硬金属电化学仿形研磨设备的制作方法

本申请涉及金属加工领域，尤指一种硬金属电化学仿形研磨设备。

背景技术：

目前，手机等移动终端外壳，一般采用镁或铝等轻金属合金作为外壳，该等镁或铝合金硬度较低，在加工过程中，一般会采用锻或压铸，再通过cnc切削进行精加工。

随着手机市场的发展，对外壳的质感、硬度的要求都在增加。目前，市场上开始采用不锈钢等超硬材料作为手机壳体，但是不锈钢等超硬材料的加工难度非常大，需要更多的刀具、更长的时间去进行加工。采用传统cnc工艺对不锈钢等超硬材料进行加工将导致产品成本高企，无法满足客户要求。

技术实现要素：

鉴于此，有必要提供一种加工成本较低、加工效果较好的硬金属电化学仿形研磨设备。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种硬金属电化学仿形研磨设备，包括机台、设于所述机台上的砂轮组件、设于所述机台上的工件仿形机构及喷洒机构，所述砂轮组件包括砂轮及驱动所述砂轮旋转的驱动机构，所述砂轮包括基体及设于所述基体轴向外表面的砂粒，所述基体为导体，所述砂粒为绝缘体，所述工件仿形机构依照所述工件的四个侧边形状带动所述工件转动使所述工件的四个侧边的不同区域依次与所述砂轮的砂粒摩擦，所述喷洒机构向所述工件与所述砂粒接触的待研磨面喷洒处理液，所述处理液与所述工件的待研磨面产生化学反应，通过所述砂轮转动使所述工件待研磨面与所述砂粒产生摩擦以去除所述工件待研磨面的化学腐蚀物质。

本申请的硬金属电化学仿形研磨设备通过设置仿形块与固定轮，使所述工件处于不同平面内的侧边同时进行研磨加工，而无需对每个侧边进行装夹再加工，大大提升了效率。

优选地，所述砂轮的基体为铜基体，所述砂轮通过所述铜基体与粒度为80-400目的砂粒烧结而成。

优选地，所述工件待研磨面与所述砂轮基体之间的距离为0.02-0.1mm。

优选地，所述砂轮的转速为15-60rad/min。

优选地，所述砂轮的转速为28-32rad/min。

优选地，所述工件仿形机构包括转动轴、设于所述转动轴一端的夹具、设于所述转动轴上的仿形块、与所述仿形块的侧边相对的固定轮、及驱动所述转动轴转动的动力机构。

优选地，所述转动轴可绕转动轴轴芯相对于所述固定轮360度移动，从而使夹持于所述夹具上的工件的四个侧边均可与所述砂轮的径向表面接触。

优选地，所述仿形块四个侧边的尺寸与形状与所述工件一致，所述砂轮的径向外表面的宽度不小于所述工件侧边的宽度。

优选地，所述工件位不锈钢，所述处理液按质量比重包括：3-7％的硝酸钠、2.5-5％的氯化钠、1-3％的磷酸氢二钠、0.1-1％的甘油、大于80％的水。

优选地，所述工件位不锈钢，所述处理液按质量比重包括：4-6％的硝酸钠、2.8-3.2％的氯化钠、1.8-2.2％的磷酸氢二钠、0.3-0.7％的甘油、大于80％的水.

优选地，所述处理液按质量比重包括：5％的硝酸钠、3％的氯化钠、2％的磷酸氢二钠、0.5％的甘油、大于80％的水。

优选地，所述处理液与所述工件的待研磨表面产生如下化学反应：

mn-3e＝mn³⁺；

mn-2e＝mn²⁺；

cr-2e＝cr²⁺；

si+2h2o-4e＝sio2(s)↓+4h⁺；

fe²⁺+e＝fe³⁺；

cr-3e＝cr³⁺；

fe-2e＝fe²⁺；

cr²⁺-e＝cr³⁺；

ni-2e＝ni²⁺；

fe-3e＝fe³⁺；

4oh^--4e＝2h2o+o2(g)↑；

mn²⁺+2h2o-2e＝mno2(s)↓+4h⁺；

2cl^--2e＝cl2(g)↑；

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请硬金属电化学研磨方法实施例一的示意图；

图2为本申请硬金属电化学研磨方法实施例二的示意图；

图3为本申请实施例三硬金属电化学仿形研磨设备的立体图；

图4为本申请实施例三硬金属电化学仿形研磨设备去除机台后立体图；

图5为图4另一角度的立体图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

请参阅图1所示，本申请硬金属电化学研磨方法包括砂轮21、及工件40，所述砂轮21包括基体211及分布于所述基体211表面上的砂粒212。所述砂轮21的基体211为导体可以传输电流，所述砂粒212为绝缘体，不能传输电流。所述砂轮21采用铜基体(即前述基体211)与粒度为80-400目的砂粒烧结而成。

本申请的硬金属以不锈钢为例，加工过程包括如下步骤：

s1、装夹工件40，使工件40的待研磨表面朝向所述砂轮21；使所述砂轮21的砂粒212接触所述工件40的待研磨表面，所述砂轮21的基体211与所述工件40的待研磨表面之间保持0.02-0.1mm的间隙，即所述砂粒212的高度介于0.02-0.1mm之间，随着研磨损耗，所述砂粒212的高度会越来越小。

s2、向所述工件40的待研磨表面喷洒处理液；

所述处理液的喷洒速度为1-3m/s，所述处理液的喷射速度可以通过所述砂轮21的转动向外抛洒处理液而形成喷射速度。

所述处理液按质量比重如下：3-7％的硝酸钠、2.5-5％的氯化钠、1-3％的磷酸氢二钠、0.1-1％的甘油、大于80％的水；

优选地，所述处理液按质量比重如下：4-6％的硝酸钠、2.8-3.2％的氯化钠、1.8-2.2％的磷酸氢二钠、0.3-0.7％的甘油、大于80％的水；

优选地，所述处理液按质量比重如下：5％的硝酸钠、3％的氯化钠、2％的磷酸氢二钠、0.5％的甘油、大于80％的水。

s3、将所述砂轮21连接直流电源的负极，所述工件40连接直流电源的正极，所述直流电源是频率为30khz-100khz的高频开关电源，工作电压为1-10v。在此步骤中，不锈钢中的金属元素产生化学腐蚀，使工件40的待研磨表面产生腐蚀层，所述工件40相对所述砂轮21的导电基体211一定距离内的待研磨面上产生如下化学反应：

mn-3e＝mn³⁺

mn-2e＝mn²⁺

cr-2e＝cr²⁺

si+2h2o-4e＝sio2(s)↓+4h⁺

fe²⁺+e＝fe³⁺

cr-3e＝cr³⁺

fe-2e＝fe²⁺

cr²⁺-e＝cr³⁺

ni-2e＝ni²⁺

fe-3e＝fe³⁺

4oh^--4e＝2h2o+o2(g)↑

mn²⁺+2h2o-2e＝mno2(s)↓+4h⁺

2cl^--2e＝cl2(g)↑

s4、转动所述砂轮21，移动所述工件40使所述砂轮21与所述工件40的所有待研磨表面之间产生摩擦，去除所述工件40待研磨表面上的腐蚀层，所述砂轮21或所述工件40的一次进给量为0.005-0.1mm，循环研磨，直至研磨的厚度达到预定要求。

实施例一中在所述砂轮21的径向外侧面设置砂粒212，利用所述砂轮的转动研磨。

请参阅图2所示，实施例二中也可以采用在所述砂轮21的轴向外表面设置砂粒212，利用所述砂轮21的转动，通过所述轴向外表面对所述工件的待研磨面进行研磨，如此可以加大所述砂轮21的研磨面积。

本申请相较于采用cnc刀具加工的方式，结合电化学腐蚀所述硬金属的待研磨面，在通过砂轮21的砂粒摩擦加速所述腐蚀层的磨削，大大提升了加工效率。

请参阅图3至图5所示，为本申请实施例三的硬金属电化学仿形研磨设备的附图，实施例三采用实施例一或实施例二所述的硬金属电化学磨削工艺对硬金属进行加工。

实施例三的硬金属电化学仿形研磨设备包括机台10、设于所述机台10上的砂轮组件20、设于所述砂轮组件20上的工件仿形机构30、及喷洒机构(图未示)。

所述砂轮组件20包括砂轮21、设于所述机台10上的驱动机构22及连接所述驱动机构22与所述砂轮21的驱动轴23。所述驱动机构22为驱动电机，所述驱动电机通过所述驱动轴23驱动所述砂轮21旋转，所述驱动轴23还可以为传动皮带。所述砂轮21的转速为15-60rad/min，优选为28-32rad/min。所述砂轮21如实施例一所述，所述砂轮21的径向外表面设置砂粒212，通过砂轮21的径向外表面与工件40进行研磨。

所述工件仿形机构30包括转动轴31、设于所述转动轴31一端的夹具32、设于所述转动轴31上的仿形块33、与所述仿形块33的侧边相对的固定轮35、及驱动所述转动轴31转动的动力机构34。

所述转动轴31可绕转动轴轴芯相对于所述固定轮35实现360度移动，所述工件夹持于所述夹具32上，所述工件40的四个侧边均可与所述砂轮21的径向表面接触。所述仿形块33四个侧边的尺寸与形状与所述工件一致。所述砂轮21的径向外表面的宽度不小于所述工件40侧边的宽度。

所述喷洒机构将处理液喷洒于与所述砂轮21接触的所述工件40的待研磨面上。

本申请硬金属电化学仿形研磨设备的工作原理如下，所述硬金属工件40通过所述夹具32固定于所述转动轴31上，使所述工件40的一个侧边紧贴所述砂轮21的径向外表面并接触所述砂粒212。喷洒处理液至所述工件40与所述砂轮21接触的待研磨面上，而后，所述砂轮21的铜基体211接通直流电源负极，所述工件40接通直流电源的正极，启动所述驱动机构22使所述砂轮21旋转，启动所述动力机构34使所述转动轴31转动，所述仿形块33贴合所述固定轮35转动，使所述转动轴31另一端的工件40依照所述仿形块33与所述固定轮35设定的转动路径与所述砂轮21进行摩擦加工。

本申请的硬金属电化学仿形研磨设备通过设置仿形块33与固定轮35，使所述工件40处于不同平面内的侧边同时进行研磨加工，而无需对每个侧边进行装夹再加工，大大提升了效率。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。