TW201518553A - 電解加工裝置及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提出了一種具貫穿孔結構金屬殼體的電解加工裝置及加工方法，該加工裝置由加工電極、工件夾具、電解液槽、支撐機構、Z軸進給機構、XY平面驅動機構、連接件以及進給控制系統組成。該加工電極包括第一加工電極以及與該第一加工電極滑動配合的第二加工電極。該Z軸進給機構包括由該連接件相連接的第一Z軸進給機構與第二Z軸進給機構。該第一加工電極固定於連接與第一Z軸進給機構的連接件上，第二加工電極固定於第二Z軸進給機構的輸出軸。進給控制系統控制Z軸進給機構進而控制加工電極的進給與復位。

Description

電解加工裝置及其加工方法
本發明涉及電解加工技術，特別是一種電解加工裝置及加工方法。
電解加工又稱電化學加工（Electrochemical Machining，ECM）是利用電化學陽極溶解原理除去材料的加工方法。電解加工由於加工速度快、加工精度高、表面品質好、無熱影響層、無宏觀切削力、工具陰極無損耗且不受材料強度、韌性、硬度的限制等優點，與航空航太、兵器、造船、汽車、醫療器械、電子等領域得到了廣泛的應用。
具形腔與貫穿孔等複雜結構的零部件大量存與電子、汽車、航空航太、兵器等領域，其加工方法通常採用電化學加工方式。採用電化學加工方式加工製備具貫穿孔結構（如：耳機孔、通音孔、Logo等）的金屬殼體，其由待加工工件至成品至少需要兩道工序才能完成整個材料的加工。這是因為傳統的電解加工裝置的加工電極的進給為Z軸單向進給，然而加工電極固定於進給機構的固定介面上，因此需要兩個或複數個獨立的加工電極，一個用於將待加工工件加工成殼體，另外的一個或複數個用於殼體上的貫穿結構的加工。以上加工方式需製造複數個電極及複數個進給機構，加工成本較高，且更換電極存與誤差，因而很難滿足加工精度，並且加工週期長。雖然已經有很多專利提出採用簡單電極作展成運動對工件複雜的結構進行三維加工，並取得良好的效果。但是，此加工電極的需要複數個進給機構，設備複雜成本較高。
鑒於上述狀況，有必要提供一種可連續地完成金屬殼體的形腔與貫穿孔加工的電解加工裝置及加工方法。
一種電解加工裝置，包括加工電極、工件夾具、電解液槽、支撐機構、Z軸進給機構、XY平面驅動機構、連接件以及進給控制系統。該加工電極包括第一加工電極以及與該第一加工電極滑動配合的第二加工電極。該Z軸進給機構包括第一Z軸進給機構與第二Z軸進給機構，且第一Z軸進給機構與第二Z軸進給機構由該連接件相連接。該第一加工電極固定於該連接件上，第二加工電極固定於第二Z軸進給機構的輸出軸。進給控制系統控制Z軸進給機構進而控制加工電極的進給與復位，並調節第一加工電極加工面與第二加工電極加工面的相對位置以便進行不同形狀的電解加工。
一種電解加工的方法，其步驟如下：
步驟1：藉由調節第一加工電極加工面與第二加工電極加工面的相對位置，使第一加工電極加工面與第二加工電極加工面組成形腔加工面，以對待加工工件進行殼體形腔的加工；
步驟2：形腔加工完畢後，藉由調節第一加工電極的位置，使其相對於第二加工電極加工面形成凸起，只用第二加工電極進行貫穿孔的加工；
步驟3：貫穿孔加工完畢後，第一加工電極與第二加工電極向上復位，取出工件，此時工件即為具有貫穿孔結構的金屬殼體。
上述電解加工裝置及其加工方法藉由組合加工電極與組合Z軸進給機構的設置，於不更換電極與重新對位元的情況下，連續完成具有貫穿結構的金屬殼體的電解加工。本發明對於複雜結構的電解加工能夠有效地減少加工設備數量與加工週期，大大節約了成本並提高了工作效率。
圖1係本發明的電解加工裝置的結構示意圖。
圖2係圖1所示電解加工裝置之加工電極的立體分解示意圖。
圖3係圖1所示電解加工裝置之加工電極立體示意圖。
圖4係圖1所示電解加工裝置之加工電極與Z軸進給機構結合的立體示意圖。
圖5係圖1所示電解加工裝置之形腔加工狀態示意圖。
圖6係圖1所示電解加工裝置之貫穿孔加工狀態示意圖。
下面結合附圖及實施方式對本發明提供的一種具貫穿孔結構金屬殼體的電解加工裝置及其加工方法作進一步詳細說明。
請參閱圖1，本發明提供的一種電解加工裝置100包括加工電極10、支撐機構20、Z軸進給機構30、XY平面驅動機構40、電解液槽50、工件夾具60、連接件70以及進給控制系統80。
加工電極10固定於連接件70的下方，而連接件固定於Z軸進給機構30上，以便控制加工電極10的進給。Z軸進給機構30安裝於支撐機構20上。電解液槽50設置與XY平面驅動機構40上，而電解液槽50內設有工件夾具60。進給控制系統80控制Z軸進給機構30的進給與復位。
請一併參閱圖2與圖3，加工電極10是由第一加工電極11與第二加工電極12組合而成。第一加工電極11的形狀與所要加工的金屬殼體的外形大致相同。第一加工電極加工面111具有鏤空部112，鏤空部112與所要加工的金屬殼體的貫穿孔的形狀大致相同，並且鏤空部112與第一加工電極加工面111的位置與貫穿孔所與金屬殼體的位置相對應。第二加工電極12設置於第一加工電極11的鏤空部112，且第二加工電極12與第一加工電極11的鏤空部112滑動配合。同時，第二加工電極加工面121與鏤空部112的形狀相同，當第一加工電極加工面111與第二加工電極加工面121齊平時共同構成加工電極形腔加工面113。
請一併參閱圖1與圖4，支撐機構20包括支架21與底座22，且支架21垂直安裝於底座22上。
Z軸進給機構30包括第一Z軸進給機構31與第二Z軸進給機構32。第一Z軸進給機構31裝設於支撐機構20的支架21上。
連接件70包括垂直部71、水準部72以及鏤空部73，其中鏤空部73開設於水準部72上，鏤空部73的形狀為圓形、橢圓形或者多邊形，優選圓形。垂直部71裝設於第一Z軸進給機構31上。
第二Z軸進給機構32架設於連接件70的鏤空部73上方，且第二Z軸進給機構32的輸出軸321穿過鏤空部73垂直向下。第一Z軸進給機構31藉由連接件70控制第二Z軸進給機構32整體的進給。同時，第一Z軸進給機構31與第二Z軸進給機構32各自按照獨立的程式進行進給且進給方向平行。第一Z軸進給機構31與第二Z軸進給機構32可是“步進電機+滾珠絲杠”或“音圈電機直線執行器”等可進行程式控制的高精度線性運動機構。
第一加工電極11藉由複數個螺柱74架設於連接件70的鏤空部73的下方，且使輸出軸321正對於第一加工電極11的鏤空部112，第一加工電極加工面111與連接件70的水準部72平行。
第二加工電極12固定於第二Z軸進給機構32的輸出軸321上，並與第一加工電極11的鏤空部112滑動配合。
XY平面驅動機構40設置於底座22上，並與XY平面驅動機構40上設有電解液槽50。工件夾具60設置與電解液槽50的內部用於固定待加工工件90。藉由XY平面驅動機構40控制電解液槽50的移動帶動工件夾具60的移動從而控制待加工工件90的位置。
進給控制系統80控制第一Z軸進給機構31與第二Z軸進給機構32的進給與復位。藉由控制第二Z軸進給機構32的進給與復位從而調整第一加工電極11與第二加工電極12的相對位置，當第一加工電極加工面111與第二加工電極加工面121齊平時共同構成加工電極形腔加工面113可進行工件90殼體形腔的加工；當第二加工電極12相對於第一加工電極加工面111而凸起時可進行工件90貫穿孔的加工。
上述電解加工裝置100利用組合加工電極10，於不更換加工電極10的情況下能夠連續完成殼體形腔與貫穿孔的加工，對具有貫穿孔結構的金屬殼體的電解加工提供了有效的途徑。
如圖5與圖6所示，電解加工方法的步驟如下：
步驟1：將待加工工件90固定於工件夾具60上，調節XY平面驅動機構40使工件90正對於加工電極10正下方並形成良好對位；
步驟2：進給控制系統80藉由控制第二Z軸進給機構32來控制第二加工電極12的進給，從而調節第二加工電極12與第一加工電極11的相對位置，使第一加工電極加工面111與第二加工電極加工面121齊平共同構成加工電極形腔加工面113，然後第一Z軸進給機構31進給加工電極10調節加工間隙，並開始對待加工工件90進行加工，以形成形腔；
步驟3：形腔加工完畢後，進給控制系統80控制第一Z軸進給機構31使加工電極10復位；
步驟4：進給控制系統80控制第二Z軸進給機構32向下進給使第二加工電極12相對於第一加工電極加工面111形成凸起；
步驟5：進給控制系統80控制第一Z軸進給機構31向下進給，僅使用第二加工電極加工面121對工件90進行貫穿孔的加工。
步驟6：貫穿孔加工完畢後，進給控制系統80控制第一Z軸進給機構31帶動加工電極10向上復位，即可從工件夾具60上取出工件90，此時工件90即為具有貫穿結構的金屬殼體。
上述電解加工裝置及其加工方法，由於能夠調節加工電極中的第一加工電極與第二加工電極的相對位置，從而變換加工電極加工形面，能夠與不更換電極與重新對位元的情況下，連續完成金屬殼體的形腔與貫穿孔的電解加工，有效地降低成本與提高加工效率。
本領域的普通技術人員應當理解，其依然可對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神及範圍。
100‧‧‧電解加工裝置
10‧‧‧加工電極
11‧‧‧第一加工電極
111‧‧‧第一加工電極加工面
112，73‧‧‧鏤空部
113‧‧‧加工電極形腔加工面
12‧‧‧第二加工電極
121‧‧‧第二加工電極加工面
20‧‧‧支撐機構
21‧‧‧支架
22‧‧‧底座
30‧‧‧Z軸進給機構
31‧‧‧第一Z軸進給機構
32‧‧‧第二Z軸進給機構
321‧‧‧輸出軸
40‧‧‧XY平面驅動機構
50‧‧‧電解液槽
60‧‧‧工件夾具
70‧‧‧連接件
71‧‧‧垂直部
72‧‧‧水準部
74‧‧‧螺柱
80‧‧‧進給控制系統
90‧‧‧工件
無
100‧‧‧電解加工裝置
10‧‧‧加工電極
11‧‧‧第一加工電極
12‧‧‧第二加工電極
20‧‧‧支撐機構
21‧‧‧支架
22‧‧‧底座
30‧‧‧Z軸進給機構
31‧‧‧第一Z軸進給機構
32‧‧‧第二Z軸進給機構
40‧‧‧XY平面驅動機構
50‧‧‧電解液槽
60‧‧‧工件夾具
70‧‧‧連接件
80‧‧‧進給控制系統
90‧‧‧工件

Claims (8)

  1. 一種電解加工裝置，其包括工件夾具、加工電極、電解液槽、支撐機構、XY平面驅動機構，其改良在於：進一步包括Z軸進給機構、連接件以及進給控制系統；該加工電極包括第一加工電極以及與該第一加工電極滑動配合的第二加工電極；該Z軸進給機構包括第一Z軸進給機構與第二Z軸進給機構，且第一Z軸進給機構與第二Z軸進給機構由該連接件相連接；該第一加工電極固定於該連接件上，第二加工電極固定於第二Z軸進給機構的輸出軸；進給控制系統控制Z軸進給機構進而控制加工電極的進給與復位，並調節第一加工電極加工面與第二加工電極加工面的相對位置以便進行不同形狀的電解加工。
  2. 如請求項第1項所述之電解加工裝置，其中該第一加工電極加工面設有鏤空部，所述第二加工電極滑動地裝設於第一加工電極的鏤空部。
  3. 如請求項第2項所述之電解加工裝置，其中該第二加工電極加工面與第一加工電極的鏤空部的形狀相同。
  4. 如請求項第1項所述之電解加工裝置，其中該第一加工電極加工面與第二加工電極加工面齊平共同構成加工電極形腔加工面。
  5. 如請求項第1項所述之電解加工裝置，其中該第一Z軸進給機構帶動第二Z軸進給機構進給，且第二Z軸進給機構能夠相對於第一Z軸進給機構進給。
  6. 如請求項第1項所述之電解加工裝置，其中該所述連接件包括垂直部、水準部以及鏤空部，其中鏤空部開設於水準部上，鏤空部的形狀為圓形、橢圓形或者多邊形。
  7. 如請求項第6項所述之電解加工裝置，其中該第二Z軸進給機構架設於連接件的鏤空部。
  8. 一種電解加工方法，包括以下步驟：
    步驟1：藉由調節第一加工電極加工面與第二加工電極加工面的相對位置，使第一加工電極加工面與第二加工電極加工面組成形腔加工面，以對待加工工件進行殼體形腔的加工；
    步驟2：形腔加工完畢後，藉由調節第一加工電極的位置，使其相對於第二加工電極加工面形成凸起，只用第二加工電極進行貫穿孔的加工；
    步驟3：貫穿孔加工完畢後，第一加工電極與第二加工電極向上復位，取出工件，此時工件即為具有貫穿孔結構的金屬殼體。
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