TW201424894A - 電加工方法與加工設備，以及應用於電加工的基準位置檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電加工方法與加工設備，以及應用於電加工的基準位置檢測方法。該加工方法包含下列步驟：(a)在一加工電極表面形成一沉積層；(b)對該加工電極以及一工件進行其相對位置的檢測，以依據檢測結果設定該加工電極相對於該工件的一加工基準位置；(c)去除該加工電極表面的沉積層；(d)依檢測結果使該加工電極相對該工件位於該加工基準位置；及(e)利用該加工電極對該工件表面進行電加工。本發明具有可線上操作的實用性，並能保護該加工電極避免其在檢測過程中損傷，而能提升電加工之精密程度。

Description

電加工方法與加工設備，以及應用於電加工的基準位置檢測方法

本發明係關於一種電加工方法及其加工設備，特別是指一種預先進行加工位置檢測以改善加工精度的電加工方法與加工設備，以及應用於電加工的基準位置檢測方法。

進行精密材料的加工時，由於刀具或加工電極易在加工過程中損耗而影響加工精度，因此，為了確保加工品質，通常需要在加工前，先利用量測工具檢測刀具或加工電極與工件之間的相對位置，以及刀具或加工電極的尺寸，以應用於後續加工製程中之對位，並用於消除刀具或電極損耗造成的誤差，而獲得較精密的加工品質。

其中，中國專利公開號第CN101422866號申請案公開了在放電加工的過程中對加工電極執行對刀動作，以補正其損耗誤差的技術方案，其主要是藉由控制對刀塊單軸移動的方式完成對刀動作。美國專利第US7312433號申請案則揭露將雷射訊號運用於對刀的技術內容，主要是利用發射訊號後，訊號被接收或遮斷的結果取得相關元件的相對位置。另外，美國專利第US7113884號申請案則是使工件與加工電極電連接脈衝電源，以利用工件與加工電極接近時取得的電訊號，分析並判斷其相對位置，進而完成對刀動作。

雖然前述對刀技術有助於消除加工誤差，然而，電加工製程涵蓋放電加工與電解加工兩種製程，針對使用電解 液的電加工製程，由於電解加工特性所使用的鹽類導電性電解液，容易導致對刀塊的被腐蝕損壞，且對刀精度不高，另雷射訊號發射元件於電解液之鹽霧環境下容易腐蝕或受潮損壞，因此，以對刀塊或雷射訊號進行對刀的檢測技術，並不適用於使用鹽類電解液之電加工環境。利用導電於加工電極或工件進行對刀的檢測方式雖然可避免上述情形，但此種方式必須利用加工電極與工件相接近或相接觸所產生的放電結果來獲得檢測訊號，當應用於使用電解液的電加工環境時，進行對刀時，容易在相鄰於工件的加工電極表面產生解離現象，當應用於放電加工環境時，則易在加工電極與工件最接近處產生跳電現象，不論是解離現象或跳電現象都會造成電極表面損傷，仍然會影響加工的精密度，因此，仍有開發適用於電加工製程且能符合高精細規格要求之對刀技術的需求。

因此，本發明的目的，是在提供一種能夠避免加工電極在對位檢測時損傷而能進一步提升電加工精度的電加工方法。

於是，本發明電加工方法，包含下列步驟：(a)在一加工電極表面形成一沉積層；(b)對結合有該沉積層的加工電極以及一工件進行其相對位置的檢測，以依據檢測結果設定該加工電極相對於該工件的一加工基準位置；(c)去除形成在該加工電極表面的沉積層； (d)依步驟(b)之檢測結果使該加工電極相對該工件位於該加工基準位置；及(e)利用該加工電極對該工件表面進行電加工。

本發明電加工方法的有益效果在於：在進行加工對位檢測以前，先在該加工電極表面形成該沉積層，能在檢測過程中保護該加工電極及避免其表面受到損傷，檢測完成後，再去除該沉積層，就能以表面完好的加工電極對該工件進行加工，藉此，能提升電加工之精密度，而有助於獲得更精細優質的加工產品。

進一步地，本發明還提供一種應用於電加工的基準位置檢測方法，包含下列步驟：(a)定位一工件；(b)在一加工電極表面形成一沉積層；(c)對結合有該沉積層的加工電極以及一工件進行其相對位置的檢測，以依據檢測結果設定該加工電極相對於該工件的一加工基準位置；及(d)去除形成在該加工電極表面的沉積層。

本發明基準位置檢測方法的有益效果在於：在進行檢測前，先在該加工電極表面形成該沉積層，就能在檢測過程中保護該加工電極及避免其表面受到損傷，檢測完成後，再去除該沉積層，就能以表面完好無損傷的加工電極進行後續加工，藉此，不管是在有電解液的濕式環境或不使用電解液的環境進行對位檢測，都能確保該加工電極不受到損傷，既能完成加工時所要求的對位檢測，又能使該 加工電極獲得良好的保護，而有適用於精細加工製程的實用性。

此外，本發明還提供一種電加工設備。

本發明電加工設備，用於對一工件進行加工，該加工設備包含一對應該工件設置的加工電極、一電連接在該加工電極與該工件之間的檢測裝置、分別與該工件相間隔設置的一沉積形成裝置、一沉積層去除裝置，及一用於使該加工電極、該工件、該沉積層形成裝置與該沉積層去除裝置相對移動並定位的移動裝置。

該加工電極相對該工件移動以在該工件表面進行電加工。

該沉積層形成裝置用於在該加工電極表面形成一沉積層。

該沉積層去除裝置則用於去除形成在該加工電極的沉積層。

該移動裝置分別使該加工電極位移至該沉積層形成裝置並在其表面形成該沉積層、使結合有沉積層的加工電極位移到相對於該工件的一初步對刀位置、使結合有沉積層的加工電極位移至該沉積層去除裝置以去除該沉積層，再依據該檢測裝置讀取該初步對刀位置並進行沉積層厚度補償後所運算出的一加工基準位置，使去除沉積層的該加工電極位移至相對於該工件的加工基準位置進行加工。

本發明電加工設備的有益效果在於：藉由設置該沉積層形成裝置與該沉積層去除裝置，再配合該移動裝置能使 該加工電極、該工件、該沉積層形成裝置與該沉積層去除裝置相對移動的設計，能在加工前要進行該加工電極相對於該工件的一初步對刀位置的檢測時，利用該沉積層形成裝置先在該加工電極的表面設置沉積層以提供保護，於完成初步相對位置的檢測後，再配合該沉積層的厚度運算出一加工基準位置，並利用該沉積層去除裝置去除沉積層以便進行加工，使該電加工設備具有保護該加工電極的功能，並有能進行高精密度加工的使用性能。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、圖2與圖3，本發明電加工設備10的一較佳實施例，用於對一工件100進行加工，該加工設備10包含一對應該工件100設置的加工電極3、一電連接在該加工電極3與該工件100之間的檢測裝置4、分別與該工件100相間隔設置的一沉積形成裝置51、一沉積層去除裝置52、一用於使該加工電極3、該工件100、該沉積層形成裝置51與該沉積層去除裝置52相對移動並定位的移動裝置6，及一電連接該檢測裝置4與該移動裝置6的控制裝置7。在進一步說明之前要先說明的是，在本實施例中，該檢測裝置4是連接在該加工電極3、該工件100之間，且是配置成量測 電壓訊號的型式，但該檢測裝置4的配置型式不以此為限，也可以配置成用於量測電流訊號的型式，仍然能達到所要求的檢測結果。

該加工電極3能相對該工件100移動以在該工件100表面進行電加工。

該檢測裝置4包括一與該加工電極3及該工件100電連接的電源單元41，及一電連接在該加工電極3與該工件100之間的電訊號量測單元42。

該沉積層形成裝置51用於在該加工電極3表面形成一沉積層9。

該沉積層去除裝置52則用於去除形成在該加工電極3的沉積層9。在本實施例中，是使用一電解裝置作為該沉積層去除裝置52。

該移動裝置6分別使該加工電極3位移至該沉積層形成裝置51並在其表面形成該沉積層9、使結合有沉積層9的加工電極3位移到相對於該工件100的一初步對刀位置、使結合有沉積層9的加工電極3位移至該沉積層去除裝置52以去除該沉積層9，再依該檢測裝置4讀取該初步對刀位置並進行該沉積層9的厚度補償後所運算出的一加工基準位置，將去除沉積層9的該加工電極3位移至相對於該工件100的該加工基準位置進行加工。

該控制裝置7能控制該檢測裝置4的電源單元41對該加工電極3與該工件100施加電訊號(在本實施例以施加電壓訊號為例說明)，且使加工電極3與該工件100相對位移， 且該電訊號量測單元42會將量測到的電訊號傳送到該控制裝置7以確認結合有沉積層9的該加工電極3位於相對於該工件100的該初步對刀位置(一般為相接觸位置)，於獲得該初步對刀位置後，再對該沉積層9的厚度進行補償以運算出一加工基準位置處，並利用所取得的加工基準位置的資訊作為檢測結果，控制該移動裝置6以使該加工電極3與該工件100在正式進行加工時相對位移，而使該加工電極3位於相對於該工件100的加工基準位置。通常該控制裝置7是藉由使所接收到的量測電訊號與一預先輸入在該控制裝置7內的一基準電訊號相比較的方式，來判斷結合有沉積層9的加工電極3是否位於相對於該工件100的初步對刀位置。由於藉由施加電壓或電流等電訊號的方式來確認該加工電極3與該工件100的相對位置的檢測技術為現有技術，且非本案重點，故在此不再贅述。

需要補充說明的是，該移動裝置6連動該加工電極3、該工件100、該沉積層形成裝置51與該沉積層去除裝置52相對移動的方式不受限。在本實施例中，該沉積層形成裝置51、該沉積層去除裝置52與該工件100是相間隔地放置在一承載板8上，該移動裝置6則具有一連動該加工電極3沿一上下方向Z移動的第一移動單元61，及連動該承載板8分別沿一前後方向X、一左右方向Y移動的一第二移動單元62、一第三移動單元63，以利用該移動裝置6連動該加工電極3、該工件100、該沉積層形成裝置51與該沉積層去除裝置52進行前後、左右與上下方向的相對移動，達 到使該加工電極3分別定位於該沉積層形成裝置51、該沉積層去除裝置52，及相對於該工件100的初步對刀位置與加工基準位置的作用。

參閱圖1、圖3與圖4，以下再配合該電加工設備10說明本發明電加工方法的一較佳實施例，該電加工方法包含下列步驟：

步驟101是利用該移動裝置6將該加工電極3移動到該沉積層形成裝置51處，並利用該沉積層形成裝置51在該加工電極3表面形成一沉積層9。其中，該沉積層9的材質與形成該沉積層9的方法不受限，可配合加工目的與需求選用適當材質與型式的加工電極3，並決定搭配的沉積層9的材質，並可採用一選自下列群組中的方法在該加工電極3表面形成該沉積層9：溶凝膠法、無電鍍法、電鍍法、氣相沉積法。在本實施例中是使用碳化鎢作為該加工電極3，並以電鍍方式在該加工電極3表面沉積預定厚度的鎳層作為該沉積層9。

步驟102是對結合有該沉積層9的加工電極3以及一工件100進行其相對位置的檢測，以依據檢測結果設定該加工電極3相對於該工件100的一加工基準位置。在此，是使該加工電極3與該工件100分別電連接至該檢測裝置4的電源單元41，並利用該電訊號量測單元42量測在該加工電極3與該工件100之間形成的一電訊號，以根據所量測的電訊號檢測一初步對刀位置，再利用該初步對刀位置進行該沉積層9的厚度補償以運算出該加工基準位置作為檢 測結果。其中，在藉由該移動裝置6連動該加工電極3移近該工件100時，也同時藉由該電訊號量測單元42同步進行偵測，當偵測到的電訊號與預先設定的電訊號一致時，可記錄該加工電極3與該工件100的相對位置，此時，該加工電極3相對該工件100位移到最近距離處而產生的跳電現象或解離現象，只會造成該沉積層9損傷，但不會損及該加工電極3本身。

步驟103是去除形成在該加工電極3表面的沉積層9。去除該沉積層9的方式也不受限，可依該沉積層9與該加工電極3的材質種類選用只會去除沉積層9但不會影響到該加工電極3的方式進行去除作業。例如，可採用酸洗或電解的方式去除形成在該加工電極3表面的該沉積層9。在本實施例中，該沉積層去除裝置52是以使用硝酸溶液或市售除鎳劑進行電解的方式，去除沉積在該加工電極3的該沉積層9。

步驟104是依步驟102之檢測結果使該加工電極3相對該工件100位於該加工基準位置。雖然在步驟102進行對位檢測時，該加工電極3表面沉積有該沉積層9，但現有形成該沉積層9的技術，可以將包覆在該加工電極3表面的沉積層9的厚度控制在較薄而不致影響到加工精度的範圍。即該沉積層9的厚度雖然較薄，但仍足以達到保護該加工電極3的效果。

此外，該沉積層9在步驟101形成的厚度可依電鍍速率與電鍍時間進行調控，藉此，仍能利用該沉積層9的厚 度對步驟102所獲得的初步對刀位置進行校正，達到精密加工的效果。也就是說，可以先確認所形成的沉積層9的厚度，並在該控制裝置7中輸入該沉積層9的厚度值，則完成該初步對刀位置的檢測後，由該控制裝置7依沉積層9的厚度進行位置補償，仍然能夠得到精準的加工基準位置作為最終的檢測結果。其中，該沉積層9的厚度可依所使用沉積方式預先製作出不同沉積時間對應沉積層9厚度值的圖表，並算出電鍍沉積速率(例如，μm/min)作為計算厚度的基準，藉此，就可藉由沉積的時間調整並確認該沉積層9的厚度，再以此配合初步對位的檢測結果，就能運算出精確的加工基準位置。

步驟105是利用該加工電極3對該工件100表面進行電加工。

此外，以上述電加工方法之應用為基礎，本發明進一步提供一種可適用於需要在加工前進行對位之基準位置檢測方法。參閱圖1與圖5，本發明應用於電加工的基準位置檢測方法的一個較佳實施例，包含下列步驟：

步驟201是定位該工件100。

步驟202是在該加工電極3表面形成該沉積層9。其中，形成該沉積層9的方式與前述電加工方法的步驟101所述者相同，在此不再贅述。

步驟203是對結合有該沉積層9的加工電極3以及該工件100進行其相對位置的檢測，以依據檢測結果設定該加工電極3相對於該工件100的一加工基準位置。在此所 用的檢測方法與前述電加工方法步驟102所述內容相同，不再詳述。

步驟204是去除形成在該加工電極3表面的沉積層9。其中，去除該沉積層9的方式也與前述電加工方法的步驟103所述者相同，在此不再贅述。

值得一提的是，先在該加工電極3表面形成該沉積層9，再進行檢測的設計，可適用於如前述實施例所述的電解加工，也可適用於放電加工。

歸納上述，本發明電加工方法與加工設備10，以及應用於電加工的基準位置檢測方法，可獲致下述的功效及優點，故能達到本發明的目的：

一、本發明之加工方法藉由在進行加工對位的檢測前，先在該加工電極3表面形成該沉積層9的步驟，能在檢測過程中保護該加工電極3及避免其表面受到損傷(如跳電、碰撞等表面損傷)，再搭配檢測完成後，去除該沉積層9的步驟，就能以表面完好的加工電極3對該工件100進行加工，藉此，使該加工方法能提供表面不受損傷的加工電極進行電加工，因而有助於提升加工精密度，進而可確保加工產品的品質。

二、本發明之檢測方法藉由在檢測前先在該加工電極3表面設置該沉積層9的設計，不管以接觸方式或不接觸的感知方式進行檢測，都能確保該加工電極3不受到損傷，既能完成加工時所要求的對位檢測，又能使該加工電極3獲得良好的保護，使該檢測方法能適用於高精細度規格的 各種加工製程，而具有可提升加工品質及適用於線上操作的實用性。

三、本發明之加工設備10藉由設置該沉積層形成裝置51與該沉積層去除裝置52，再配合該移動裝置6能使該加工電極3、該工件100、該沉積層形成裝置51與該沉積層去除裝置52相對移動的設計，能方便該加工電極3分別定位至該沉積層形成裝置51以形成沉積層9、相對於該工件100進行對位檢測，以取得該加工電極3與該工件100的相對位置(初步對刀位置)，作為加工基準位置的參考，並在完成初步對刀位置的檢測後定位於該沉積層去除裝置52，以移除該沉積層9並便於依所運算出加工基準位置進行後續加工，因此，該電加工設備10具有能線上操作使用的實用性，並能提供保護該加工電極3的功能，因而能提升電加工的精密度。

雖然本發明以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

10‧‧‧電加工設備

100‧‧‧工件

3‧‧‧加工電極

4‧‧‧檢測裝置

41‧‧‧電源單元

42‧‧‧電訊號量測單元

51‧‧‧沉積層形成裝置

52‧‧‧沉積層去除裝置

6‧‧‧移動裝置

61‧‧‧第一移動單元

62‧‧‧第二移動單元

63‧‧‧第三移動單元

7‧‧‧控制裝置

8‧‧‧承載板

9‧‧‧沉積層

X‧‧‧前後方向

Y‧‧‧左右方向

Z‧‧‧上下方向

101‧‧‧步驟

102‧‧‧步驟

103‧‧‧步驟

104‧‧‧步驟

105‧‧‧步驟

201‧‧‧步驟

202‧‧‧步驟

203‧‧‧步驟

204‧‧‧步驟

圖1是一立體示意圖，說明本發明電加工設備的一較 佳實施例；圖2是一局部的立體示意圖，說明該電加工設備的較佳實施例的一加工電極的表面形成一沉積層，並相對於一工件進行對位檢測的情形；圖3是一方塊圖，說明該電加工設備的較佳實施例的加工電極、工件、移動裝置、一檢測裝置與一控制裝置的連接關係；圖4是一流程圖，說明本發明電加工方法的一較佳實施例；及圖5是一流程圖，說明本發明應用於電加工的基準位置檢測方法的一較佳實施例。

101‧‧‧步驟

102‧‧‧步驟

103‧‧‧步驟

104‧‧‧步驟

105‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種電加工方法，包含：(a)在一加工電極表面形成一沉積層；(b)對結合有該沉積層的加工電極以及一工件進行其相對位置的檢測，以依據檢測結果設定該加工電極相對於該工件的一加工基準位置；(c)去除形成在該加工電極表面的沉積層；(d)依步驟(b)之檢測結果使該加工電極相對該工件位於該加工基準位置；及(e)利用該加工電極對該工件表面進行電加工。
2. 如請求項1所述之電加工方法，其中，在步驟(b)中，是使該加工電極與該工件分別電連接至一電源單元，並量測在該加工電極與該工件之間形成的一電訊號，以根據所量測的電訊號檢測出一初步對刀位置，再利用該初步對刀位置進行該沉積層的厚度補償以運算出該加工基準位置作為檢測結果。
3. 如請求項1所述之電加工方法，其中，在步驟(a)中，是採用一選自下列群組中的方法在該加工電極表面形成該沉積層：溶凝膠法、無電鍍法、電鍍法及氣相沉積法。
4. 如請求項1所述之電加工方法，其中，在步驟(c)中，是採用酸洗或電解的方式去除形成在該加工電極表面的該沉積層。
5. 一種應用於電加工的基準位置檢測方法，包含下列步驟：(a)定位一工件； (b)在一加工電極表面形成一沉積層；(c)對結合有該沉積層的加工電極以及該工件進行其相對位置的檢測，以依據檢測結果設定該加工電極相對於該工件的一加工基準位置；及(d)去除形成在該加工電極表面的沉積層。
6. 如請求項5所述之應用於電加工的基準位置檢測方法，其中，在步驟(c)中，是使該加工電極與該工件分別電連接至一電源單元，並量測在該加工電極與該工件之間形成的一電訊號，以根據所量測的電訊號檢測出一初步對刀位置，再利用該初步對刀位置進行該沉積層的厚度補償以運算出該加工基準位置作為檢測結果。
7. 如請求項6所述之應用於電加工的基準位置檢測方法，其中，在步驟(b)中，是採用一選自下列群組中的方法在該加工電極表面形成該沉積層：溶凝膠法、無電鍍法、電鍍法及氣相沉積法。
8. 如請求項5所述之應用於電加工的基準位置檢測方法，其中，在步驟(d)中，是採用酸洗或電解的方式去除形成在該加工電極表面的該沉積層。
9. 一種電加工設備，用於對一工件進行加工，該加工設備包含：一加工電極，對應該工件設置，並相對該工件移動以在該工件表面進行電加工；一檢測裝置，電連接在該加工電極及該工件之間；一沉積層形成裝置，與該工件相間隔設置，用於在 該加工電極表面形成一沉積層；一沉積層去除裝置，與該工件相間隔設置，用於去除形成在該加工電極的沉積層；及一移動裝置，用於使該加工電極、該工件、該沉積層形成裝置與該沉積層去除裝置相對移動並定位，以分別使該加工電極位移至該沉積層形成裝置並在其表面形成該沉積層、使結合有沉積層的加工電極位移到相對於該工件的一初步對刀位置、使結合有沉積層的加工電極位移至該沉積層去除裝置以去除該沉積層，再依據該檢測裝置讀取該初步對刀位置並進行沉積層厚度補償後所運算出的一加工基準位置，使去除沉積層的該加工電極位移至相對於該工件的加工基準位置進行加工。
10. 如請求項9所述之電加工設備，其中，該檢測裝置包括一與該加工電極及該工件電連接的電源單元，及一電連接在該加工電極與該工件之間的電訊號量測單元。