CN101518845B

CN101518845B - 线切割放电加工机

Info

Publication number: CN101518845B
Application number: CN2008100063819A
Authority: CN
Inventors: 罗佐良; 许晋谋; 张恩生; 林清源
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: CN101518845A

Abstract

一种线切割放电加工机，包括运动平台、水槽、工作台、连接件、下伸臂、第一机头以及第二机头。水槽是与运动平台分离配置，并位于运动平台上方，而工作台是配置于水槽内。工作台是由连接件而与运动平台连接，以使运动平台带动工作台以第一方向与第二方向进行移动。此外，下伸臂是固接于水槽，而第一机头是配置于水槽内，并连接下伸臂，且第二机头是位于第一机头上方。如此一来，水槽与下伸臂之间不会有相对运动以避免漏水。

Description

线切割放电加工机

技术领域

本发明涉及一种线切割放电加工机(Wire Electrical DischargeMachining，WEDM)，且特别涉及一种可完全避免漏水的线切割放电加工机。

背景技术

未来产品的发展趋势是以微小化、精密化以及功能化为主，因此微系统技术(Micro System Technology，MST)所应用的产品市场必将逐年大幅成长，而使得纳米科技、光电通信与生物科技等对于微细加工制作零组件或模具势必有强烈需求，进而带动精微加工市场的蓬勃发展。然而，当产品的加工尺寸需求进入到微纳米等级时，微系统相关产品的设计将被微细加工的制造能力所牵制，若要制造复杂几何形状的产品，则必须整合多种制程方式，花费大幅成本才得以实现。

线切割放电加工机制为非传统加工方式之一，由线电极的持续运行，利用火花放电所产生的热能熔化加工物，去除加工件成型，没有切削力产生也无电极消耗问题。因此线切割放电加工机制乃为在微纳米等级下精密加工的首选机制，而线切割放电加工机的改良亦为未来研究开发的重点项目之一。

图1A与图1B为现有的一种线切割放电加工机的局部示意图。请参考图1A与图1B，现有的线切割放电加工机100包括运动平台(motionplatform)110、水槽120、工作台130、下伸臂(jib)140、下机头150、上机头160、立柱170以及运动模块180，而运动模块180包括平行于X，Y轴的顷斜轴的U、V轴运动单元182及Z轴运动单元184，其中水槽120是配置于运动平台110上，且运动平台110是用以带动水槽120进行水平方向移动。此外，工作台130是位于水槽120内，且加工件(未绘示)是固定于工作台130上。

承接上述，水槽120具有开孔(未标示)以让下伸臂140穿过，而水槽120与下伸臂140之间的空隙是以动态防漏设备(未绘示)进行密封。此外，下伸臂140两端分别连接下机头150以及立柱170，而上机头160是位于下机头150上方，且U、V轴运动模块180是连接于上机头160与立柱170之间。

当进行线切割放电加工时，线电极190会以火花放电所产生的热能熔化加工物，为此去除加工件成型，其中加工件与线电极均是浸泡在水槽120中，并利用水槽120内去离子化的水带走微切屑。一般而言，线电极190会经由上机头150与下机头160后转入下伸臂140后进入立柱170内的废线箱(未标示)，如此便可持续对加工件进行精细加工。

此外，在进行加工时，下伸臂140、下机头150、上机头160、立柱170以及运动模块180均是保持固定(有时为调整加工角度，或上下异形加工，上机头160、U、V轴运动模块182会有运动的产生)，而是由运动平台110带动水槽120，且水槽120又带动工作台130(含加工件)，以调整加工件与线电极190的相对位置而进行加工。

由于水槽120会相对下伸臂140移动，因此水槽120与下伸臂140之间的动态防漏设计便必须要避免水从水槽120的开口渗漏。然而，动态防漏设备亦会随着水槽120的移动而位移，一般而言，强化密封会使运动的阻抗增加，造成运动精度难以控制，如此便无法对加工件进行精密加工；反之，密封不良则会使水严重流失，使得线切割放电加工机100无法有效运作。此外，运动平台110必须带动水槽120移动，而水槽120(含水)通常具有一定重量，如此亦会降低运动平台110定位的精确度，且增加因为运动所需的动力。

图2A与2B为现有的另一种线切割放电加工机于不同转动切割角度的局部示意图，而为求图示清楚，图中仅绘示线切割放电加工机的上下机头与连接臂，其中此现有技术是由瑞典AGIE公司所提出。请参考图2A、2B，上机头210、下机头220与连接臂230结合而成为C型结构200，而此C型结构200是悬吊于水槽上方后浸入水中。

承接上述，此线切割放电加工机的线电极240会寻着连接臂230的导管(未标示)而导入废线箱，为此以避免连接臂230与水槽之间的相对移动。然而，此设计的线电极240(废线)需经过许多滚轮导引转折避开水槽，因此对于微细线的夹持上技术门坎较高，而使得C型结构200的制作成本过于昂贵。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种线切割放电加工机，由将水槽与运动平台分离配置，可避免水槽与下伸臂之间的相对移动，为此以完全防止漏水，且水槽不动可减低运动平台的动力需求，并提升定位精度。

为实现上述或是其它目的，本发明提出一种线切割放电加工机，包括运动平台、水槽、工作台、连接件、下伸臂、第一机头以及第二机头。运动平台适于以第一方向与第二方向进行移动，而水槽是与运动平台分离配置，并位于运动平台上方。工作台是配置于水槽内，并由连接件而与运动平台连接，以使运动平台带动工作台移动。此外，下伸臂是固接于水槽，而第一机头是配置于水槽内，并连接下伸臂，且第二机头是位于第一机头上方。

在本发明的一实施例中，上述的线切割放电加工机还可包括支撑架，而支撑架是用于支撑水槽。

在本发明的一实施例中，上述的连接件可包括侧架与连接悬臂，其中侧架是配置于运动平台上，而连接悬臂是连接侧架与工作台。此外，线切割放电加工机还可包括加工件，而加工件是配置于工作台上。

在本发明的一实施例中，上述的第一方向垂直于第二方向，且第一方向与第二方向均为水平方向。

在本发明的一实施例中，上述的水槽具有开口，而下伸臂是穿过开口而固设于该水槽。此外，水槽与下伸臂可为一体成形的结构。

在本发明的一实施例中，上述的线切割放电加工机还可包括立柱与运动模块，其中下伸臂与运动模块均连接立柱，而运动模块适于以第一方向、第二方向与第三方向进行移动，且该第二机头是连接至运动模块。详细而言，运动模块包括第一运动单元与第二运动单元，其中第一运动单元是连接第二机头，并适于以第三方向进行移动，而第二运动单元是连接第一运动单元，并适于以第一方向与二方向进行移动，且第二运动单元是连接至立柱。此外，第一方向、第二方向与第三方向两两相互垂直。具体而言，第一方向与第二方向可为X方向与Y方向，而第三方向可为Z方向。

综上所述，在本发明的线切割放电加工机中，由连接件连接工作台与运动平台，以使运动平台与水槽分离配置。如此一来，当运动平台带动工作台移动时，便不会同时带动水槽，而使水槽与下伸臂保持相对静止的状态以避免漏水的情事。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A与图1B为现有的一种线切割放电加工机的局部示意图；

图2A与2B为现有的另一种线切割放电加工机于不同转动切割角度的局部示意图；

图3A为依据本发明一实施例的线切割放电加工机的立体图；

图3B为图3A的线切割放电加工机的正视图；

图3C为图3A的线切割放电加工机省略部分构件的立体图；

图3D为图3B的线切割放电加工机的简化透视示意图。

其中，附图标记

100：线切割放电加工机

110：运动平台

120：水槽

130：工作台

140：下伸臂

150、220：下机头

160、210：上机头

170：立柱

180：运动模块

182：U、V轴运动单元

184：Z轴运动单元

200：C型结构

230：连接臂

300：线切割放电加工机

310：运动平台

320：水槽

322：支撑架

330：工作台

340：连接件

342：侧架

344：连接悬臂

350：下伸臂

360：下机头

370：上机头

380：立柱

390：运动模块

392：第一运动单元

394：第二运动单元

S1：第一方向

S2：第二方向

S3：第三方向

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

图3A为依据本发明一实施例的线切割放电加工机的立体图，而图3B为图3A的线切割放电加工机的正视图，且图3C为图3A的线切割放电加工机省略部分构件的立体图，又图3C为图3B的线切割放电加工机的简化透视示意图。请参考图3A～3D，本发明的线切割放电加工机300包括运动平台310、水槽320、工作台330、连接件340、下伸臂350、第一机头360以及第二机头370，其中运动平台310与水槽320是分离配置，而运动平台310是由连接件340而连接至工作台330，为此以带动工作台330以第一方向S1与第二方向S2进行移动。

承接上述，水槽320可位于运动平台310上方，而运动平台310是位于水槽320内，因此部分连接件340亦是位于水槽320内。此外，下伸臂330是固接于水槽320，且部分下伸臂330是位于水槽320内，并连接第一机头360以使第一机头360亦是位于水槽320内。此外，第二机头370是对应第一机头360配置而位于第一机头360上方。

当对工作台330上的加工件(未绘示)进行加工时，线电极(未绘示)会持续从第二机头370被导入第一机头360，而于水槽320中以火花放电所产生的热能熔化加工物，为此去除加工件成型。接着线电极(废线)会再被导入下伸臂330而进入废线箱(未绘示)。

在进行加工的过程中，水槽320、下伸臂350、第一机头360以及第二机头370均是保持固定不动，而是由运动平台310带动工作台330移动以使加工件从不同位置接近线电极进行加工。如此一来，由于水槽320与下伸臂350的间并未有相对运动，因此本发明并不需要于水槽320与下伸臂350之间配置动态防漏装置，为此可以降低成本。

此外，本发明可将水槽320与下伸臂350完全密封以杜绝任何漏水的情事。在本实施例中，水槽320例如可开设开口(未标示)，而下伸臂350是穿越此开口而使部分下伸臂350是位于水槽320内，再由如油性硅胶的密封材质将开口密封即可完全避免漏水。当然，本发明并不限定水槽320与下伸臂350的固接方式，举例而言，水槽320与下伸臂350亦可为一体成形的结构，可依据实际设计时的需求而定。

再者，运动平台310是由连接件340而直接带动工作台330移动，相较于现有技术(如图1A、1B所示)的运动平台是通过带动水槽的方式间接移动工作台而言，由于运动平台310所带动的重量较轻，因此本发明的运动平台310更可精准定位工作台330，以进行微纳米等级的加工。另外，相较于现有技术(如图2A、2B所示)的线切割放电加工机的C型结构而言，本发明无需设置复杂的滚轮，以导引转折线电极，因此本发明的线切割放电加工机300具有较低的制作成本。

在本实施例中，运动平台310例如是带动工作台330水平移动，亦即第一方向S1与第二方向S2均可为水平方向。具体而言，第一方向S1可为X方向，而第二方向S2可为Y方向，且第一方向S1垂直第二方向S2。

此外，水槽320例如是摆置于支撑架322上，其中支撑架322可为框架的结构而使水槽320的两侧恰可卡置于支撑架322的两侧杆。当然，本发明亦可省略配置支撑架，并由设计水槽的形状而使水槽部分区域能绕过运动平台以固接于地。熟悉本领域的技术人员当可轻易明了，于此便不再赘述。

另外，连接件340例如为一体成型的结构。详细而言，连接件340可区分为侧架342与连接悬臂344，其中侧架342是固接于运动平台310的两侧，而连接悬臂344的一端是连接侧架342，且连接悬臂344的另一端固接于工作台330上，而为此以将工作台330悬吊于水槽320的水溶液中。

值得注意的是，本发明的精神之一便是利用连接件340而使运动平台310能直接带动工作台330，为此避开水槽320以使水槽320不会被运动平台310带动。前述连接件340的结构仅为举例而已，并非用以限制本发明，而熟悉本领域的技术人员当可依据前述而稍加修改连接件340的设计，惟其仍属本发明的范畴内。

请再参考图3A～3D，为更求精准加工以及各种不同的角度加工，本发明还可微调第一机头360与第二机头370之间的相对位置与角度，以改变线电极的切割方向与角度。详细而言，线切割放电加工机300还可包括立柱380与运动模块390，其中运动模块390与下伸臂350均连接至立柱380，而运动模块390还连接第二机头370，以直接带动第二机头370。

承接上述，运动模块390例如以三个方向带动第二机头370。具体而言，运动模块390可再区分为第一运动单元392与第二运动单元394，其中第一运动单元392是以第三方向S3进行移动，而第二运动单元394是以第一方向S1与第二方向S2进行移动。亦即第一运动单元392可为Z轴运动单元，而第二运动单元394可为平行于X，Y轴的U、V轴运动单元。

在本实施例中，第一运动单元392是连接第二机头370，以直接带动第二机头370沿第三方向S3移动。第二运动单元394是连接于第一运动单元392与立柱380之间，以间接带动第二机头370沿第一方向S1与第二方向S2移动。如此一来，适当调整第二机头370相对于第一机头360的位置与角度，便可对加工件做任意角度与位置的精细加工。

附带一提的是，第三方向S3例如为垂直方向，亦即第一运动单元392是带动第二机头370作垂直移动。具体而言，第三方向S3可为Z方向，所以第一方向S1、第二方向S2与第三方向S3即是两两相互垂直。

综上所述，本发明的线切割放电加工机至少具有下列优点：

一、本发明由连接件连接工作台与运动平台，而使运动平台与水槽分离配置。如此一来，当运动平台带动工作台移动时，便不会同时带动水槽，而使水槽与下伸臂保持相对静止的状态以避免漏水的情事。

二、由于水槽与下伸臂是保持相对静止的状态，因此本发明不需设置昂贵的动态防漏设备，而得以降低线切割放电加工机的制作成本。此外，本发明的线切割放电加工机亦无需设置复杂的滚轮，以导引转折线电极，因此无需昂贵的制作设备成本。

三、再者，运动平台仅需直接带动工作台.而无需带动笨重的水槽，因此可大幅提升加工精度。或者，在相同的加工精度下，本发明可选用动力源较小的运动平台，以进一步降低制作成本。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种线切割放电加工机，其特征在于，包括：

一运动平台，适于以一第一方向与一第二方向进行移动；

一水槽，与该运动平台分离配置，并位于该运动平台上方；

一工作台，配置于该水槽内；

一连接件，连接该工作台与该运动平台，以使该运动平台带动该工作台移动；

一下伸臂，固接于该水槽；

一第一机头，配置于该水槽内，并连接该下伸臂；以及

一第二机头，位于该第一机头上方。

2.根据权利要求1所述的线切割放电加工机，其特征在于，还包括一支撑架，以支撑该水槽。

3.根据权利要求1所述的线切割放电加工机，其特征在于，该连接件包括：

一侧架，配置于该运动平台上；以及

一连接悬臂，连接该侧架与该工作台。

4.根据权利要求1所述的线切割放电加工机，其特征在于，该第一方向垂直于该第二方向。

5.根据权利要求1所述的线切割放电加工机，其特征在于，还包括一加工件，配置于该工作台上。

6.根据权利要求1所述的线切割放电加工机，其特征在于，该水槽具有一开口，而该下伸臂是穿过该开口而固设于水槽。

7.根据权利要求1所述的线切割放电加工机，其特征在于，该水槽与该下伸臂为一体成形。

8.根据权利要求1所述的线切割放电加工机，其特征在于，还包括：

一立柱，该下伸臂连接至该立柱；

一运动模块，连接该立柱，而该运动模块适于以该第一方向、该第二方向与一第三方向进行移动，且该第二机头连接至该运动模块。

9.根据权利要求8所述的线切割放电加工机，其特征在于，该运动模块包括：

一第一运动单元，连接该第二机头，而该第一运动单元适于以该第三方向进行移动；以及

一第二运动单元，连接该第一运动单元，而该第二运动单元适于以该第一方向与第二方向进行移动，且该第二运动单元是连接至该立柱。

10.根据权利要求8所述的线切割放电加工机，其特征在于，该第一方向、该第二方向与该第三方向两两相互垂直。

11.根据权利要求9所述的线切割放电加工机，其特征在于，该第一运动单元为垂直方向的Z轴运动单元，而第二运动单元为水平方向且相互垂直的U、V轴运动单元。