CN103894692A - 电化学加工系统及其间隙检测装置与间隙检测方法 - Google Patents

Abstract

一种电化学加工系统及其间隙检测装置与间隙检测方法，其中电化学加工系统及其间隙检测装置主要包含一驱动件、一检知器以及一处理单元。检知器电性连接至驱动件，用以检知驱动件的一出力信号，处理单元电性连接至检知器，用以根据出力信号来运算以获得一当前间隙值。而其间隙检测方法主要包含检知驱动件的出力信号以及根据出力信号来运算以获得当前间隙值。

Description

电化学加工系统及其间隙检测装置与间隙检测方法

技术领域

本发明是有关于一种加工系统及其检测装置与检测方法，且特别是有关于一种电化学加工系统及其间隙检测装置与间隙检测方法。

背景技术

电化学加工属于特殊加工工艺的一种，其不受工件的硬度、强度、韧性等物理性质的影响，再者，其不会有热应力效应与机械应力残留，且具有金属移除率高、加工速度快、表面粗糙度佳等优点，不但适用于各类导电金属材料，对于难加工或外型复杂的零件及内孔更具有很大的加工优势。

然而，电化学加工工艺中，加工间隙是影响加工精度的主要因素，也因此如何有效监控加工间隙是亟待解决的问题。过去监控加工间隙的技术例如是额外嵌设超音波震荡器和接收器，进而利用采集到的信号进行间隙的监控，或者是另行设置脉冲产生器，透过对间隙施加脉冲电压来达到间隙的监控。但，习用的技术为了额外嵌设或设置用以监控间隙的构件，皆需对典型的电化学加工系统进行大幅度的修改，不但架设成本高，也连带地使电化学加工系统的操作与运作变得复杂。另一方面，即便是在夹治具内嵌设额外的发射器或接受器，亦将面临夹治具制作不易的问题。

发明内容

因此，本发明的一方面是在提供一种电化学加工系统，不但能即时检测与控制加工间隙而有利于加工精度的提升，且构件简单、装设容易而成本亦相对低廉。

其次，本发明的另一方面是在提供一种电化学加工系统的间隙检测装置，可即时检测加工间隙而有利于后续的控制与加工精度的提升，且构件简单、装设容易而成本亦相对低廉。

再者，本发明的又一方面是在提供一种电化学加工系统的间隙检测方法，可即时检测加工间隙而有利于后续的控制与加工精度的提升，且步骤亦相对简单。

根据本发明一结构方案的一实施方式，提出一种电化学加工系统，包含一工具电极、一待加工件、一驱动件、一电解液供应部、一加工电源、一检知器以及一处理单元。待加工件是对应工具电极设置。驱动件组接至工具电极或待加工件，且驱动件用以线性移动工具电极或待加工件，借以控制工具电极与待加工件间的一间隙。电解液供应部用以供应并填满一电解液至间隙，而加工电源电性连接至工具电极与待加工件。检知器电性连接至驱动件并用以检知驱动件的一出力信号。处理单元电性连接至检知器并用以根据出力信号来运算以获得一当前间隙值，且处理单元并用以驱动驱动件或调整加工电源。

根据本发明另一结构方案的一实施方式，提出一种电化学加工系统的间隙检测装置，包含一驱动件、一检知器以及一处理单元。驱动件用以线性移动电化学加工系统的一工具电极或一待加工件，借以控制工具电极与待加工件间的一间隙，其中间隙填满电解液。检知器电性连接至驱动件并用以检知驱动件的一出力信号。处理单元电性连接至检知器并用以根据出力信号来运算以获得一当前间隙值。

根据本发明方法方案的一实施方式，提出一种电化学加工系统的间隙检测方法，包含检知电化学加工系统的一驱动件的一出力信号以及根据出力信号来运算以获得一当前间隙值。其中驱动件是用以线性移动电化学加工系统的一工具电极或一待加工件，借以控制工具电极与待加工件间的一间隙，且间隙填满电解液。

依据本发明一结构方案的一实施例，处理单元可包含一数据库、一运算器及一控制器。数据库可储存有一第一转换表与一第二转换表，运算器可用以根据出力信号与第一转换表来运算以获得当前间隙值，且运算器还可用以根据当前间隙值与第二转换表来运算以获得一目标间隙控制指令。控制器可用以根据目标间隙控制指令来驱动驱动件或调整加工电源，以控制间隙大小。另一方面，驱动件可为线性马达，而出力信号可为一电流信号或一电压信号。

依据本发明另一结构方案的一实施例，处理单元可包含一数据库及一运算器。数据库可储存有一第一转换表与一第二转换表，运算器可用以根据出力信号与第一转换表来运算以获得当前间隙值，且运算器还可用以根据当前间隙值与第二转换表来运算以获得一目标间隙控制指令。另一方面，驱动件可为线性马达且可垂直动作，而出力信号可为一电流信号或一电压信号。

依据本发明方法方案的一实施例，驱动件可为线性马达，而出力信号可为一电流信号或一电压信号。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1绘示依照本发明一实施方式的一种电化学加工系统的示意图；

图2绘示图1的电化学加工系统的功能方块示意图；

图3绘示间隙对应驱动件的出力信号的试验数据图；

图4绘示依照本发明一实施方式的电化学加工系统的间隙检测方法的流程图。

【主要元件符号说明】

具体实施方式

请参照图1，其绘示依照本发明一实施方式的一种电化学加工系统的示意图。

如图1所示，电化学加工系统100包含一工具电极110、一待加工件120、一驱动件130、一电解液供应部140、一加工电源150、一检知器160以及一处理单元170。待加工件120是对应工具电极110设置。驱动件130组接至工具电极110并用以线性移动工具电极110，以控制工具电极110与待加工件120间的一间隙G。电解液供应部140用以供应并填满一电解液141至间隙G，而加工电源150电性连接至工具电极110与待加工件120，以进行电化学加工。具体而言，加工电源150具有正负两极，且正极耦接至待加工件120而负极耦接至工具电极110。

由于电化学加工系统100中，工具电极110与待加工件120之间的间隙G随着电化学加工程序的进行会逐渐产生变化，而填满于间隙G的电解液141作用在工具电极110与待加工件120上的压力也会因此产生变化，进而反馈至驱动件130使得驱动件130出力的能量有所改变。因此，检知器160电性连接至驱动件130并用以检知驱动件130的一出力信号，而处理单元170电性连接至检知器160以接收检知器160所检知到的出力信号，进而根据所接收到的出力信号来运算以获得一当前间隙值。

此外，处理单元170尚可根据运算所得的当前间隙值再行运算而获得一目标间隙控制指令，且处理单元170亦电性连接驱动件130与加工电源150，据此，处理单元170可将目标间隙控制指令下达予驱动件130或加工电源150，进而驱动驱动件130或调整加工电源150，以在加工过程中即时控制间隙G的大小。其中，驱动件130例如是线性马达且可以垂直动作，驱动件130的出力信号例如是电流信号或电压信号，检知器160例如是电流检知器或电压检知器，处理单元170例如是计算机或微控制器等，而当前间隙值例如是当前的间隙大小。

在本发明其他实施例中，驱动件也可以是组接至待加工件，只要能使工具电极与待加工件相对移动，进而让工具电极与待加工件相对间隔加工所需的间隙即可。

请参照图2，其绘示图1的电化学加工系统的功能方块示意图。

如图2所示，处理单元170包含一数据库171、一运算器172及一控制器173。数据库171中储存有一第一转换表与一第二转换表，而运算器172可自数据库171取得第一转换表与第二转换表，且运算器172可根据自检知器160所接收到的出力信号与第一转换表来进行运算，进而获得当前间隙值。此外，运算器172还可根据当前间隙值与第二转换表来进行运算，以获得目标间隙控制指令，并将目标间隙控制指令传至控制器173，透过控制器173驱动控制驱动件130的移动位置或者调整控制加工电源150的大小，以使工具电极110与待加工件120之间的间隙G在加工过程中得以即时监控。更具体而言，控制器173可划分成驱动控制部与电源控制部，而驱动控制部可用以根据目标间隙控制指令驱动控制驱动件130的移动位置，而电源控制部可用以根据目标间隙控制指令调整控制加工电源150的大小，进而达成间隙G大小的控制。

其中，第一转换表与第二转换表皆是经由预先试验所建立。举例而言，在特定的加工条件下，测量并记录加工过程中各种间隙G的大小对应当时驱动件130的出力信号的数据，据此获得驱动件130的出力信号与间隙G的大小间的关系（如图3），并建立出第一转换表；同理，测量并记录加工过程中要控制间隙G由某一数值改变为另一数值时，驱动件130驱动所需的能量变化（如进给速度或进给尺寸的变化）或/及加工电源150调整所需的大小变化（如电压或电流大小的变化），据此获得间隙G的控制与驱动件130的驱动能量和加工电源150的调整幅度间的关系，并建立出第二转换表。是以，数据库171中可储存对应各种加工条件下的第一转换表与第二转换表，配合处理单元170中的运算器172与控制器173，即可在加工过程中达到即时检测当前间隙值并加以控制的目的；例如可将所欲达成的一目标间隙值转换成出力信号值，以通过控制器173驱动驱动件130来调整工具电极110与待加工件120的间的间隙G，或者可将出力信号的差值直接转换成驱动件130驱动所需的能量变化（如进给速度或进给尺寸的变化）或加工电源150调整所需的大小变化（如电压或电流大小的变化），进而利用控制器173分别或同时控制驱动件130与加工电源150，以使工具电极110与待加工件120间的间隙G达到预定的目标间隙值。

另一方面，驱动件130、检知器160以及处理单元170三者可视为是电化学加工系统100的间隙检测装置，且因间隙检测装置的目的主要在于检测，因此当处理单元170被视为是间隙检测装置时，则不以包含控制器173为必要。至于如何以驱动件130、检知器160以及处理单元170做为间隙检测装置，如同前述，主要是利用填满于间隙G的电解液141作用在工具电极110与待加工件120上的压力变化会随间隙G的大小而变化，并反馈至驱动件130，进而使驱动件130出力的能量有所改变的故，因此可通过检知器160检知驱动件130的一出力信号，同时通过处理单元170接收检知器160所检知到的出力信号，进而根据所接收到的出力信号以及数据库171里所储存的第一转换表与第二转换表来运算，以获得当前间隙值跟目标间隙控制指令。当然，前述间隙检测装置的应用并不限于电化学加工系统100，只要具备有对应设置的工作电极与待加工件，且工作电极与待加工件间的间隙填满电解液的电化学加工系统皆可适用。

请参照图4，其绘示依照本发明一实施方式的电化学加工系统的间隙检测方法的流程图。

如图4所示，首先，检知电化学加工系统的一驱动件的一出力信号（步骤S410），其中驱动件是用以线性移动电化学加工系统的一工具电极或一待加工件，借以控制工具电极与待加工件间的一间隙，且工具电极与待加工件间的间隙填满电解液。接着根据驱动件的出力信号来进行运算以获得当前间隙值（步骤S420）。

以电化学加工系统100为例，首先，利用检知器160检知驱动件130的出力信号，其中驱动件130是用以线性移动工具电极110，借以控制工具电极110与待加工件120间的间隙G，且间隙G填满电解液141。的后利用处理单元170根据检知器160所检知到的驱动件130的出力信号来进行运算，以获得当前间隙值。

由于电化学加工系统中，工具电极与待加工件之间的间隙随着电化学加工程序的进行会逐渐产生变化，而填满于间隙的电解液作用在工具电极与待加工件上的压力也会因此产生变化，进而反馈至驱动件使得驱动件出力的能量有所改变。借此，透过检知驱动件的出力信号并经过运算即可获得当前间隙值。

本发明利用电化学加工系统中填满于间隙的电解液作用在工具电极与待加工件上的压力变化会反馈至驱动件的道理，进而以检知器检知驱动件的出力信号，并透过处理单元根据检知所得的出力信号运算获得当前间隙值以及目标间隙控制指令，据以达到即时监控加工间隙的目的，不但有助于加工精度的提升，尚无需对电化学系统进行大幅度的改装，且构件简单、操作容易，成本亦相对低廉。附带一提，本发明所述的间隙大小意即间隙尺寸。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电化学加工系统，其特征在于，包含：

一工具电极；

一待加工件，该待加工件是对应该工具电极设置；

一驱动件，组接至该工具电极或该待加工件，用以线性移动该工具电极或该待加工件，借以控制该工具电极与该待加工件间的一间隙；

一电解液供应部，用以供应并填满一电解液至该间隙；

一加工电源，电性连接至该工具电极与该待加工件；

一检知器，电性连接至该驱动件，用以检知该驱动件的一出力信号；以及

一处理单元，电性连接至该检知器，用以根据该出力信号来运算以获得一当前间隙值，并驱动该驱动件或调整该加工电源。

2.根据权利要求1的电化学加工系统，其特征在于，该处理单元包含：

一数据库，储存有一第一转换表与一第二转换表；

一运算器，用以根据该出力信号与该第一转换表来运算以获得该当前间隙值，且用以根据该当前间隙值与该第二转换表来运算以获得一目标间隙控制指令；以及

一控制器，用以根据该目标间隙控制指令来驱动该驱动件或调整该加工电源，以控制该间隙的大小。

3.根据权利要求1的电化学加工系统，其特征在于，该驱动件为线性马达，该出力信号为一电流信号或一电压信号。

4.一种电化学加工系统的间隙检测装置，其特征在于，包含：

一驱动件，用以线性移动该电化学加工系统的一工具电极或一待加工件，借以控制该工具电极与该待加工件间的一间隙，其中该间隙填满电解液；

一检知器，电性连接至该驱动件，用以检知该驱动件的一出力信号；以及

一处理单元，电性连接至该检知器，用以根据该出力信号来运算以获得一当前间隙值。

5.根据权利要求4的电化学加工系统的间隙检测装置，其特征在于，该处理单元包含：

一数据库，储存有一第一转换表；以及

一运算器，用以根据该出力信号与该第一转换表来运算以获得该当前间隙值。

6.根据权利要求5的电化学加工系统的间隙检测装置，其特征在于，该数据库储存有一第二转换表，且该运算器还用以根据该当前间隙值与该第二转换表来运算以获得一目标间隙控制指令。

7.根据权利要求4的电化学加工系统的间隙检测装置，其特征在于，该驱动件为线性马达，该出力信号为一电流信号或一电压信号。

8.根据权利要求4的电化学加工系统的间隙检测装置，其特征在于，该驱动件是垂直动作。

9.一种电化学加工系统的间隙检测方法，其特征在于，包含：

检知该电化学加工系统的一驱动件的一出力信号，其中该驱动件是用以线性移动该电化学加工系统的一工具电极或一待加工件，借以控制该工具电极与该待加工件间的一间隙，且该间隙填满电解液；以及

根据该出力信号来运算以获得一当前间隙值。

10.根据权利要求9的电化学加工装置的间隙检测方法，其特征在于，该驱动件为线性马达，该出力信号为一电流信号或一电压信号。

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