CN117921544A - 悬浮磨料喷射流的加工方法及加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种悬浮磨料喷射流的加工方法及加工系统，其中该悬浮磨料喷射流的加工方法包括下列步骤。提供工件于加工机台上。以磨料悬浮容器提供含有多个带有相同电性的磨粒的悬浮磨料。以高压源提供非水的流体至磨料悬浮容器。以喷嘴射出耦合悬浮磨料及流体的悬浮磨料喷射流来对工件进行加工。以磨料分离回收装置将进行加工后的悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及流体分别回收至磨料悬浮容器及高压源。
Description
技术领域
本发明涉及一种加工方法及加工系统，特别是涉及悬浮磨料喷射流的加工方法及加工系统。
背景技术
现有使用悬浮磨料射流的切割设备是以水作为受压原，水悬浮磨粒液的受压流体存在无法连续作业的问题；且因现有磨料容器的外形是具有边角，使得存在磨料淤积问题，以致需停机处理。此外，现有使用水悬浮磨料射流的切割设备无对磨料进行进一步分离回收，致无法使磨粒更纯细微而高值化。
因此，如何改善上述些问题，为本领域的从业者所致力发展的方向。
发明内容
本发明涉及悬浮磨料喷射流的加工方法及加工系统，其利用含有带有相同电性的多个磨粒的悬浮磨料与非水的流体耦合成悬浮磨料喷射流来对工件进行加工，且利用磨料分离回收装置对悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及流体进行回收，以解决现有技术中的无法连续作业和磨粒无回收的问题，并达到可使磨粒更纯细微而高值化的目的。
根据本发明的一方面，提出一种悬浮磨料喷射流的加工方法，此加工方法包括下列步骤。提供工件于加工机台上。以磨料悬浮容器提供含有多个带有相同电性的磨粒的悬浮磨料。以高压源提供非水的流体至磨料悬浮容器。以喷嘴射出耦合悬浮磨料及流体的悬浮磨料喷射流来对工件进行加工。以磨料分离回收装置将进行加工后的悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及流体分别回收至磨料悬浮容器及高压源。
根据本发明的另一方面，提出一种悬浮磨料喷射流的加工系统。此加工系统包括加工机台、磨料悬浮容器、高压源、喷嘴以及磨料分离回收装置。加工机台用以供工件设置于其上。磨料悬浮容器用以提供含有多个带有相同电性的磨粒的悬浮磨料。高压源流体地连接磨料悬浮容器，高压源用以提供非水的流体至磨料悬浮容器。喷嘴设置于加工机台，喷嘴用以射出耦合悬浮磨料及流体的悬浮磨料喷射流来对工件进行加工。磨料分离回收装置连接于加工机台，磨料分离回收装置用以将进行加工后的悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及流体分别回收至磨料悬浮容器及高压源。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附的附图详细说明如下：
附图说明
图1A为本发明实施例的悬浮磨料喷射流的加工系统的方块示意图；
图1B为本发明实施例的悬浮磨料喷射流的加工系统的磨料悬浮容器的外形示意图；
图2A为本发明实施例的悬浮磨料喷射流的加工方法的流程图；及
图2B为本发明实施例的悬浮磨料喷射流的加工方法中的分离回收过程的流程图。
符号说明
100:加工系统
110:加工机台
120:磨料悬浮容器
121:叶片构件
130:高压源
140:喷嘴
150:磨料分离回收装置
151:废液回收单元
152:废粒回收单元
160:控制器
S110～S150:步骤
P1:沉淀作业
P2:回抽作业
P3:脱水作业
P4:烘干作业
P5,T3:输送作业
T1:收集作业
T2:过滤作业
具体实施方式
以下将详述本发明的实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以附上的专利范围为准。
在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的常见步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，除非有特别说明。
请参照图1A～图B，图1A绘示应用本发明一实施例的悬浮磨料喷射流的加工系统100的示意图，图1B绘示加工系统1100的磨料悬浮容器120的配置示意图。
加工系统100可包括加工机台110、磨料悬浮容器120、高压源130、喷嘴140以及磨料分离回收装置150。加工机台110例如为一应用高能射流的切割设备，其可用以供一工件设置于其上。高压源130例如为一高压泵，其可流体地连接磨料悬浮容器120且用以提供非水的流体至磨料悬浮容器120，即本实施例的加工系统100是以非水体作为受高压原。喷嘴140例如为切割用喷嘴，其可设置于加工机台110并用以对工件进行射束切割，即喷嘴140可用以射出耦合磨料悬浮容器120提供的悬浮磨料及高压源130加压过的流体的一悬浮磨料喷射流，来对工件进行加工。
具体而言，磨料悬浮容器120可用以提供含有多个带有相同电性的磨粒的悬浮磨料，故磨粒之间因具同电性呈互斥，以致磨料悬浮容器120中的悬浮磨料可呈悬浮状。举例来说，磨料悬浮容器120的悬浮磨料例如为高聚物磨料，如碳化硅、金刚石、石墨烯、碳化硼氧化锆、刚玉、碳化钨、碳化钛、斯石英、硼、氮化硼、二硼化铼或二硼化钛等。此外，使磨粒之间带有同电性的方式例如可采用半导体掺杂技术使磨粒表面呈P极的方式、或是采用高分子表面抗沾粘处理扫描技术的方式。另外，本实施例的加工系统100例如可选用莫氏硬度为9以上的悬浮磨料。此外，加工系统100可还包括叶片构件121，叶片构件121可设置于磨料悬浮容器120，叶片构件121可用以搅动磨料悬浮容器120中的悬浮磨料，以辅助地物理性带动磨粒，使其呈悬浮状的效果更佳。
如图1B所示，磨料悬浮容器120可设计成具有平滑的底部外形，举例来说可为椭圆形或圆形的设计。带有相同电性的磨粒的悬浮磨料于其中因电性互斥呈分散均布状，通过此平滑的底部外形的设计，可避免磨粒于磨料悬浮容器120的底部淤积的问题。磨料分离回收装置150连接于加工机台110，在喷嘴140于加工机台110上对工件进行加工后，磨料分离回收装置150可用以将进行加工后的悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及流体分别回收至磨料悬浮容器120及高压源130。
在一实施例中，喷嘴140也可与磨料悬浮容器120中的悬浮磨料的磨粒带有相同电性，由此通过喷嘴140与磨粒之间电性互斥的特性，可使悬浮磨料喷射流更迅速通过喷嘴140并减少喷嘴140使用上的磨耗，得以增加喷嘴140的使用寿命。此外，喷嘴140也可与所述些磨粒的直径尺寸比介于3～20之间。此外，在一实施例中，高压源施加于非水的流体的压力可例如大于10000psi，进一步地可介于25000～40000psi。
加工系统100可还包括控制器160，控制器160例如为PLC控制器或CNC控制器，其可连接加工机台110、磨料悬浮容器120及高压源130，以控制加工机台110上的喷嘴140进行加工、控制高压源130进行非水的流体的加压输送及控制磨料悬浮容器120的叶片构件121旋转进行悬浮磨料的搅动等。控制器160还可用以测定悬浮磨料相对于非水的流体的浓度，进一步地可监控浓度配置成介于5.0g/l～30.0g/l之间。此外，控制器160还可用以测定悬浮磨料喷射流中的悬浮磨料与非水的流体的体积流率比，进一步地可监控体积流率比配置成介于35％～65％之间。
请参照图2A，图2A绘示依照本发明实施例的悬浮磨料喷射流的加工方法的流程图。
在本实施例中，以图1A的悬浮磨料喷射流的加工系统100进行下列的悬浮磨料喷射流的加工方法，其步骤如下。在步骤S110中，提供工件于加工机台110上。在步骤S120中，以磨料悬浮容器120提供含有多个带有相同电性的磨粒的悬浮磨料。在步骤S130中，以高压源130提供非水的流体至磨料悬浮容器120。在步骤S140中，以喷嘴140射出耦合悬浮磨料及所述非水的流体的悬浮磨料喷射流来对工件进行加工。在步骤S150中，以磨料分离回收装置150将进行加工后的悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及所述非水的流体分别回收至磨料悬浮容器120及高压源130，从而可进行悬浮磨料及流体的再利用。
在步骤S110中，可进一步包括将磨料悬浮容器120配置成具有平滑的底部外形，从而可避免磨粒于磨料悬浮容器120的底部淤积的问题。另外，在步骤S110中，可进一步包括以叶片构件121搅动磨料悬浮容器120中的悬浮磨料。
在步骤S120中，可进一步包括选用莫氏硬度为9以上的悬浮磨料。另外，在步骤S120中，可进一步包括将悬浮磨料选用自碳化硅、金刚石、石墨烯、碳化硼、氧化锆、刚玉、碳化钨、碳化钛、斯石英、硼、氮化硼、二硼化铼或二硼化钛等。
在步骤S130中，可进一步包括将高压源130施加于所述非水的流体的压力配置成大于10000psi。举例来说，可更进一步将高压源130施加于流体的压力配置成介于25000～40000psi。另外，在步骤S130中，可进一步包括将悬浮磨料相对于所述非水的流体的浓度配置成介于5.0g/l～30.0g/l之间。
在步骤S140中，可进一步包括将喷嘴140配置成与所述些磨粒带有相同电性。此外，在步骤S140中，可进一步包括将喷嘴140配置成与所述些磨粒的大小的直径尺寸比介于3～20之间。另外，在步骤S140中，可进一步包括将悬浮磨料喷射流中的悬浮磨料与流体的体积流率比配置成介于35％～65％之间。
请参照图2B，图2B为依照本发明实施例的悬浮磨料喷射流的加工方法中的步骤S150分离回收过程的流程图。
在步骤S150中，即以磨料分离回收装置150将进行加工后的悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及非水的流体分别回收至磨料悬浮容器120及高压源130。搭配参照至图1A，磨料分离回收装置150可包括废液回收单元151和废粒回收单元152。废液回收单元151和废粒回收单元152均与加工机台110连接在一起。进行加工后的悬浮磨料喷射流可依序进行一沉淀作业P1，再进行一回抽作业P2，接着进行一脱水作业P3，或可再进行一烘干作业P4后，最终进行一输送作业P5至废粒回收单元152，由废粒回收单元152将进行上述些处理作业的废磨粒复送回至磨料悬浮容器120进行再利用。在一实施例中，也可省略烘干作业P4，即当完成脱水作业P3后，便接着进行输送作业P5。
并且，进行加工后的悬浮磨料喷射流在进行沉淀作业P1时，一部分的废液将溢流，对应可依序进行溢流的废液的一收集作业T1，再进行一过滤作业T2后，最终进行一输送作业T3至废液回收单元151，由废液回收单元151将进行上述些处理作业的废流体复送回至高压源130进行再利用。
根据上述实施例所述的悬浮磨料喷射流的加工方法及加工系统，可利用含有带有相同电性的多个磨粒的悬浮磨料与非水的流体耦合成悬浮磨料喷射流来对工件进行加工，且利用磨料分离回收装置对悬浮磨料喷射流的悬浮磨料及流体进行回收，以解决先前技术中的无法连续作业和磨粒无回收以及喷嘴快速耗损问题，并达到可使磨粒更纯细微而高值化的目的。
综上所述，虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当以所附的权利要求所界定的为准。
Claims (20)
1.一种悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
以磨料悬浮容器提供含有多个带有相同电性的磨粒的悬浮磨料；
以高压源提供非水的流体至该磨料悬浮容器；
以喷嘴射出耦合该悬浮磨料及该流体的悬浮磨料喷射流进行加工；以及
以磨料分离回收装置将进行加工后的该悬浮磨料喷射流的该悬浮磨料及该流体，分别回收至该磨料悬浮容器及该高压源。
2.如权利要求1所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，在以该磨料悬浮容器提供含有该些带有相同电性的磨粒的该悬浮磨料的步骤中，进一步包括将该磨料悬浮容器配置成具有平滑的底部外形。
3.如权利要求1所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，在以该喷嘴射出耦合该悬浮磨料及该流体的该悬浮磨料喷射流进行加工的步骤中，进一步包括将该喷嘴配置成与该些磨粒带有相同电性。
4.如权利要求3所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，进一步包括将该喷嘴配置成与该些磨粒的大小的直径尺寸比介于3～20之间。
5.如权利要求1所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，在以该磨料悬浮容器提供含有该些带有相同电性的磨粒的该悬浮磨料的步骤中，进一步包括选用莫氏硬度为9以上的该悬浮磨料。
6.如权利要求1所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，在以该磨料悬浮容器提供含有该些带有相同电性的磨粒的该悬浮磨料的步骤中，进一步包括将该悬浮磨料选用自碳化硅、金刚石、石墨烯、碳化硼、氧化锆、刚玉、碳化钨、碳化钛、斯石英、硼、氮化硼、二硼化铼或二硼化钛。
7.如权利要求1所述的悬浮磨料喷流的加工方法，其特征在于，在以该高压源提供非水的该流体至该磨料悬浮容器的步骤中，进一步包括将该高压源施加于该流体的压力配置成大于10000psi。
8.如权利要求1所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，在以该高压源提供非水的该流体至该磨料悬浮容器的步骤中，进一步包括将该悬浮磨料相对于该流体的浓度配置成介于5.0g/l～30.0g/l之间。
9.如权利要求1所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，在以该喷嘴射出耦合该悬浮磨料及该流体的该悬浮磨料喷射流进行加工的步骤中，进一步包括将该悬浮磨料喷射流中的该悬浮磨料与该流体的体积流率比配置成介于35％～65％之间。
10.如权利要求1所述的悬浮磨料喷射流的加工方法，其特征在于，以该磨料悬浮容器提供含有该些带有相同电性的磨粒的该悬浮磨料的步骤中，进一步包括以叶片构件搅动该磨料悬浮容器中的该悬浮磨料。
11.一种悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，包括：
加工机台，用以供工件设置于其上；
磨料悬浮容器，用以提供含有多个带有相同电性的磨粒的悬浮磨料；
高压源，流体地连接该磨料悬浮容器，用以提供非水的流体至该磨料悬浮容器；
喷嘴，设置于该加工机台，用以射出耦合该悬浮磨料及该流体的悬浮磨料喷射流来对该工件进行加工；以及
磨料分离回收装置，连接于该加工机台，用以将进行加工后的该悬浮磨料喷射流的该悬浮磨料及该流体分别回收至该磨料悬浮容器及该高压源。
12.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该磨料悬浮容器具有平滑的底部外形。
13.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该喷嘴与该些磨粒带有相同电性。
14.如权利要求13所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该喷嘴与该些磨粒的大小的直径尺寸比介于3～20之间。
15.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该悬浮磨料的莫氏硬度为9以上。
16.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该悬浮磨料为碳化硅、金刚石、石墨烯、碳化硼、氧化锆、刚玉、碳化钨、碳化钛、斯石英、硼、氮化硼、二硼化铼或二硼化钛。
17.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该高压源施加于该流体的压力大于10000psi。
18.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该悬浮磨料相对于该流体的浓度介于5/0g/l～30g/l之间。
19.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，该悬浮磨料喷射流中的该悬浮磨料与该流体的体积流率比介于35％～65％之间。
20.如权利要求11所述的悬浮磨料喷射流的加工系统，其特征在于，还包括叶片构件，该叶片构件设置于该磨料悬浮容器，并用以搅动该磨料悬浮容器中的该悬浮磨料。
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