磨盘下降压紧，然后上下研磨盘反向转动，同时添加研磨抛光液，达到研磨抛光效果；弧面研磨抛光和平面研磨抛光类似，只是在上研磨盘上黏贴了柔软可形变的研磨抛光垫，在起到压紧作用的同时，还可以通过形变对一些弧面处进行研磨抛光；滚动研磨抛光可以处理一些复杂形状的陶瓷产品，不局限于平面和弧面，但其工艺本质决定此种方法无法研磨抛光大尺寸(外形50mm以上)及薄壁产品(0.5mm厚度以内)，否则容易导致产品破损，其工艺是将待研磨抛光产品和研磨抛光粉液以及介质(高频瓷和水)混合在一起加入一个密封滚筒中，在滚筒进行转动的同时带动内部的混合物互相翻滚碰撞、磨损，达到去除陶瓷粗糙表面的效果，另外局限于高频瓷尺寸大小，该方法无法抛光到产品死角位，如直角、锐角位、孔内壁等位置；震动研磨抛光类似于滚动研磨抛光，也是将待研磨抛光产品和研磨抛光粉液以及介质(高频瓷和水)混合在一起加入震桶中而非滚筒中，此种震动是由偏心马达带动产生，在此震动桶中产品之间由于不会发生巨大的翻滚和剧烈的碰 撞，故相对于滚动研磨抛光可以用于大产品和薄壁产品，但其缺点是由于震动幅度弱，导致研磨抛光的时间大大增加，效率及成本上升很大，且同滚动抛光一样，局限于高频瓷的尺寸，还是无法抛光如直角、锐角位、孔内壁等死角位置。

综上可以看出，现有的陶瓷研磨抛光技术和对应的设备都存在一定的局限性：平面和弧面研磨抛光无法处理异型面；而滚动研磨抛光可以处理很多异型面，但无法处理大尺寸和薄壁产品；震动研磨抛光虽可以处理大尺寸和薄壁产品但处理周期太长(数周时间)，效率低下；而且以上四种抛光方式都无法抛光如直角、锐角位、孔内壁等死角位置。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种超声波抛光设备及其震动机构，不仅可以无死角地研磨抛光形状尺寸不限的待抛光件，而且研磨抛光效率高、操作方便。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种超声波抛光设备的震动机构，所述震动机构包括超声波单元、震板和多束弹性丝，多束所述弹性丝连接在所述震板上，所述超声波单元通过所述震板将超声波传导至多束所述弹性丝。

优选地，所述超声波单元包括超声波控制器和多个换能器，多个所述换能器通过导线与所述超声波控制器连接，多个所述换能器设置在所述震板的内部，其中多个所述换能器的发射面朝向多束所述弹性丝。

优选地，所述震动机构还包括多个夹柱，每个所述夹柱对应夹持一束所述弹性丝，所述夹柱固定连接在所述震板上。

优选地，多个所述夹柱的固定位置与多个所述换能器的发射面的位置一一对应。

优选地，每束所述弹性丝包括多根所述弹性丝，每根所述弹性丝的直径小于1mm。

优选地，所述弹性丝包括特氟龙丝、尼龙丝、聚碳酸酯丝中的至少一种。

优选地，多束所述弹性丝中的多根所述弹性丝至少具有两种长度。

本实用新型还公开了一种超声波抛光设备，包括抛光槽和至少一个上述的震 动机构，其中所述震动机构的部分结构设置连接在所述抛光槽内。

优选地，所述震板与所述抛光槽的底部或侧壁平行设置，所述弹性丝指向所述抛光槽内部。

优选地，所述抛光槽的底部设有移动卡槽，与所述抛光槽的侧壁平行设置的所述震板固定连接在所述移动卡槽内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的超声波抛光设备及其震动机构通过设置超声波驱动弹性丝，弹性丝可以实现与任意形状的待抛光件接触，从而可以研磨抛光形状尺寸不限的待抛光件，包括所有平板类、曲面类、异形类以及壁厚、尺寸不限的各类待抛光件；而且由于超声波的传播均匀性，弹性丝可以与抛光件充分接触，从而可以抛光到待抛光件的任意位置，包括如直角、锐角位、孔内壁等死角位置；而且通过超声波研磨抛光的抛光效率高、操作方便。

在部分优选的方案中，每束弹性丝包括多根弹性丝，弹性丝选择直径小于1mm的特氟龙丝、尼龙丝或聚碳酸酯丝，不易折断，能更好地传导超声波且在碰触待抛光件时容易折弯转向；且多根弹性丝的长度不一，使得弹性丝与待抛光件更充分地接触，可以提高抛光效果。

在部分优选的方案中，夹柱的固定位置与换能器的发射面的位置一一对应，使得换能器发射的超声波基本都传导至夹柱，并通过夹柱传导至弹性丝，从而减少超声波传导的损失。

在另外部分优选的方案中，弹性丝通过夹柱夹持，可以方便更换弹性丝以替换损耗的弹性丝，且震板活动连接在抛光槽内，进一步方便更换弹性丝以提升生产效率；另外，震板与抛光槽的底部或侧壁平行设置，并可通过移动卡槽调节与抛光槽侧壁平行设置的震板之间的间距，以适应不同尺寸的待抛光件，从而根据不同尺寸的待抛光件来调节震板之间的间距以达到最佳的抛光效果。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的超声波抛光设备的震动机构的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的震动机构中的换能器的结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例的震动机构中的夹柱的结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例的超声波抛光设备的主视图；

图5是本实用新型优选实施例的超声波抛光设备的俯视图；

图6是本实用新型优选实施例的超声波抛光设备的工作状态示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，震动机构1包括超声波单元11、震板12、多束弹性丝13和多个夹柱14，多束弹性丝13连接在震板12上，超声波单元11通过震板12将超声波传导至多束弹性丝13；每个夹柱14对应夹持一束弹性丝13，夹柱14固定连接在震板12上。其中，超声波单元11包括超声波控制器111和多个换能器112，多个换能器112通过导线113与超声波控制器111连接，多个换能器112设置在震板12的内部，其中多个换能器112的发射面朝向多束弹性丝13。

结合图1和图2，超声波控制器111主要作为超声波波源的发生装置，内部为一个振荡频率电路，与换能器112组成完整共振回路，其振荡频率和换能器112的固有谐振频率一致，频率范围在28K-40K，功率可调；换能器112主要作为超声波实际发生装置，主要组成有三部分，最上端是喇叭形状的作发射端用的轻质金属块1121(如铝块)，中间是压电陶瓷片1122，下端是重质金属块1123(如不锈钢块)，三部分用金属螺栓紧固在一起，其中压电陶瓷片1122的正负极通过导线113连接至超声波控制器111可产生谐振震动，通过轻质金属块1121向前传导发送，而底部的重质金属块1123则起到吸收块作用，将反向超声波吸收，并起到稳定支撑作用；多个换能器112分别将发射面(即轻质金属块1121的顶面)粘贴在震板12的内表面，并统一正负电源线接触连接到超声波控制器111对应的正负电源端口。

结合图1和图3，夹柱14的底面143与震板12外表面焊接连接，焊接位置尽量位于震板12内部的换能器112的发射面上(更优选的实施例中，夹柱14的焊接位置可以与换能器112的发射面位置一一对应)，以减少超声波传导损失，夹柱14的夹口141夹住一束弹性丝13，再用螺栓旋入螺栓孔142进行紧固夹紧。其中夹柱14的材质选用不锈钢，能更好地传导震板12上的超声波，而弹性丝13作为活动式可拆卸夹持，方便后续由于使用时间较长而出现磨损的更换操作。 每束弹性丝13包括多根弹性丝13，弹性丝13的材质可以选用塑料材质，优选采用特氟龙丝、尼龙丝、聚碳酸酯丝等具有良好的弹性、不易折断的性能，能更好地传导超声波及碰触待抛光件时容易折弯转向。

震板12作为超声波振动及传导装置，采用不锈钢外壳，内部封装设置多个换能器112，外部焊接连接刚性夹柱14。首先多个换能器112的发射面粘贴在震板12的内表面，统一正负电源线接出连接到超声波控制器111对应的正负电源端口，再将震板12密封，主要是将所有换能器112封装在震板12内部，并能达到防水目的；在震板12的外表面通过焊接连接不锈钢的夹柱14，再通过夹柱14夹持弹性丝13，夹柱14的作用除了夹持弹性丝13外还可将底部的震板12传过来的超声波震动定向传导到弹性丝13上，夹柱14的间距和个数可视震板12大小定，可尽量多，从而可以夹持更多弹性丝13，每束弹性丝13包括多根弹性丝，每根弹性丝13的直径在1mm以下，且震板12上的弹性丝13的长度不一，随机化。弹性丝13的作用是加强从夹柱14上定向传导过来的超声波，使震动波沿着弹性丝13定向传导，减少损失，还可在接触到待抛光件表面时将震动传导给待抛光件，达到摩擦切削抛光作用，并且自身被折弯后还继续传导震动波，使得其周围的超声波震动强度大大增强。

结合图1至图3，本实用新型优选实施例的超声波抛光设备中的震动机构1的制作过程包括：首先换能器震子的布局优先使用功率大的震子，以紧密排列方式排列于震板12的内表面，使震板12内表面尽量被大量换能器112发射端面覆盖，确保超声波能量从震板12表面大密度均匀发射出，多个换能器112统一正负电源线接出连接到超声波控制器111对应的正负电源端口，再将震板12密封以将所有换能器112封装在内部；然后震板12发射端外表面使用焊接方法焊接一批不锈钢的夹柱14，夹柱14底面143与震板12表面焊接连接，焊接位置尽量处于下部的换能器112的发射端面上，以减少超声波传导损失，夹柱14的夹口141夹住一束弹性丝13，再用螺栓旋入螺栓孔142进行紧固夹紧。

结合图1、图4、图5和图6，本实用新型优选实施例的超声波抛光设备，包括多个震动机构1和抛光槽2，其中震动机构1的部分结构设置连接在抛光槽2内。震动机构1中的震板12设置连接在抛光槽2中，其中可以在抛光槽2的四周侧壁和底部各平行设置一块震板12；抛光槽2内可以加入抛光介质4，抛光 介质4包括溶剂41和研磨抛光用的金刚石颗粒42；待抛光件3可以放入抛光槽2的中央位置，启动超声波控制器111发生超声波，此时待抛光件3被弹性丝13挤压无规则接触，从震板12上传导过来的超声波就在弹性丝13的尖端和周围扩散，使溶剂41频繁反复产生负压而瞬间出现大量气泡，又快速破裂，在破裂的瞬间将研磨抛光的金刚石颗粒42带动着剧烈撞击待抛光件3的各个表面，同时弹性丝13本身在抛光介质4中，在超声波的作用下对待抛光件3表面进行摩擦切削，待抛光件3在双重作用下进行研磨抛光。其中抛光介质4中的溶剂41包括水、分散剂、散热剂等，金刚石颗粒42的尺寸从1微米到数十微米，根据待抛光件3的表面不同要求选用不用尺寸，尺寸越小则可以得到粗糙度越小的表面，但研磨抛光时间较长，反之得到粗糙度稍大的表面，时间可以缩短，实际操作时可以先选用粗颗粒再选用中或细颗粒，逐级研磨抛光，可得到镜面效果表面的装饰件。

结合图6，采用本实用新型优选实施例的超声波抛光设备对待抛光件3进行抛光的包括以下步骤：

第一，准备抛光槽2，抛光槽2可以选用不锈钢材质，先将一块震板12放置在抛光槽2的底部，将待抛光件3(形状不限、大小不限)放于治具中一起放入抛光槽2的中央位置，为加大抛光槽2内的超声波强度及超声波分布均匀性，逐一在抛光槽2的四个侧壁上各竖直放置一块震板12，确保超声波发射面朝向待抛光件3，各块震板12上的弹性丝13需接触到待抛光件3的表面；其中在抛光槽2的底部可以设置滑动卡槽(图中未示)，以根据放入的待抛光件3的大小和数量对与侧壁平行的各块震板12的间距进行调整，从而保证弹性丝13接触到待抛光件3的表面后再向待抛光件3靠近一定距离，使得弹性丝13出现折弯转向现象，与侧壁平行的各块震板12的位置调节到位后将震板12固定卡紧。其中将弹性丝13调整至接触待抛光件3并出现折弯转向，可以使得弹性丝13对待抛光件3表面产生一定压力，并且转向后的弹性丝13是杂乱无章的随机方向，可以增强待抛光件3周围的超声波强度和均匀性。

第二，调整好各震板12的位置后，向抛光槽2中加入抛光介质4。抛光介质4中的金刚石颗粒42的尺寸可由产品最终表面效果要求决定，如要求A3、A2、A1等级表面，则相应要使用W5～W10、W1～W3、W1以下的粒径颗粒，其 中在抛光高要求A1表面时，可以采用逐级进行研磨抛光，先用粗颗粒、再用中颗粒、最后使用微细颗粒(如W1)进行精细抛光，在实际操作中，可以准备三台本实用新型中的超声波抛光设备，粗、中、细抛光各由一台设备进行，不但节省更换抛光介质的操作还可放置粗、中、细颗粒交叉污染(如粗颗粒进入到精细抛光槽中)，加入的抛光介质4一定要浸没所有待抛光件3和所有震板12，防止震板12干震发热损毁。

第三，抛光介质4加入到抛光槽2后，启动超声波控制器111，抛光操作开始，超声波由换能器112发出，由震板12表面传导至夹柱14，再通过弹性丝13及抛光介质4传入槽中，作用到待抛光件3表面，一方面抛光介质4中的溶剂41受到超声波作用产生无数真空气泡瞬间破裂而带动金刚石颗粒42剧烈撞击待抛光件3表面，另一方面弹性丝13对待抛光件3的表面也有压力作用，在超声波的作用下也会剧烈摩擦待抛光件3的表面，该摩擦作用是在有金刚石颗粒42为媒介的抛光介质4中进行，从而达到研磨抛光作用。

本实用新型的超声波抛光设备中的震板12是活动投入式，弹性丝13是活动夹持式，一方面可以根据待抛光件3的大小和数量进行调节震板12之间的间距，以使得设备可以满足不同大小和数量的待抛光件3的研磨抛光需求，另一方面，随着使用时间延长，弹性丝13甚至是震板12都不可避免出现损耗磨损，而本实用新型的超声波抛光设备中的震板12和弹性丝13均可方便进行更换，从而提升生产效率。

本实用新型的超声波抛光设备的超声波的功率可以通过超声波控制器111进行调节，震板12的数量可以根据待抛光件3的特点进行随机调整，且弹性丝13可在接触待抛光件3表面处所有方位变形，确保最大超声波能量功率作用到待抛光件3的表面，节约抛光时间，提升生产效率。

采用本实用新型优选实施例的超声波抛光设备进行抛光，根据不同表面要求，抛光时间可从几小时至数十小时，虽然比平面研磨、弧面研磨的抛光时间稍长，但是本实用新型的抛光设备及其震动机构的优越性体现在复杂形状产品上，相比滚动抛光和震动抛光动辄数周的抛光时间已大大缩减，且关键能解决其它抛光方式无法解决的死角位(如孔内壁、直角、锐角位等)抛光问题，尤其适用于抛光形状复杂的产品，研磨抛光效率高、操作方便。

本实用新型的超声波抛光设备及其震动机构主要可以用于外观陶瓷产品的研磨抛光，但也不局限于陶瓷产品，还可应用于金属、玻璃等制品，只需调整对应的研磨抛光介质即可。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。