TW201521921A - 電化學加工裝置 - Google Patents

Abstract

揭示一種電化學加工裝置，其包含一加工電極及一第一斷流控制元件，第一斷流控制元件連通加工電極之一電解液輸入流道。以於非進行電化學加工時，減少電解液從加工電極內流出，而減少噴濺於加工電極外之區域，可進而降低電化學加工裝置產生腐蝕之機會。

Description

電化學加工裝置

本發明係有關於一種加工裝置，其尤指一種電化學加工裝置。

電化學加工是利用金屬在電解液中發生電化學陽極溶解而對工件進行加工。進行電化學加工時，工件接一電源的正極，加工電極接電源之負極，工件與加工電極間保持一間隙。電解液從工件與加工電極間之間隙中流過，使工件與加工電極間形成一導電通路，工件產生電化學陽極溶解。隨著加工電極相對工件不斷地進給，工件不斷地被電解，加工電極與工件之間會產生電解產物，而電解產物不斷地被流動的電解液帶走，最終工件之表面形成與加工電極之加工區域相似的形狀。

電化學加工已廣泛應用於難加工材料、形狀複雜或薄壁零件的加工，例如：炮管膛線、葉片、整體葉輪、模具、異型孔、異型零件、倒角和去毛刺等加工。在許多零件的加工中，電化學加工已占有重要甚至不可替代的地位。目前電化學加工裝置於使用過程中，電解液容易溢流或噴濺於電化學加工裝置(即非預定加工區域)上，因此容易導致電化學加工裝置產生銹蝕之狀況，而加速電化學加工裝置損壞，所以為了防止電化學加工裝置產生銹蝕，需提升電化學加工裝置之防銹能力，如此導致電化學加工裝置之成本增加。

有鑑於上述問題，揭示一種電化學加工裝置，其於完成電化學加工之後，可防止電解液噴濺至電化學加工裝置上，進而避免電化學加工裝置產生銹蝕。

為了達到上述所指稱之目的，揭示一種電化學加工裝置，其用於對一工件進行一電化學加工，該電化學加工裝置包含：一加工電極，其具有一電解液輸入流道、一電解液輸出流道及一加工區域，該電解液輸入流道及該電解液輸出流道連通於該加工區域；以及一第一斷流控制元件，其連通於該電解液輸入流道。

揭示另一種電化學加工裝置，其包含：一加工電極，其具有一電解液輸入流道、一電解液輸出流道及一加工區域，該電解液輸入流道及該電解液輸出流道連通於該加工區域；以及一抽取元件，其連通於該電解液輸出流道。

1‧‧‧電化學加工裝置
10‧‧‧加工電極
101‧‧‧電解液輸入流道
102‧‧‧電解液輸出流道
103‧‧‧端面
1031‧‧‧加工區域
1032‧‧‧絕緣層
104‧‧‧側壁
1041‧‧‧輸入口
1042‧‧‧輸出口
11‧‧‧連通管路
12‧‧‧第一斷流控制元件
13‧‧‧基座
14‧‧‧移動座
15‧‧‧止瀉元件
16‧‧‧第二斷流控制元件
17‧‧‧抽取元件
18‧‧‧電解液排除結構
181‧‧‧排除本體
1811‧‧‧電解液排除流道
182‧‧‧抽取元件
2‧‧‧工件
21‧‧‧預定加工區域
22‧‧‧加工空間
23‧‧‧加工結構
3‧‧‧電解液供應單元
31‧‧‧電解液
4‧‧‧電解液回收單元
5‧‧‧電源供應單元
51‧‧‧陽極
52‧‧‧陰極

第一圖：其為揭示之第一實施例之電化學加工裝置之示意圖；
第二圖：其為揭示之第一實施例之電化學加工裝置之剖面圖；
第三A至三D圖：其為揭示之第一實施例之電化學加工裝置之使用狀態圖；
第四圖：其為揭示之第二實施例之電化學加工裝置之使用狀態圖；
第五圖：其為揭示之第三實施例之電化學加工裝置之剖面圖；
第六圖：其為揭示之第三實施例之電化學加工裝置之使用狀態圖；
第七圖：其為揭示之第四實施例之電化學加工裝置之剖面圖；
第八圖：其為揭示之第四實施例之電化學加工裝置之使用狀態圖；
第九圖：其為揭示之第五實施例之電化學加工裝置之示意圖；以及
第十A至十B圖：其為揭示之第五實施例之電化學加工裝置之使用狀態圖。

為使揭示之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：

請參閱第一圖及第二圖，其為揭示之第一實施例之電化學加工裝置之示意圖及剖面圖；如圖所示，本實施例之電化學加工裝置1包含一加工電極10及一第一斷流控制元件12。加工電極10內具有一電解液輸入流道101及一電解液輸出流道102，加工電極10之一端面103具有一加工區域1031，加工區域1031凹入加工電極10內，使加工區域1031內之端面103與加工區域1031外之端面103形成階梯狀，位於加工區域1031外之端面103環繞加工區域1031，並設有一絕緣層1032。

然，電解液輸入流道101及電解液輸出流道102貫穿加工電極10之端面103，以與加工區域1031相連通。本實施例之電解液輸出流道102環繞電解液輸入流道101，當然電解液輸入流道101與電解液輸出流道102能與加工區域1031相連通即可，電解液輸入流道101與電解液輸出流道102之設置位置不限定為上述型態。加工電極10之側壁104具有一輸入口1041及一輸出口1042，輸入口1041與電解液輸入流道101連通，輸出口1042與電解液輸出流道102連通。然，一連通管路11之一端設置於輸入口1041，其另一端與第一斷流控制元件12連通，以讓第一斷流控制元件12與電解液輸入流道101連通。其中，第一斷流控制元件12可為一電磁閥或一逆止閥。

請一併參閱第三A圖至第三D圖，其為揭示之第一實施例之電化學加工裝置之使用狀態圖；如圖所示，本實施例之電化學加工裝置1於使用時，先設置一工件2於一基座13，加工電極10設置於與基座13相對設置之一移動座14上，所以加工電極10位於工件2之上方，同時，具有加工區域1031之端面103朝向工件2，且移動座14可進行縱向與橫向運動，以帶動加工電極10移動而對位於工件2，如此加工電極10之加工區域1031對應工件2之一預定加工區域21（如第三B圖所示）。此外，第一斷流控制元件12連接一電解液供應單元3，而一電解液回收單元4透過另一連通管路11連接至輸出口1042，使電解液回收單元4與電解液輸出流道102相連通。

隨後，移動座14帶動加工電極10下降移動而往工件2移動，直到加工電極10之端面103的絕緣層1032（即位於加工區域1031外之端面103）抵接於工件2之表面，移動座14停止帶動加工電極10移動。因加工區域1031凹入加工電極10內，所以使加工區域1031內之端面103與工件2之預定加工區域21間具有密閉的一加工空間22（如第三B圖所示），加工空間22與電解液輸入流道101及電解液輸出流道102相互連通，而不與加工電極10之外部相連通。

此外，一電源供應單元5之一陽極51連接工件2，電源供應單元5之一陰極52連接加工電極10。當加工電極10對工件2進行電化學加工時，開啟電源供應單元5，電源供應單元5供應一電力至工件2及加工電極10，同時，電解液供應單元3亦供應電解液31至電解液輸入流道101，此時第一斷流控制元件12是呈導通狀態，以讓電解液輸入流道101與電解液供應單元3相連通，所以電解液31可流入電解液輸入流道101，並流至加工空間22，使加工電極10之加工區域1031對工件2之預定加工區域21進行電化學加工。當加工區域1031對預定加工區域21進行電化學加工時，加工電極10之絕緣層1032與工件2之表面相抵接，因此位於加工區域1031外之端面103不會直接與工件2之表面接觸，而不會與工件2之表面產生電解反應。

當加工電極10持續對工件2進行電化學加工時，因電解液供應單元3持續供應電解液31至加工空間22，所以加工空間22被電解液31充滿。此時，電解液供應單元3仍持續供應電解液31至加工空間22，所以原本位於加工空間22之電解液31被驅往電解液輸出流道102流動，並從與電解液輸出流道102連通之連通管路11流至電解液回收單元4。

由上述可知，電解液31持續從電解液輸入流道101流入至加工空間22，再從加工空間22流至電解液輸出流道102，最後從電解液輸出流道102排至電解液回收單元4，形成順暢的一電解液流場。因此，加工空間22內之電解液31不斷更新，而使加工空間22內因進行電化學加工所產生之至少一電解生成物可從電解液輸出流道102排出，有效提升電解液31之更新速率，避免電解生成物沉積於工件2之表面，而影響加工精度。

然，本實施例之電解液31於加工過程中流動於電解液輸入流道101、加工空間22及電解液輸出流道102內，所以可防止電解液31溢流至加工電極10之外的電化學加工裝置1（如：基座13、移動座14等），而可減少電化學加工裝置1產生銹蝕之機會，進而延長電化學加工裝置1之壽命，且降低電化學加工裝置1之保養工序。

如第三C圖所示，當加工電極10對工件2之預定加工區域21完成電化學加工時，先關閉電源供應單元5，使加工電極10停止對工件2進行電化學加工。之後，第一斷流控制元件12作動而為截止狀態，使電解液供應單元3之電解液31無法通過第一斷流控制元件12而流入電解液輸入流道101內。在第一斷流控制元件12阻斷電解液輸入流道101之同時，電解液輸入流道101及電解液輸出流道102內之壓力小於外部之大氣壓力，而讓位於電解液輸入流道101及電解液輸出流道102內之電解液31無法流動，並保持於電解液輸入流道101、電解液輸出流道102及與電解液輸入流道101及電解液輸出流道102連通之二連通管路11內。

待上述程序完成後，如第三D圖所示，移動座14往上移動而帶動加工電極10遠離工件2，因電解液31已保持於電解液輸入流道101、電解液輸出流道102及二連通管路11內，所以於加工電極10移動之過程中，可避免電解液31噴濺於加工電極10之外的電化學加工裝置1。由上述可知，本實施例之電化學加工裝置1於進行電化學加工的期間能防止電解液31溢流至加工電極10之外的電化學加工裝置1，另外，於完成電化學加工後，其能避免電解液31噴濺於電化學加工裝置1，而有效降低電化學加工裝置1之腐蝕機會，進而延長電化學加工裝置1之壽命，且降低電化學加工裝置1之保養工序。

請參閱第四圖，其為揭示之第二實施例之電化學加工裝置之使用狀態圖；如圖所示，本實施例之電化學加工裝置1更包含一止瀉元件15，於本實施中，止瀉元件15為環形的一彈性體，其設置於端面103，並環繞設置於加工區域1031。加工電極10之端面103的絕緣層1032抵接於工件2之表面時，止瀉元件15也抵接於工件2之表面，因止瀉元件15會產生形變，而填滿端面103與工件2間之間隙，所以更有效地防止電解液溢流至加工電極10之外的電化學加工裝置1。

請參閱第五圖及第六圖，其為揭示之第三實施例之電化學加工裝置之剖面圖及使用狀態圖；如圖所示，本實施例之電化學加工裝置1更包含一第二斷流控制元件16，第二斷流控制元件16設置於連通管路11，並與電解液輸出流道102連通，而本實施例之第二斷流控制元件16與第一斷流控制元件12一樣可以為電磁閥或逆止閥。

如第六圖所示，第二斷流控制元件16用於加工電極10對工件2完成電化學加工時阻斷電解液輸出流道102，而於第二斷流控制元件16阻斷電解液輸出流道102時，電解液輸入流道101及電解液輸出流道102內之壓力小於外部之大氣壓力，而更確保原本位於電解液輸入流道101及電解液輸出流道102內之電解液31能保持於電解液輸入流道101、電解液輸出流道102及二連通管路11內，而防止電解液31從電解液輸入流道101及電解液輸出流道102流出。然，本實施例之第二斷流控制元件16係可以搭配第一斷流控制元件12使用，即表示於加工電極10對工件2完成電化學加工後，同時利用第一斷流控制元件12及第二斷流控制元件16分別阻斷電解液輸入流道101及電解液輸出流道102，如此電解液31均保持於電解液輸入流道101及電解液輸出流道102內，如此可有效地避免加工電極10於移動過程中，電解液31從電解液輸入流道101及電解液輸出流道102流出，而噴濺至加工電極10之外的電化學加工裝置1上。

請參閱第七圖及第八圖，其為揭示之第四實施例之電化學加工裝置之剖面圖及使用狀態圖；如圖所示，本實施例與第一實施例之差異在於，本實施例之電化學加工裝置1係省略設置第一斷流控制元件12，僅設置一抽取元件17並與電解液輸出流道102連通，即，抽取元件17設置於連通管路11，並連通於連通管路11、電解液輸出流道102與電解液回收單元4。其中，抽取元件17可為一負壓產生元件，例如泵浦。當加工電極10完成對工件2之電化學加工並抵接於工件2時，電解液供應單元3先停止供應電解液31至電解液輸入流道101。然，抽取元件17即會開始抽氣，而抽取電解液輸入流道101、加工空間22、電解液輸出流道102及連通管路11內之電解液31至電解液回收單元4。待電解液輸入流道101、加工空間22、電解液輸出流道102及連通管路11內之電解液31完全被抽至電解液回收單元4後，再透過移動座14帶動加工電極10遠離工件2，如此也能達到上述實施例之功效。

當然本實施例之抽取元件17也可搭配第一實施例之第一斷流控制元件12使用，所以於抽取元件17抽取電解液輸入流道101、加工空間22、電解液輸出流道102及連通管路11內之電解液31之前，可利用第一斷流控制元件12阻斷電解液輸入流道101，即阻卻電解液供應單元3供應電解液31至電解液輸入流道101，之後再運用抽取元件17抽取電解液輸入流道101、加工空間22、電解液輸出流道102及連通管路11內之電解液31。

請參閱第九圖，其為揭示之第五實施例之電化學加工裝置之示意圖；如圖所示，本實施例之電化學加工裝置1更包含一電解液排除結構18，電解液排除結構18設置於移動座14，並位於加工電極10之一側。電解液排除結構18包含一排除本體181及一抽取元件182。排除本體181具有一電解液排除流道1811，抽取元件182設置於排除本體181，並連通於電解液排除流道1811。於本實施例中，抽取元件182設置於排除本體181之頂端，即抽取元件182位於電解液排除流道1811之一端，而連通於電解液排除流道1811。上述抽取元件182的設置方式僅是揭示之一實施例，抽取元件182可設置於其他合適位置且連通於電解液排除流道1811即可，例如設置連通管路於抽取元件182與電解液排除流道1811之間。此外，抽取元件182可為一負壓產生元件，例如泵浦。

請一併參閱第十A及十B圖，其為揭示之第五實施例之電化學加工裝置的使用狀態圖；如圖所示，當加工電極10對工件2完成電化學加工後，工件2之預定加工區域21上即會形成一加工結構23，此時加工結構23上可能殘留電解液，所以可由移動座14帶動電解液排除結構18移動至加工結構23之上方，即驅使電解液排除流道1811對應加工結構23。接著，移動座14帶動電解液排除結構18往下移動而接近加工結構23，電解液排除結構18抵接於工件2，電解液排除流道1811會對應於加工結構23。接續，啟動抽取元件182，抽取元件182即會開始抽氣，而透過電解液排除流道1811抽取殘留於加工結構23上之電解液，電解液經由電解液排除流道1811排至電解液回收單元4，以排除殘留於加工結構23之電解液，因此避免殘留於加工結構23之電解液溢流或噴濺至電化學加工裝置1。

綜上所述，揭示一種電化學加工裝置，於完成電化學加工時，透過至少一斷流控制元件或抽取元件使電解液保留於加工電極內或抽離至加工電極外，可以避免加工電極於移動過程中，電解液從加工電極內流出，而噴濺於電化學加工裝置。此外，揭示之電化學加工裝置於進行電化學加工時，電解液可保持於加工電極之加工區域內，可避免電解液外洩至加工區域之外，即溢流至加工電極外之電化學加工裝置，可進而降低電化學加工裝置產生腐蝕之機會，並可延長電化學加工裝置之使用壽命且降低電化學加工裝置之保養工序。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

 

1‧‧‧電化學加工裝置

10‧‧‧加工電極

101‧‧‧電解液輸入流道

102‧‧‧電解液輸出流道

103‧‧‧端面

1031‧‧‧加工區域

1032‧‧‧絕緣層

104‧‧‧側壁

1041‧‧‧輸入口

1042‧‧‧輸出口

11‧‧‧連通管路

12‧‧‧第一斷流控制元件

Claims (11)

1. 一種電化學加工裝置，其用於對一工件進行一電化學加工，該電化學加工裝置包含：
   一加工電極，其具有一電解液輸入流道、一電解液輸出流道及一加工區域，該電解液輸入流道及該電解液輸出流道連通於該加工區域；以及
   一第一斷流控制元件，其連通於該電解液輸入流道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，其中一電解液輸入該電解液輸入流道並流至該加工區域，該第一斷流控制元件阻斷該電解液輸入流道時，該電解液輸入流道內之該電解液受大氣壓力之作用而保持於該電解液輸入流道及該電解液輸出流道內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，更包含：
   一止瀉元件，其環繞設置於該加工區域。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，其中該電解液輸出流道環繞該電解液輸入流道。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，更包含：
   一連通管路，其設置於該電解液輸入流道及該第一斷流控制元件之間，而連通該電解液輸入流道及該第一斷流控制元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，更包含：
   一基座，其承載該工件；以及
   一移動座，其與該基座相對設置，該加工電極設置於該移動座，該加工電極之該加工區域對應該工件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，更包含：
   一電極液排除結構，其位於該加工電極之一側。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電化學加工裝置，其中該電解液排除結構係包含：
   一排除本體，其位於該加工電極之一側，並具有一電解液排除流道；以及
   一抽取元件，其連通於該電解液排除流道。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，更包含：
   一第二斷流控制元件，其連通於該電解液輸出流道。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電化學加工裝置，更包含：
    一抽取元件，其連通於該電解液輸出流道。
11. 一種電化學加工裝置，其用於對一工件進行一電化學加工，該電化學加工裝置包含：
    一加工電極，其具有一電解液輸入流道、一電解液輸出流道及一加工區域，該電解液輸入流道及該電解液輸出流道連通於該加工區域；以及
    一抽取元件，其連通於該電解液輸出流道。