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在信息技术飞速发展的时代背景下,智能手机已经成为人们日常生活的必需品,手机外壳逐渐成为厂商吸引消费者购买手机的新亮点和竞争重心。手机外壳的抛光工艺直接决定了外壳的外观质量和加工成本,也决定了消费者的感官体验,为满足消费者在感官品质上日益提高的追求,抛光加工工艺的改善或者新应用迫在眉睫。 为适应手机外壳材料多样性的要求,本文提出将集群磁流变抛光技术应用到手机外壳的加工中,以实现手机外壳的高效率、高精度、柔性化、适应性的平坦化加工。本文针对常用的两种手机外壳材料进行了系列试验研究,以获得不同材料的最佳抛光工艺参数,并对其抛光力特性进行分析,为磁流变抛光技术在手机外壳加工中的应用奠定基础。 采用集群磁流变平面抛光装置分别对两种代表性的手机外壳材料阳极氧化铝合金和氧化锆陶瓷进行了单因素试验,研究了加工间隙、工件转速、抛光盘转速、偏摆幅度、磨料种类、磨料粒径等工艺参数对工件的材料去除率和表面粗糙度的影响规律,获得了不同材料的最佳工艺参数。在加工间隙1.1mm,工件转速350rpm,抛光盘转速60rpm,偏摆10mm的工艺条件下,采用3μm的氧化铈磨料抛光阳极氧化铝合金,得到了Ra 5.2nm的镜面效果。在选用3μm氧化铝磨料,工件转速为400rpm,加工间隙0.9mm的工艺参数条件下获得了Ra 8.1nm的超光滑氧化锆陶瓷表面。研究了不同加工时间下的材料去除过程,结果发现集群磁流变抛光可以塑性方式去除上一道工序中产生的表面缺陷和亚表面损伤层,但最终的抛光质量仍然会受到材料本身缺陷的影响。 利用Kistler-9171A旋转式测力仪搭建了测力平台,通过对集群磁流变抛光加工的力信号进行实时测量,探讨了加工间隙、工件转速、抛光盘转速、工件偏摆幅度以及磨料种类、磨料粒径等不同工艺参数对抛光正压力Fn和剪切力Ft的影响规律,从不同工艺条件下磨料微粒的约束形态着手,研究了集群磁流变抛光的抛光力特性。结果发现,在集群磁流变抛光中,不同参数对抛光力特性的影响规律不同。随着加工间隙的增加,抛光正压力Fn和剪切力Ft均逐渐减小,抛光正压力Fn下降更明显。随着工件转速和偏摆幅度的增加,抛光正压力Fn和剪切力Ft均先逐渐增大再减小。磨料的硬度、密度和形状均会影响磁流变抛光的作用力大小。集群磁流变抛光的剪切力Ft与抛光正压力Fn的比值均在0.1-0.2之间,但磨料粒径和抛光盘转速对Ft/Fn的比值影响很大。但是,不同工件材料对集群磁流变抛光的正压力Fn几乎没有影响,而其表面形貌特性与硬度对剪切力Ft会产生较大的影响。