玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置及研磨工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石材加工【技術領域】，尤其是涉及一種玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置及研磨工藝。其研磨裝置包括數(shù)控輔助機架，設在此輔助機架上的超聲波發(fā)生機構和磁力研磨機構，超聲波發(fā)生機構包括超聲波發(fā)生器，壓電換能器，變幅桿，彈性筒夾，壓電換能器外側設有集電環(huán)，壓電換能器與數(shù)控輔助機架上的驅(qū)動主軸相連接，磁力研磨機構包括永久磁鐵和填磁性磨料。本發(fā)明利用超聲波振動對玉石表面形成一個脈沖壓力，磁性磨料在磁力和脈沖壓力的復合作用下，可有效的提高對玉石凹凸表面的加工效率和加工質(zhì)量，實現(xiàn)對玉石浮雕工藝品的機械拋光，彌補手工拋光的缺陷。
【專利說明】玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置及研磨工藝【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石材加工【技術領域】，尤其是涉及一種玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置及研磨工藝。
【背景技術】
[0002]對于手工或機械加工完成的玉石工藝品來說拋光是加工工藝最后一道工序，也是玉石工藝品加工最重要的一道工序。而現(xiàn)在的玉石浮雕工藝品拋光并沒有專門的拋光設備，對于玉石浮雕工藝品表面的凹凸不平處多采用人工拋光，其拋光工藝繁瑣，勞動強度大，工作環(huán)境惡劣。同時手工拋光后表面質(zhì)量不均勻，加工效率低。磁力研磨加工屬于一種新型研磨方法，與傳統(tǒng)的研磨方法不同的是磁力研磨采用的研磨工具是松散的磁性磨料，磁性磨料具有很大的靈活性，可以隨著工件表面形狀的變化而變化，能夠適應各種不同表面。經(jīng)大量實驗，已應用于平面、球面、內(nèi)圓、內(nèi)壁等的研磨加工，其缺點是對于非磁性材料(陶瓷、塑料、玉石等)的加工效率比較低。超聲加工是利用超聲振動的方法，可使刀具以每秒高達16000赫茲的頻率振動，加工效率比較高，其缺點是超聲加工僅適用于凹槽類工件，對于表面形狀復雜的工件依然無法滿足其研磨加工要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種專門針對玉石浮雕等非磁性材料表面拋光的玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置及研磨工藝。本裝置及工藝將磁力研磨方法和超聲波技術相結合，使磁性磨料在磁力和脈沖壓力的復合作用下對玉石凹凸表面進行拋光加工，其加工效率更高、加工質(zhì)量更好，實現(xiàn)了對玉石浮雕工藝品的機械拋光，彌補了手工拋光的缺陷。
[0004]本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的:
本發(fā)明的玉石浮雕工藝品的超聲波`磁力復合研磨裝置，其特征在于包括數(shù)控輔助機架，設在此輔助機架上的超聲波發(fā)生機構和磁力研磨機構，
所述的數(shù)控輔助機架包括固定工件工作臺，驅(qū)動主軸，
所述的超聲波發(fā)生機構包括超聲波發(fā)生器，與此超聲波發(fā)生器相連接的壓電換能器，與此壓電換能器相連接的變幅桿，與此變幅桿相連接的彈性筒夾，所述的壓電換能器外側設有集電環(huán)，所述的壓電換能器與所述的驅(qū)動主軸相連接，
所述的磁力研磨機構包括夾持在所述彈性筒夾內(nèi)的永久磁鐵，填充在此永久磁鐵和待加工件之間的磁性磨料。
[0005]所述的固定工件工作臺為導磁材料。
[0006]利用玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置的研磨工藝，其特征在于，其研磨工藝如下:
①清洗:首先采用超聲波清洗機添加少量清洗劑清洗玉石浮雕工藝品表面，去除玉石浮雕工藝品表面污潰，并晾干； ②裝卡:將待加工的玉石浮雕工藝品裝卡在超聲波磁力復合研磨裝置的數(shù)控輔助裝置的固定工件工作臺上，固定工件工作臺為導磁材料，經(jīng)磁化后可與永久磁鐵形成閉合磁回路；
③參數(shù)設定:啟動超聲波發(fā)生器，設定超聲波發(fā)生頻率為15?20KHz，振幅為10?20 μ m ；
④粗拋:粗拋時將平均粒徑為200?350μπι燒結磁性磨料與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在加工間隙內(nèi)，此時驅(qū)動主軸轉速為1500?2000r/min，加工時間約20 ?30min ；
⑤精拋:精拋時將平均粒徑為100?200μ m燒結磁性磨料與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在加工間隙內(nèi)，驅(qū)動主軸轉速2000?2500r/min，加工時間約20?30min ；
⑥超精細拋將平均粒徑為10?30μ m金剛石研磨膏與平均粒徑為100?200 μ m鐵粉、水基研磨液以體積比為1:4:8混合，填充在加工間隙內(nèi)，驅(qū)動主軸轉速為2500?3000r/min,加工時間約為30?40min ；
⑦再清洗:將超精細拋光后的玉石浮雕工藝品取下放入超聲波清洗機中進行清洗，然后晾干即可。
[0007]所述磁性磨料，是由磁粒相鐵粒子和磨粒相氧化鋁顆粒經(jīng)過壓塊、燒結、破碎和篩分工藝方法制備，其粒徑范圍在46.15 μ m?375 μ m。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點:
(1)由于玉石屬于非磁性材料，在磁加工區(qū)域產(chǎn)生的磁力相對較小，若單純米用磁力研磨技術對玉石浮雕表面拋光，其加工效率低，表面加工質(zhì)量不理想，難以達到加工要求。本發(fā)明設計了一種將超聲波加工技術和磁力研磨技術相結合的超聲波磁力復合研磨裝置，利用超聲波振動對玉石表面形成一個脈沖壓力，磁性磨料在磁力和脈沖壓力的復合作用下，可有效的提高對玉石凹凸表面的加工效率和加工質(zhì)量，實現(xiàn)對玉石浮雕工藝品的機械拋光，彌補手工拋光的缺陷；
(2)本發(fā)明針對玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置提供了相應的研磨工藝方法，實現(xiàn)對玉石浮雕工藝品表面的粗拋、精拋、超精細拋、清洗的全部過程。磁性磨料在磁力以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打玉石表面，即使微小的凸凹表面，也能實現(xiàn)滿足其加工要求的表面拋光，其表面拋光質(zhì)量更均勻，彌補了手工拋光的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明超聲波磁力復合研磨裝置的結構示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明對玉石板采用超聲波磁力復合拋光的前后顯微對比圖。
[0011]圖3為本發(fā)明對玉石板采用超聲波磁力研磨復合拋光與手工拋光的對比圖。
[0012]圖4為本發(fā)明對玉石板拋光前后表面粗糙度值對比圖。
[0013]圖5為本發(fā)明對佛像玉石雕刻工藝品拋光前后表面粗糙度值對比圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。[0015]如圖1所示，本發(fā)明的玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置，其特征在于包括數(shù)控輔助機架，設在此輔助機架上的超聲波發(fā)生機構和磁力研磨機構，
所述的數(shù)控輔助機架包括固定工件工作臺10，驅(qū)動主軸1，
所述的超聲波發(fā)生機構包括超聲波發(fā)生器7，與此超聲波發(fā)生器7相連接的壓電換能器2，與此壓電換能器2相連接的變幅桿4，與此變幅桿4相連接的彈性筒夾5，所述的壓電換能器2外側設有集電環(huán)3，所述的壓電換能器2與所述的驅(qū)動主軸I相連接，
所述的磁力研磨機構包括夾持在所述彈性筒夾5內(nèi)的永久磁鐵6,填充在此永久磁鐵6和待加工件9之間的磁性磨料8。
[0016]所述的固定工件工作臺10為導磁材料，可以選用例如鑄鐵材料的工作臺，導磁性工作臺經(jīng)磁化后可與永久磁鐵6形成閉合磁回路。
[0017]本裝置的超聲波發(fā)生機構與磁力研磨機構的永久磁鐵6通過彈性筒夾5連接在一起，超聲波發(fā)生機構的壓電換能器2與驅(qū)動主軸I相連接，由驅(qū)動主軸I帶動，帶動變幅桿4和永久磁鐵6以與驅(qū)動主軸I相同的轉速旋轉，同時超聲波發(fā)生器7不斷提供超聲波脈沖，使永久磁鐵6和導磁性固定工件工作臺10之間形成磁場強度和磁力線分布不斷變化的磁場，帶動磁場間磁性磨料8的翻滾、打擊玉石表面，實現(xiàn)玉石表面的拋光處理，即使是微小的凸凹表面，也能實現(xiàn)滿足其加工要求的表面拋光，其表面拋光質(zhì)量更均勻。本裝置將超聲波加工技術和磁力研磨技術相結合，利用超聲波振動對玉石表面形成一個脈沖壓力，磁性磨料8在磁力和脈沖壓力的復合作用下，可有效的提高對玉石凹凸表面的加工效率和加工質(zhì)量，實現(xiàn)對玉石浮雕工藝品的機械拋光，彌補手工拋光的缺陷。采用本超聲波磁力復合研磨加工后的玉石浮雕工藝品，其表面的粗糙度值可達到Ra0.1ym左右，浮雕表面光亮度明顯提高；同時提高了玉石工藝品的拋光效率，降低了生產(chǎn)成本。
[0018]利用玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置的研磨工藝，其特征在于，其研磨工藝如下:
實施例一:對100X50X10 mm玉石板的表面拋光。
[0019]輔助材料:燒結磁性磨料、水基研磨液、金剛石研磨膏、鐵粉、清洗劑。
[0020]①清洗:首先采用超聲波清洗機添加少量清洗劑清洗玉石板表面，去除玉石浮雕工藝品表面污潰，并晚干；
②裝卡:將待加工的玉石板裝卡在超聲波磁力復合研磨裝置的數(shù)控輔助裝置的固定工件工作臺10上，固定工件工作臺10為導磁材料，經(jīng)磁化后可與永久磁鐵6形成閉合磁回路；
③參數(shù)設定:啟動超聲波發(fā)生器7，設定超聲波發(fā)生頻率為15?20KHz，振幅為10?20 μ m ；
④粗拋:將粒徑為250?350μ m燒結磁性磨料與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在如圖1所示研磨裝置的加工間隙內(nèi)，永久磁鐵6吸附磁性磨料8隨著驅(qū)動主軸I以1500?2000r/min轉速旋轉，磁性磨料8在旋轉運動以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打玉石表面，包括微小的凸凹表面，對玉石板進行粗拋，加工時間10?15min ；
⑤精拋:更換粒徑為100?200μ m燒結磁性磨料，將其與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在如圖1所示研磨裝置的加工間隙內(nèi)，永久磁鐵6吸附磁性磨料8隨著驅(qū)動主軸I以2000?2500r/min轉速旋轉，磁性磨料8在旋轉運動以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打玉石表面，包括微小的凸凹表面，對玉石板進行精拋，加工時間10 ?15min ；
⑥超精細拋:更換粒徑為20?30μ m金剛石研磨膏與平均粒徑為150?200 μ m鐵粉混合磨料，將其與水基研磨液以體積比為1:4:8混合，填充在如圖1所示研磨裝置的加工間隙內(nèi)，永久磁鐵6吸附磁性磨料8隨著驅(qū)動主軸I以2500?3000r/min轉速旋轉,磁性磨料8在旋轉運動以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打玉石表面，包括微小的凸凹表面，對玉石板進行超精細拋光，加工時間20?30min ；
⑦再清洗:將超精細拋光后的玉石板取下放入超聲波清洗機中進行清洗，然后晾干即可。
[0021]經(jīng)檢測，玉石板拋光前粗糙度為Ra3.28 μ m，經(jīng)此工藝研磨拋光后，粗糙度可達Ra0.1lym0圖4顯示了本發(fā)明對玉石板拋光前后表面粗糙度值對比圖。
[0022]圖2顯示了本發(fā)明對玉石板采用超聲波磁力復合拋光的前后顯微對比圖，可以看至IJ，拋光效果十分明顯。圖3顯示了對玉石板采用超聲波磁力研磨復合拋光與手工拋光的對比圖，利用超聲波磁力復合拋光其表面拋光質(zhì)量更均勻，彌補了手工拋光的缺陷，且省時省力。
[0023]實施例二:對佛像玉石雕刻工藝品的表面拋光。
[0024]輔助材料:燒結磁性磨料、水基研磨液、金剛石研磨膏、鐵粉、清洗劑。
[0025]①清洗:首先采用超聲波清洗機添加少量清洗劑清洗佛像玉石雕刻工藝品表面，去除佛像玉石雕刻工藝品表面污潰，并晾干；
②裝卡:將待加工的佛像玉石雕刻工藝品裝卡在超聲波磁力復合研磨裝置的數(shù)控輔助裝置的固定工件工作臺10上，固定工件工作臺10為導磁材料，經(jīng)磁化后可與永久磁鐵6形成閉合磁回路；
③參數(shù)設定:啟動超聲波發(fā)生器7，設定超聲波發(fā)生頻率為15?20KHz，振幅為10?20 μ m ；
④粗拋:將粒徑為200?250μ m燒結磁性磨料與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在如圖1所示研磨裝置的加工間隙內(nèi)，永久磁鐵6吸附磁性磨料8隨著驅(qū)動主軸I以1500?2000r/min轉速旋轉,磁性磨料8在旋轉運動以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打佛像各個部位，加工時間20?30min ；
⑤精拋:更換粒徑為100?200μ m燒結磁性磨料，將其與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在如圖1所示研磨裝置的加工間隙內(nèi)，永久磁鐵6吸附磁性磨料8隨著驅(qū)動主軸I以2000?2500r/min轉速旋轉，磁性磨料8在旋轉運動以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打佛像各個部位，加工時間20?30min ；
⑥超精細拋:更換平均粒徑為10?20μ m金剛石研磨膏與平均粒徑為100?150 μ m鐵粉混合磨料，將其與水基研磨液以體積比為1:4:8混合，填充在如圖1所示研磨裝置的加工間隙內(nèi)，永久磁鐵6吸附磁性磨料8隨著驅(qū)動主軸I以2500?3000r/min轉速旋轉,磁性磨料8在旋轉運動以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打佛像各個部位，加工時間30?40min ；
⑦再清洗:將超精細拋光后的佛像玉石雕刻工藝品取下放入超聲波清洗機中進行清洗，然后晾干即可。
[0026]經(jīng)檢測，佛像玉石雕刻工藝拋光前粗糙度為Ra2.17 μ m,經(jīng)此工藝研磨拋光后，粗糙度可達Ra0.16 μ m。圖5顯示了本發(fā)明對佛像玉石雕刻工藝品拋光前后表面粗糙度值對比圖。
[0027]所述磁性磨料8，是由磁粒相鐵粒子和磨粒相氧化鋁顆粒經(jīng)過壓塊、燒結、破碎和篩分工藝方法制備，其粒徑范圍在46.15 μ m?375 μ m。
[0028]本發(fā)明針對玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置提供的相應的研磨工藝方法，實現(xiàn)了對玉石浮雕工藝品表面的粗拋、精拋、超精細拋、清洗的全部過程。磁性磨料8在磁力以及超聲振動的復合作用下不斷翻滾并垂直擊打玉石表面，即使微小的凸凹表面，也能實現(xiàn)滿足其加工要求的表面拋光，其表面拋光質(zhì)量更均勻，彌補了手工拋光的缺陷。
【權利要求】
1.一種玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置，其特征在于包括數(shù)控輔助機架，設在此輔助機架上的超聲波發(fā)生機構和磁力研磨機構， 所述的數(shù)控輔助機架包括固定工件工作臺，驅(qū)動主軸， 所述的超聲波發(fā)生機構包括超聲波發(fā)生器，與此超聲波發(fā)生器相連接的壓電換能器，與此壓電換能器相連接的變幅桿，與此變幅桿相連接的彈性筒夾，所述的壓電換能器外側設有集電環(huán)，所述的壓電換能器與所述的驅(qū)動主軸相連接， 所述的磁力研磨機構包括夾持在所述彈性筒夾內(nèi)的永久磁鐵，填充在此永久磁鐵和待加工件之間的磁性磨料。
2.根據(jù)權利要求1所述的玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置，其特征在于所述的固定工件工作臺為導磁材料。
3.一種利用玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置的研磨工藝，其特征在于，其研磨工藝如下: ①清洗:首先采用超聲波清洗機添加少量清洗劑清洗玉石浮雕工藝品表面，去除玉石浮雕工藝品表面污潰，并晾干； ②裝卡:將待加工的玉石浮雕工藝品裝卡在超聲波磁力復合研磨裝置的數(shù)控輔助裝置的固定工件工作臺上，固定工件工作臺為導磁材料，經(jīng)磁化后可與永久磁鐵形成閉合磁回路； ③參數(shù)設定:啟動超聲波發(fā)生器，設定超聲波發(fā)生頻率為15?20KHz，振幅為10?20 μ m ； ④粗拋:粗拋時將平均粒徑為200?350μπι燒結磁性磨料與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在加工間隙內(nèi)，此時驅(qū)動主軸轉速為1500?2000r/min，加工時間約20 ?30min ； ⑤精拋:精拋時將平均粒徑為100?200μ m燒結磁性磨料與水基研磨液以體積比為1:2的比例混合，填充在加工間隙內(nèi)，驅(qū)動主軸轉速2000?2500r/min，加工時間約20?30min ； ⑥超精細拋將平均粒徑為10?30μ m金剛石研磨膏與平均粒徑為100?200 μ m鐵粉、水基研磨液以體積比為1:4:8混合，填充在加工間隙內(nèi)，驅(qū)動主軸轉速為2500?3000r/min,加工時間約為30?40min ； ⑦再清洗:將超精細拋光后的玉石浮雕工藝品取下放入超聲波清洗機中進行清洗，然后晾干即可。
4.根據(jù)權利要求3所述的利用玉石浮雕工藝品的超聲波磁力復合研磨裝置的研磨工藝，其特征在于所述磁性磨料，是由磁粒相鐵粒子和磨粒相氧化鋁顆粒經(jīng)過壓塊、燒結、破碎和篩分工藝方法制備，其粒徑范圍在46.15 μ m?375 μ m。
【文檔編號】B24B1/04GK103447892SQ201310417020
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】陳燕, 王顯康, 周錕, 牛鳳麗, 李宗澤 申請人:遼寧科技大學