CN103894689B - 电加工方法与加工设备，以及应用于电加工的基准位置检测方法 - Google Patents

Abstract

一种电加工方法与加工设备，以及应用于电加工的基准位置检测方法。该加工方法包含下列步骤：(a)在一个加工电极表面形成一层沉积层；(b)对该加工电极以及一个工件进行其相对位置的检测，以依据检测结果设定该加工电极相对于该工件的一个加工基准位置；(c)去除该加工电极表面的沉积层；(d)依检测结果使该加工电极相对该工件位于该加工基准位置；及(e)利用该加工电极对该工件表面进行电加工。本发明具有可线上操作的实用性，并能保护该加工电极避免其在检测过程中损伤，因而能提升电加工的精密程度。

Description

电加工方法与加工设备，以及应用于电加工的基准位置检测方法

技术领域

本发明涉及一种电加工方法及其加工设备，特别是涉及一种预先进行加工位置检测以改善加工精度的电加工方法与加工设备，以及应用于电加工的基准位置检测方法。

背景技术

进行精密材料的加工时，由于刀具或加工电极易在加工过程中损耗而影响加工精度，因此，为了确保加工质量，通常需要在加工前，先利用量测工具检测刀具或加工电极与工件间的相对位置，以及刀具或加工电极的尺寸，以应用于后续加工制程中的对位，并用于消除刀具或电极损耗造成的误差，而获得较精密的加工质量。

其中，中国专利公开号第CN101422866号申请案公开了在放电加工的过程中对加工电极执行对刀动作，以补正其损耗误差的技术方案，其主要是借由控制对刀块单轴移动的方式完成对刀动作。美国专利第US7312433号申请案则揭露将雷射讯号运用于对刀的技术内容，主要是利用发射讯号后，讯号被接收或遮断的结果取得相关元件的相对位置。另外，美国专利第US7113884号申请案则是使工件与加工电极电连接脉冲电源，以利用工件与加工电极接近时取得的电讯号，分析并判断其相对位置，进而完成对刀动作。

虽然前述对刀技术有助于消除加工误差，然而，电加工制程涵盖放电加工与电解加工两种制程，针对使用电解液的电加工制程，由于电解加工特性所使用的盐类导电性电解液，容易导致对刀块的被腐蚀损坏，且对刀精度不高，另雷射讯号发射元件于电解液之盐雾环境下容易腐蚀或受潮损坏，因此，以对刀块或雷射讯号进行对刀的检测技术，并不适用于使用盐类电解液的电加工环境。利用导电于加工电极或工件进行对刀的检测方式虽然可避免上述情形，但此种方式必须利用加工电极与工件相接近或相接触所产生的放电结果来获得检测讯号，当应用于使用电解液的电加工环境，在进行对刀时，容易在相邻于工件的加工电极表面产生解离现象，当应用于放电加工环境时，则易在加工电极与工件最接近处产生跳电现象，不论是解离现象或跳电现象都会造成电极表面损伤，仍然会影响加工的精密度，因此，仍有开发适用于电加工制程且能符合高精细规格要求的对刀技术的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够避免加工电极在对位检测时损伤而能进一步提升电加工精度的电加工方法。

于是，本发明电加工方法，包含下列步骤：

(a)在一个加工电极表面形成一层沉积层；

(b)对结合有该沉积层的加工电极以及一个工件进行其相对位置的检测，以依据检测结果设定该加工电极相对于该工件的一个加工基准位置；

(c)去除形成在该加工电极表面的沉积层；

(d)依步骤(b)的检测结果使该加工电极相对该工件位于该加工基准位置；及

(e)利用该加工电极对该工件表面进行电加工。

本发明电加工方法，在步骤(b)中，是使该加工电极与该工件分别电连接至一个电源单元，并量测在该加工电极与该工件间形成的一个电讯号，以根据所量测的电讯号检测出一个初步对刀位置，再利用该初步对刀位置进行该沉积层的厚度补偿以运算出该加工基准位置作为检测结果。

本发明电加工方法，在步骤(a)中，是采用一个选自下列群组中的方法在该加工电极表面形成该沉积层：溶凝胶法、无电镀法、电镀法及气相沉积法。

本发明电加工方法，在步骤(c)中，是采用酸洗或电解的方式去除形成在该加工电极表面的该沉积层。

本发明电加工方法的有益效果在于：在进行加工对位检测以前，先在该加工电极表面形成该沉积层，能在检测过程中保护该加工电极及避免其表面受到损伤，检测完成后，再去除该沉积层，就能以表面完好的加工电极对该工件进行加工，借此，能提升电加工的精密度，而有助于获得更精细优质的加工产品。

进一步地，本发明还提供一种应用于电加工的基准位置检测方法，包含下列步骤：

(a)定位一个工件；

(b)在一个加工电极表面形成一层沉积层；

(c)对结合有该沉积层的加工电极以及一个工件进行其相对位置的检测，以依据检测结果设定该加工电极相对于该工件的一个加工基准位置；及

(d)去除形成在该加工电极表面的沉积层。

本发明应用于电加工的基准位置检测方法，在步骤(c)中，是使该加工电极与该工件分别电连接至一个电源单元，并量测在该加工电极与该工件间形成的一个电讯号，以根据所量测的电讯号检测出一个初步对刀位置，再利用该初步对刀位置进行该沉积层的厚度补偿以运算出该加工基准位置作为检测结果。

本发明应用于电加工的基准位置检测方法，在步骤(b)中，是采用一个选自下列群组中的方法在该加工电极表面形成该沉积层：溶凝胶法、无电镀法、电镀法及气相沉积法。

本发明应用于电加工的基准位置检测方法，在步骤(d)中，是采用酸洗或电解的方式去除形成在该加工电极表面的该沉积层。

本发明基准位置检测方法的有益效果在于：在进行检测前，先在该加工电极表面形成该沉积层，就能在检测过程中保护该加工电极及避免其表面受到损伤，检测完成后，再去除该沉积层，就能以表面完好无损伤的加工电极进行后续加工，借此，不管是在有电解液的湿式环境或不使用电解液的环境进行对位检测，都能确保该加工电极不受到损伤，既能完成加工时所要求的对位检测，又能使该加工电极获得良好的保护，而有适用于精细加工制程的实用性。

此外，本发明还提供一种电加工设备。

本发明电加工设备，用于对一个工件进行加工，该加工设备包含一个对应该工件设置的加工电极、一个电连接在该加工电极与该工件间的检测装置、分别与该工件相间隔设置的一个沉积层形成装置、一个沉积层去除装置，及一个用于使该加工电极、该工件、该沉积层形成装置与该沉积层去除装置相对移动并定位的移动装置。

该加工电极相对该工件移动以在该工件表面进行电加工。

该沉积层形成装置用于在该加工电极表面形成一层沉积层。

该沉积层去除装置则用于去除形成在该加工电极的沉积层。

该移动装置分别使该加工电极位移至该沉积层形成装置并在其表面形成该沉积层、使结合有沉积层的加工电极位移到相对于该工件的一个初步对刀位置、使结合有沉积层的加工电极位移至该沉积层去除装置以去除该沉积层，再依据该检测装置读取该初步对刀位置并进行沉积层厚度补偿后所运算出的一个加工基准位置，使去除沉积层的该加工电极位移至相对于该工件的加工基准位置进行加工。

本发明电加工设备，该检测装置包括一个与该加工电极及该工件电连接的电源单元，及一个电连接在该加工电极与该工件间的电讯号量测单元。

本发明电加工设备的有益效果在于：借由设置该沉积层形成装置与该沉积层去除装置，再配合该移动装置能使该加工电极、该工件、该沉积层形成装置与该沉积层去除装置相对移动的设计，能在加工前要进行该加工电极相对于该工件的一个初步对刀位置的检测时，利用该沉积层形成装置先在该加工电极的表面设置沉积层以提供保护，于完成初步相对位置的检测后，再配合该沉积层的厚度运算出一个加工基准位置，并利用该沉积层去除装置去除沉积层以便进行加工，使该电加工设备具有保护该加工电极的功能，并有能进行高精密度加工的使用性能。

附图说明

图1是一个立体示意图，说明本发明电加工设备的一个较佳实施例；

图2是一个局部的立体示意图，说明该电加工设备的较佳实施例的一个加工电极的表面形成一层沉积层，并相对于一个工件进行对位检测的情形；

图3是一个方块图，说明该电加工设备的较佳实施例的加工电极、工件、移动装置、一个检测装置与一个控制装置的连接关系；

图4是一个流程图，说明本发明电加工方法的一个较佳实施例；

图5是一个流程图，说明本发明应用于电加工的基准位置检测方法的一个较佳实施例。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

在本发明被详细描述以前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件以相同的编号来表示。

参阅图1、图2与图3，本发明电加工设备10的一个较佳实施例，用于对一个工件100进行加工，该加工设备10包含一个对应该工件100设置的加工电极3、一个电连接在该加工电极3与该工件100间的检测装置4、分别与该工件100相间隔设置的一个沉积层形成装置51、一个沉积层去除装置52、一个用于使该加工电极3、该工件100、该沉积层形成装置51与该沉积层去除装置52相对移动并定位的移动装置6，及一个电连接该检测装置4与该移动装置6的控制装置7。在进一步说明以前要先说明的是，在本实施例中，该检测装置4是连接在该加工电极3、该工件100间，且是配置成量测电压讯号的型式，但该检测装置4的配置型式不以此为限，也可以配置成用于量测电流讯号的型式，仍然能达到所要求的检测结果。

该加工电极3能相对该工件100移动以在该工件100表面进行电加工。

该检测装置4包括一个与该加工电极3及该工件100电连接的电源单元41，及一个电连接在该加工电极3与该工件100间的电讯号量测单元42。

该沉积层形成装置51用于在该加工电极3表面形成一层沉积层9。

该沉积层去除装置52则用于去除形成在该加工电极3的沉积层9。在本实施例中，是使用一个电解装置作为该沉积层去除装置52。

该移动装置6分别使该加工电极3位移至该沉积层形成装置51并在其表面形成该沉积层9、使结合有沉积层9的加工电极3位移到相对于该工件100的一个初步对刀位置、使结合有沉积层9的加工电极3位移至该沉积层去除装置52以去除该沉积层9，再依该检测装置4读取该初步对刀位置并进行该沉积层9的厚度补偿后所运算出的一个加工基准位置，将去除沉积层9的该加工电极3位移至相对于该工件100的该加工基准位置进行加工。

该控制装置7能控制该检测装置4的电源单元41对该加工电极3与该工件100施加电讯号(在本实施例以施加电压讯号为例说明)，且使加工电极3与该工件100相对位移，且该电讯号量测单元42会将量测到的电讯号传送到该控制装置7以确认结合有沉积层9的该加工电极3位于相对于该工件100的该初步对刀位置(一般为相接触位置)，于获得该初步对刀位置后，再对该沉积层9的厚度进行补偿以运算出一个加工基准位置处，并利用所取得的加工基准位置的信息作为检测结果，控制该移动装置6以使该加工电极3与该工件100在正式进行加工时相对位移，而使该加工电极3位于相对于该工件100的加工基准位置。通常该控制装置7是借由使所接收到的量测电讯号与一个预先输入在该控制装置7内的一个基准电讯号相比较的方式，来判断结合有沉积层9的加工电极3是否位于相对于该工件100的初步对刀位置。由于借由施加电压或电流等电讯号的方式来确认该加工电极3与该工件100的相对位置的检测技术为现有技术，且非本案重点，故在此不再赘述。

需要补充说明的是，该移动装置6连动该加工电极3、该工件100、该沉积层形成装置51与该沉积层去除装置52相对移动的方式不受限。在本实施例中，该沉积层形成装置51、该沉积层去除装置52与该工件100是相间隔地放置在一附加电路板8上，该移动装置6则具有一连动该加工电极3沿一上下方向Z移动的第一移动单元61，及连动该附加电路板8分别沿一前后方向X、一左右方向Y移动的一第二移动单元62、一第三移动单元63，以利用该移动装置6连动该加工电极3、该工件100、该沉积层形成装置51与该沉积层去除装置52进行前后、左右与上下方向的相对移动，达到使该加工电极3分别定位于该沉积层形成装置51、该沉积层去除装置52，及相对于该工件100的初步对刀位置与加工基准位置的作用。

参阅图1、图3与图4，以下再配合该电加工设备10说明本发明电加工方法的一个较佳实施例，该电加工方法包含下列步骤：

步骤101是利用该移动装置6将该加工电极3移动到该沉积层形成装置51处，并利用该沉积层形成装置51在该加工电极3表面形成一层沉积层9。其中，该沉积层9的材质与形成该沉积层9的方法不受限，可配合加工目的与需求选用适当材质与型式的加工电极3，并决定搭配的沉积层9的材质，并可采用一个选自下列群组中的方法在该加工电极3表面形成该沉积层9：溶凝胶法、无电镀法、电镀法及气相沉积法。在本实施例中是使用碳化钨作为该加工电极3，并以电镀方式在该加工电极3表面沉积预定厚度的镍层作为该沉积层9。

步骤102是对结合有该沉积层9的加工电极3以及一工件100进行其相对位置的检测，以依据检测结果设定该加工电极3相对于该工件100的一个加工基准位置。在此，是使该加工电极3与该工件100分别电连接至该检测装置4的电源单元41，并利用该电讯号量测单元42量测在该加工电极3与该工件100间形成的一个电讯号，以根据所量测的电讯号检测出一个初步对刀位置，再利用该初步对刀位置进行该沉积层9的厚度补偿以运算出该加工基准位置作为检测结果。其中，在借由该移动装置6连动该加工电极3移近该工件100时，也同时借由该电讯号量测单元42同步进行侦测，当侦测到的电讯号与预先设定的电讯号一致时，可记录该加工电极3与该工件100的相对位置，此时，该加工电极3相对该工件100位移到最近距离处而产生的跳电现象或解离现象，只会造成该沉积层9损伤，但不会损及该加工电极3本身。

步骤103是去除形成在该加工电极3表面的沉积层9。去除该沉积层9的方式也不受限，可依该沉积层9与该加工电极3的材质种类选用只会去除沉积层9但不会影响到该加工电极3的方式进行去除作业。例如，可采用酸洗或电解的方式去除形成在该加工电极3表面的该沉积层9。在本实施例中，该沉积层去除装置52是以使用硝酸溶液或市售除镍剂进行电解的方式，去除沉积在该加工电极3的该沉积层9。

步骤104是依步骤102的检测结果使该加工电极3相对该工件100位于该加工基准位置。虽然在步骤102进行对位检测时，该加工电极3表面沉积有该沉积层9，但现有形成该沉积层9的技术，可以将包覆在该加工电极3表面的沉积层9的厚度控制在较薄而不致影响到加工精度的范围。即该沉积层9的厚度虽然较薄，但仍足以达到保护该加工电极3的效果。

此外，该沉积层9在步骤101形成的厚度可依电镀速率与电镀时间进行调控，借此，仍能利用该沉积层9的厚度对步骤102所获得的初步对刀位置进行校正，达到精密加工的效果。也就是说，可以先确认所形成的沉积层9的厚度，并在该控制装置7中输入该沉积层9的厚度值，则完成该初步对刀位置的检测后，由该控制装置7依沉积层9的厚度进行位置补偿，仍然能够得到精准的加工基准位置作为最终的检测结果。其中，该沉积层9的厚度可依所使用沉积方式预先制作出不同沉积时间对应沉积层9厚度值的图表，并算出电镀沉积速率(例如，μm/min)作为计算厚度的基准，借此，就可借由沉积的时间调整并确认该沉积层9的厚度，再以此配合进行初步对位所获得的初步对刀位置，就能运算出精确的加工基准位置。

步骤105是利用该加工电极3对该工件100表面进行电加工。

此外，以上述电加工方法的应用为基础，本发明进一步提供一种可适用于需要在加工前进行对位的基准位置检测方法。参阅图1与图5，本发明应用于电加工的基准位置检测方法的一个较佳实施例，包含下列步骤：

步骤201是定位该工件100。

步骤202是在该加工电极3表面形成该沉积层9。其中，形成该沉积层9的方式与前述电加工方法的步骤101所述者相同，在此不再赘述。

步骤203是对结合有该沉积层9的加工电极3以及该工件100进行其相对位置的检测，以依据检测结果设定该加工电极3相对于该工件100的一个加工基准位置。在此所用的检测方法与前述电加工方法步骤102所述内容相同，不再详述。

步骤204是去除形成在该加工电极3表面的沉积层9。其中，去除该沉积层9的方式也与前述电加工方法的步骤103所述者相同，在此不再赘述。

值得一提的是，先在该加工电极3表面形成该沉积层9，再进行检测的设计，可适用于如前述实施例所述的电解加工，也可适用于放电加工。

归纳上述，本发明的电加工方法与加工设备10，以及应用于电加工的基准位置检测方法，可以获致下述的功效及优点，故能达到本发明的目的：

一、本发明的加工方法，借由在进行加工对位的检测前，先在该加工电极3表面形成该沉积层9的步骤，能在检测过程中保护该加工电极3及避免其表面受到损伤(如跳电、碰撞等表面损伤)，再搭配检测完成后，去除该沉积层9的步骤，就能以表面完好的加工电极3对该工件100进行加工，借此，使该加工方法能提供表面不受损伤的加工电极进行电加工，因而有助于提升加工精密度，进而能够确保加工产品的质量。

二、本发明的检测方法，借由在检测前先在该加工电极3表面设置该沉积层9的设计，不管以接触方式或不接触的感知方式进行检测，都能确保该加工电极3不受到损伤，既能完成加工时所要求的对位检测，又能使该加工电极3获得良好的保护，使该检测方法能适用于高精细度规格的各种加工制程，而具有可提升加工质量及适用于线上操作的实用性。

三、本发明的加工设备10，借由设置该沉积层形成装置51与该沉积层去除装置52，再配合该移动装置6能使该加工电极3、该工件100、该沉积层形成装置51与该沉积层去除装置52相对移动的设计，能方便该加工电极3分别定位至该沉积层形成装置51以形成沉积层9、相对于该工件100进行对位检测，以取得该加工电极3与该工件100的相对位置(初步对刀位置)，作为加工基准位置的参考，并在完成初步对刀位置的检测后定位于该沉积层去除装置52，以移除该沉积层9并便于依所运算出加工基准位置进行后续加工，因此，该电加工设备10具有能在线操作使用的实用性，并能够提供保护该加工电极3的功能，因而能提升电加工的精密度。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种电加工方法；其特征在于：该方法包含：

(a)在一个加工电极表面形成一层沉积层；

(b)对结合有该沉积层的加工电极以及一个工件进行其相对位置的检测，以依据检测结果设定该加工电极相对于该工件的一个加工基准位置；

(c)去除形成在该加工电极表面的沉积层；

(d)依步骤(b)的检测结果使该加工电极相对该工件位于该加工基准位置；及

(e)利用该加工电极对该工件表面进行电加工。

2.根据权利要求1所述的电加工方法，其特征在于：在步骤(b)中，是使该加工电极与该工件分别电连接至一个电源单元，并量测在该加工电极与该工件间形成的一个电讯号，以根据所量测的电讯号检测出一个初步对刀位置，再利用该初步对刀位置进行该沉积层的厚度补偿以运算出该加工基准位置作为检测结果。

3.根据权利要求1所述的电加工方法，其特征在于：在步骤(a)中，是采用一个选自下列群组中的方法在该加工电极表面形成该沉积层：溶凝胶法、无电镀法、电镀法及气相沉积法。

4.根据权利要求1所述的电加工方法，其特征在于：在步骤(c)中，是采用酸洗或电解的方式去除形成在该加工电极表面的该沉积层。

5.一种应用于电加工的基准位置检测方法；其特征在于：该方法包含：

(a)定位一个工件；

(b)在一个加工电极表面形成一层沉积层；

(c)对结合有该沉积层的加工电极以及该工件进行其相对位置的检测，以依据检测结果设定该加工电极相对于该工件的一个加工基准位置；及

(d)去除形成在该加工电极表面的沉积层。

6.根据权利要求5所述的应用于电加工的基准位置检测方法，其特征在于：在步骤(c)中，是使该加工电极与该工件分别电连接至一个电源单元，并量测在该加工电极与该工件间形成的一个电讯号，以根据所量测的电讯号检测出一个初步对刀位置，再利用该初步对刀位置进行该沉积层的厚度补偿以运算出该加工基准位置作为检测结果。

7.根据权利要求6所述的应用于电加工的基准位置检测方法，其特征在于：在步骤(b)中，是采用一个选自下列群组中的方法在该加工电极表面形成该沉积层：溶凝胶法、无电镀法、电镀法及气相沉积法。

8.根据权利要求5所述的应用于电加工的基准位置检测方法，其特征在于：在步骤(d)中，是采用酸洗或电解的方式去除形成在该加工电极表面的该沉积层。

9.一种电加工设备，用于对一个工件进行加工，该加工设备包含一个对应该工件设置的加工电极、一个电连接在该加工电极与该工件之间的检测装置，以及一个用于使该加工电极、该工件相对移动并定位的移动装置，该加工电极相对该工件移动以在该工件表面进行电加工；其特征在于：

该加工设备还包含分别与该工件相间隔设置的一个沉积层形成装置及一个沉积层去除装置，该沉积层形成装置用于在该加工电极表面形成一层沉积层，该沉积层去除装置则用于去除形成在该加工电极的沉积层；及

该移动装置分别使该加工电极位移至该沉积层形成装置并在其表面形成该沉积层、使结合有沉积层的加工电极位移到相对于该工件的一个初步对刀位置、使结合有该沉积层的加工电极位移至该沉积层去除装置以去除该沉积层，再依据该检测装置读取该初步对刀位置并进行沉积层厚度补偿后所运算出的一个加工基准位置，使去除沉积层的该加工电极位移至相对于该工件的加工基准位置进行加工。

10.根据权利要求9所述的电加工设备，其特征在于：该检测装置包括一个与该加工电极及该工件电连接的电源单元，及一个电连接在该加工电极与该工件间的电讯号量测单元。