TW474843B - Electric discharge machining apparatus - Google Patents

Description

經濟部中央揉準局貝工消費合作杜印製 發明説明（ 【發明領域】 電極於一種放電加工裝置，其藉將-“ 予放電動’並在該工件及該工具電極之《 在工件上形成各種形狀的孔洞者。 【寺景技術】 工件裝置係廣泛地使用於對具有導電性的實" 置狀轉模的精密加工。通常該工件係㈣ 工且電極蕻：ί及固定於一可在水平面移動之檯面。 向移動的電極夾具而安裝於-可在垂直力 的材料所制re _知。工具電極是由一些容易切割加』 在譬如’銅或石墨。在該工件被加工前， 將；工豆θ内充滿介電液(dielectric fiuid)，如煤油，卫 1:具電極設於非常靠近該工件的位置。在工件及工 ^電，之間的間隔被稱為間隙（gap)，且此間隙的尺寸祐 工制在從幾微米_)到幾十微米之間。當在導通期_ 叫-電力脈衝會作用於該工件與工具電極之間，使在 間隙内的介電液之絕緣特性崩潰並產生放電。此放電所 產生的熱將使得工件的少量材料蒸發或融化，且流入介 電液令。S 7C成導通期之後，該電力脈衝將在關斷期 (〇FF-time)内停止作用，以及該間隙中介電液的絕緣特 性將被回覆。放電加工裝置通常可以將關斷期及導通期 控制在一微秒（Msec)或幾十之一毫秒（msec)之間，來將 一電力脈衝重複作用於該間隙中。該間隙是被保持在— 固疋的尺寸，且該工具電極是配合著該工件上的物質被 移除而逐漸地向下朝工件移動，以便保持該間隙的大小。 私紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4说格（210X297公釐） (請先閾讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 MW. 474843 五、發明説明（2 ) 在一用以標示該工具電極與工 條直線是用來代表該工具電 ^座標系上，有一 稱這直線為z軸線〜〜件的線性運動，而 直方向之位置緣由該放m用置於可表從示1具電極在垂 的材料，而不會與工件接觸，；置可從工件上去除微量 密度、表面粗度皆為良好的此：於工件上形成-精 極之大小及外形呈互補狀同係與該工具電 就需雷:狀的坑洞。為了製作大的坑洞， 該中ίϊ:二: 且已知放電加工裝置能夠在 m固定住-個超過-百公斤的工具電極。 中洗間隙中那些已經從工件上被移除的碎 片，去製造-可流經該間隙的介 經濟部中央揉率局貝工消費合作杜印製 =的。該清洗操作係用於防止在工具電極== 去除之殘留碎片之間產±的不需要之二次放冑，以及在 =期内促使介電液恢復絕緣特性。習知技術係在工具 電極及工件上的$當位置處設置？U(gj，以便在進行加工 :前用來將乾淨的介電液輸送到該間隙令 隙吸除受污染的介電液。清洗是促進放電加工之速率』 準確率的關鍵，但為了製造均句的沖流以流經該所需孔 穴的形狀之整個間隙，則必須具有技術及經驗才可達成。 有些狀況下，也許不適合在工件上設置清洗孔或在工且 電極上設置這些孔洞。譬如，在這案例裡係利用一薄肋 形的工具電極在工件上製造一長形開口的深孔。由於不 易在這類工具電極上設置這些清洗孔洞，故通常乃於適 當位置處設置一可將介電液從工具電極噴射到該間隙的 本紙》用巾目0家辟（CNS ) Α4*υβ· ( 210X297公釐 474843 五、發明説明（今） 嘴射糸統。然而，當在工杜 喷射系統已不足以完全從間孔越來越深之時， 液。已纟錄& A Β ，、移除那些受污染的介電 op咖㈣，係使該工具電跳躍操作（Jump 地上、下方式而位移，據此可°==而以週期性的快速 m ^ 像此了以將工件凹穴内的間隙中 因加：所產生的受污染介電液幾乎完全地移除。一 f H跳«作期間，該1具_ 米（mm/min)的速率移動。如婁丁目帝上 里成白宅 相虽大’將使付更多的乾淨的介電液流人該間以 及從該間隙中排除更多的已污举人 又夕的已5染介電液。該工具電極之 訂 上升取好應不少於工件上的該孔洞已被加工的深度。然 而’由於在跳躍操作期間並沒有從工件上去除任何材料、，、、 所以如果跳躍操作過於頻繁亦將導致材料去除率下降。 ^進行-項具相當大移動量而不會導致物體去除速率 減 > 的跳躍刼作，該加工電極最好可做高速移動且可 超過1G(重力加速度）的加速或減速。 【發明概述】 本發明的目的係提供一放電加工裝置，其可有效地 經濟部中央樣準局貝工消費合作杜印製 從該間隙中清除那些從工件上去除的碎片，而不會導致 材料去除速率減少，即使當使用薄的工具電 個深孔的加工亦然。 I加工一 本發明的另一目的為提供一種盡可能簡潔的放電加 工裝置。 〇 本紙張认適用中國Η家榡準（CNS >从胁（2丨〇χ297公兼 474843 A7 B7 經濟部中央揉準局員工消费合作社印製 子 五、發明説明（4 ) 本發明其他進一步的目的、優點及創新之特色將會 在後文中續予說明，熟f本項技術者#可據此實現本發 明。 為了達成上述說明的目的，本發明所提供之種放電 加工裝置係藉由將一工具電極沿著z轴面向工件而垂直 移動且在該工件及該工具電極之間施予放電以對工件加 工者，其包含： 一可沿Z軸方向移動的第一可動件； 一滾珠螺桿； 一用以驅轉該滾珠螺桿的馬達； 一固設於該第一可動件且螺合穿套於該滾珠螺桿上 的螺帽； 一可沿著一與該第一可動件相對應的Z軸而移動且 可固設工具電極的第二可動件；以及 用來驅動第二可動件的線性馬達。 該線性馬達最好是包含一固設於該第一可動件的定 以及一固設於該第二可動件的動子。 該第一可動件最好是包含一可將工具電極固定的電 極夾具。該第二可動件最好是與該第一可動件同軸設置。 本發明所提供之種放電加工裝置係藉由將一工具電 極沿著Z軸面向工件而垂直移動且在該工件及該工具電 極之間施予放電以對工件加工者，其包含： Φ------1T------^9. (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 474843 A7 B7 五、發明説明（5) 一第一可動件，可沿z軸方向移動的第 且具有一可將工具電極固定的第一電極夾具； 一滾珠螺桿； 一用以驅轉該滾珠螺桿的馬達； 可動件 一固設於該第一可動件且螺合穿套於該滾 的螺帽； 螺桿上 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 一第二可動件，可沿著一與該第一 Z B目古1 弟τ動件相對應的 Ζ軸而移動，且具有一可將工具電極固定的 具；以及 ％ U人 一用來驅動第二可動件的線性馬達。 據此，可選擇性地將該工具電極挾持固定於第一或 苐二工具夾上。最好設置一偵測器用以測知被選擇 極夹。 【圖式之簡單說明】 本文中的附圖係本說明書的一部份，此附圖所示的 本發明實施例及文中的說明係用於解釋本發明的原理。 圖1的側面剖視圖用於說明本發明之放電加工裝置 的實施例。 視圖。 圖2係圖1之本發明從正面觀看所示的垂直向的剖 圖3係沿圖1之線Α-Α所視的水平向剖視 圖 (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 474843 A7 B7五、發明说明（< ) 圖4係沿圖1之線B-B所視者，顯示放電加工裝置 的底部詳圖。 圖5係本發明之圖1的側視圖。 圖6係一剖示圖顯示圖1之本發明的框架底端的放 大圖。 圖7係一剖示圖顯示圖1所示之本發明的電極偵測 w — 早7G。 【圖號說明】 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 柱體............................. 1 中空管........................ 10 絕緣板....................... 11 汽缸空室.................. 12 電極安裝單元 13 氣缸單元.................. 20 汽缸室....................... 21 活塞桿........................ 22 扣鎖裝置................. 23 掛具.............................. 25 纜t........................................................ 26 汽缸單元.................................... 28 托架...................................................... 29 伺服馬達........................ 30 數碼器.......................................... 31 制動器........................................... 32 滾珠螺桿................. 34 螺帽.............................. 35 框架............................. 40 絕緣板........................ 41 U................................... 42 孑L.................................... 43 限定塊....................... 44 螺栓.............................. 45 絕緣套管................. 46 絕緣墊圈.................. 47 絕緣蓋....................... 48 電極安裝單元 50 ϋ............................ 61 限定塊........................ 62 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） A7 B7 磁性板 電磁體 才反............. 罩蓋....... €............... 五、發明説明（9 ) .……63 限定塊. 64 65 感應器 ββ …….71 永久磁鐵 72 73 才反............. 74 ……81 82 —9 電極偵測單元 90 彈簧 * ............... 92 93 【較佳實施例之詳細說明】 現在請參考圖1，圖2，圖3及圖4，此將於下文中 加以說明本發明的放電加工裝置之實施例。 巨、去^圖1所示’―組固定在柱體1上的交流電的伺服 :、〇具有旋轉式的數碼器3 和一制動器32。一滾 -:柃34延伸在一直立方向可藉由伺服馬達30而驅動 %轉。-穿置螺合在該滾珠螺桿34的螺帽％被設置在 -框架40上。這框架4〇是一可在z轴向移動的可動件 之主要部份，且其可裝設工具電極或電極 具有方形截面且直立方向延伸。一對用來作為導引： [广40纟z軸向移動的線性移動軸承執道6，係被設置 在該框架40上以便與該螺帽％對應搭配。設置在柱體 1上面的線性移動轴承限定塊62係分別被固㈣ w =二下方。該旋轉式的數碼器31將一代表該框架4〇 田、. 軸位置之^號反饋給一數值控制裝置（nc

Device，未顯示於圖面）。該數值控制裝置提供— 令信號到-伺服馬達30的驅動單元。在圖卜2和5戶; :纸張ΛΑϋ用中Ηβ家A4胁（2獻297公^ ----------Φ------ΐτ------ (請先《讀背面之注意事項再填寫本I) 經濟部中央棣準局WC工消费合作社印製 Α7 Α7 五 、發明説明（g) :，架40係位於z軸綠的較高界線。如圖2所示， 二^ 2係藉由若干螺栓45而固設於該框架⑽的底端。 。田的電極t裝單元5Q是可分開地被裝 置在該板42 如圖6中所最清楚顯示者，一絕緣板41是設置在該 4〇與該板42之間，以及一絕緣套管46和一絕緣 执疋δ又置在該板42和螺栓45之間。在該板42上 «又供a衾螺栓45插入的孔洞，以及其由一絕緣蓋48加 、’ί閉如圖4中所最清楚顯示者，該板42具有一孔43， ^若干個用於精確地裝設該電極挾持裝置單元5〇到該板 2上的限定塊44係被設置在板42上如圖2中所顯示者， 在遠電極挾持裝置單元5Q上設有了型長槽以便用以安裝 大i的工具電極或挾持工具。一條用以傳輸電力給工 具電極的電纜係連接自電源，經由設置於柱體，上面的 接線盒（未顯示於圖面）而到達該電極挾持裝置單元5〇之 上。—從該柱體1的水平向延伸之板81，以及一孔82 其穿越該設在板81上且可在z軸向移動經過的本體。一 ，於板81與板42之間摺箱用以以防止灰塵侵入。一罩 蓋9被設置在柱體】與板81上而包覆著該飼服馬達％ 和框架40。一工件是被固定在一桌檀上（未顯示於圖面） 而可在與Z軸垂直的X軸和γ軸線方向移動。一設於柱 體1後方的砝碼（未顯示於圖面）係用以平衡施於該框架 4J)的重力。如圖5中所顯示者，在框架4Q的二邊分別 安裝有掛具25,而這砝碼是使用纜索26而連接於掛具 25上。如圖3中所顯示者，汽缸單元28被設置在托架 29之上，而該托架分別被固定於柱體彳之上。該汽缸單 元28可藉由活塞桿的壓縮來反抗該框架4〇的應力，而 將該框架40固定在柱體1上。 (請先W讀背面之注意事項再埃寫本X)

、1T 經濟部十央揉準局員工消費合作社印製 4/4843 A7 B7 五 、發明説明（g) 或電ΐίΪ 4C^㈣設有一中Μ 1〇°可將工具電極 -電本夾具设置在這管1〇上，且管1〇是屬於一可 的助要部分，而該可動件係可在_相對於框架4〇的2轴 =向移動者。在該二平行的Z軸上移動結果可能是不同 、，但該二Z轴最好是重疊的。該f10具有一方形 面且同框架40軸向而垂直方向延伸。設置於管1〇之上 的一對線性移動軸承執道63係用來導引該管移動在另— z 2線方向 设置在框架4〇内表面上面的線性移動軸承 限定塊64係分別被固定該執道63的上、下方。在管忉 頁 底端設置一汽缸空室12以便固持住一設在管1〇與&空室 12之間的盤狀的絕緣板彳彳。一具有一夹頭用以挾工 具電極或電極夾具的電極安裝單元13是被固定在盘管忉 訂 。同軸向的空室12上。該數值控制裝置提供一運動指令信 號到一伺服馬達30的驅動單元一條用以傳輸電力給工具 電2的電纜係連接自電源，經由設置於柱體彳上面的接 線盒（未顯示於圖面）而到達該電極挾持裝置單元之 上。該電源係藉由設於接線盒内的開關而選擇性地連接 線 到該，極挾持裝置單元13和5〇之任一上。該電極挾持 裝置單元13包含一用以驅轉該工具電極中心繞著另—ζ 軸旋轉的伺服馬達，以及一具有高辨識率與能夠標示該 工具電極旋轉角度的旋轉式數碼器。為了施行一項具^ 當大移動量而不會導致物體去除速率減少的跳躍操^乍， 該可在另一 Ζ軸線移動的本體係利用二線性馬達以高加 速度通過該板42上的通孔43。該線性馬達的定子包含 一被固疋在f 1 0側面上的磁性板71，以及複數個成行 排列於該磁性板71上的永久磁鐵72。該等各別的永久 磁鐵72係以微微傾斜於水平方向而設置，據此可減少扭 本紙狀>1適用中BJS家樣準（CNS ) ( 210X297公釐） 474843 、發明説明（/ί7) 力振動。該線性馬達的動子包含_由線圈和磁 ^磁體73。該二線性馬達個別的組成 ^ C請先«讀背面之注意事項再填寫本頁) 中心轴線。當電流流過該電磁體= 管1G心該靜子及移動子之間的作用力而 74 Λ 動，如圖2所清楚顯示者，二個設於板 =的電磁體73將-直保持在電磁體73和對面的永久磁 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 ，2之間的間隙大小於一相同的小數值。該板μ是垂 地固定在設於該管1〇之上的窗口。一氣缸單元2〇是 用以提供一平衡力來抵銷自該管1〇所衍生的重力。該氣 缸早το 20的汽缸室21係同軸於該管1〇。該汽缸室21 的上端係固定在框架40上，且在該汽缸室21的下端_ 一扣鎖裝置23。一活塞桿22的一端連接一可返復移ς =该汽缸室21内面的活塞（位顯示於圖面），以及該活塞 才干22的另％係藉由一適當的結合而連接於該管1〇的 頂端。根據該等工具電極所具有不同的重量而調整供應 於該汽缸室21内的空氣壓力。該氣缸單元2〇將以更快 於該平衡砝碼的反應，而伴隨著該管彳〇之以超過一重力 (jG)的加速度而移動。該氣缸單元2〇包括一穿過該活塞 桿22的扣鎖裝置23。該扣鎖裝置23在電力失效時，藉 由挾持住該活塞桿22以避免造成該工具電極意外墜落的 情況；此外，當該管10必須在z軸向之位移時，該扣鎖 裝置23將該管1〇固定在該框架4〇上。在該管1〇的四 個側面之中未設有線性馬達動子之一側面上設有一線性 刻f尺65。一用以讀取該管10在另一 Z軸上位置的感 應益66係被設置在該框架4〇的内表面。該感應器66 將一代表該管10當時在另一 Z軸位置之信號反饋給一數 值控制裝置（NC Device)，且該數值控制裳置提供一位置 本紙張Hi財國困家標準（CNS ) A4规格（210X27^簸） 五、發明説明（//) 指令信號到一線性馬達的驅 二 電流訊號給該電磁體73的線圈。70。該驅動單元觸發- 該二個電極挟持择罢苗_ 用，乃端視該工具電極的形：5。和二二的 電極來加工-深孔時疋田以細薄的工肩 無庸置疑的，當無法達成吏一用有m持褒置單元13。 用線性馬達來作高速的 於π洗運作時，一種使 運作有極大的幫助。藉由·;充刀的〉月洗 不充分的清洗運作，可有速的跳躍操作來取代 工件被去除的碎片。在洗去除那些已經從該 元⑽將被選用。諸如，、由極挟持裝置單 不適宜裝上一龐大沉重的工^電 了伟兮綠极巨、去4· 士 万丨疋/又有必要的為 馬達去產生-相…… 丨為過 ，含該 :盡可 入設 下端 .91 定開 上， 的促 置單 (請先s讀背面之注意事項再4寫本X ) 訂 • m m 1^1 1_1

I - I - I —I» In < 本紙張从適用中Ηβ家梯準（cns )域以2似况公着 474843 A7 B7 五、發明説明（/2) 將控制在接線盒内的開關來連接該電源到該電極 置單元50上。該數值控制裝置亦控制該扣鎖裝置23 該管ϋ定在該框架4Gjl。若制該電極挾 單 元13的指示信號是從該限制開關93傳送到該數值抑: 裝置，該電源是被連接到該電極挾持裝置單元13 值控制裝置亦控制該汽缸單元28來定位該框架4〇 = 體1之位置’以及該伺服馬達30的制動器32的運作。 、…本發明並非受限於所揭露的型式，很明顯的參 述况明是可能做出各種改進和變更。例如，雖然讲 電極挾持裝置單元50 # 13，惟若可在該電極挾^ ^ :兀=上設置各種大小的工具電極，則該電極挾持裝置 早70 50就可以被省略。然而，假設在此希望那種 的工具電極亦被使用，最好仍設有該二電極挾持 兀50和13,如同該實施例所示者，係為了 電極挾持裝置單元13。 該說明實施例係被選用來便於描述本發明的精趙和 實際應用。本發明的範轉係由後述的中請專利範圍所定 義 (請先Η讀背面之注意事項再填寫本育) 、1Τ 線赢 經濟部尹夬搮準局貞工消费合作社印製 本紙張纽朝+BJH緖準（CNS Μ4胁（2ϋ7公釐

Claims (1)

1. 申請專利範圍 2 3 4 經濟部中央棣準局員工消費合作社印製 5 、：：：電加工裝置，其藉由將工具電極沿著z軸面向 電以料垂直移動·"'在該卫件及該工具電極之間施予放 ^以對工件加工，其包含： 可沿Z軸方向移動的第一可動件； '滾珠螺桿； H驅轉該滾珠螺桿的馬達； 目’固设於該第—可動件且螺合穿套於該滾珠螺 才干上； 二可動件，可沿著一與該第一可動件相對應的z —軸而移動，且可固設工具電極；以及 、-用來驅動第二可動件的線性馬達。 =申明專利範圍第彳項所述之放電加工裝置，其中， =線性馬達最好是包含―固設S該第—可動件 子。 =申明專利範圍第]項所述之放電加工裝置，其中， 該第-可動#最好1包含一可將工具電㈣定的電 夹具。 如申凊專利範圍第1項所述之放電加工裝置，其中， D亥第一可動件最好是與該第一可動件同軸設置。 種放電加工裝置，其藉由將工具電極沿著z軸面向 件而垂直移動且在該工件及該工具電極之間施予放 電以對工件加工，其包含·· 可沿Z軸方向移動的第一可動件； -滾珠螺捍； 一用以驅轉該滾珠螺桿的馬達； 工 冰姆適用家搞準( ΦtrMW. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 六 /IV 固 範 利 請 中 ABCD 2 ·，固設於該第—可動件且螺合穿套於該滾珠螺 鈾而可動件’可沿著一與該第-可動件相對應的Z —轴而㈣’且可固^具電極；以及 2驅動第二可動件的線性馬達，其包含一固設於 可動件的定子，以及_固設於第二可動件上 6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印繁 工：放電加工裝置’其藉由將工具電極沿著z軸面向 電：Γί移動且在該工件及該工具電極之間施予放 電以對工件加工，其包含： f可動件，可沿ζ軸方向移動的第一可動件且 一/、有一可將工具電極固定的第一電極夾具； —滾珠螺桿；—用以驅轉該滾珠螺桿的馬達； U於該第一可動件且螺合穿套於該滾珠螺桿上的 一：二可動件’可沿著-與該第-可動件相對應的Ζ t而移動’且具有一可將工具電極固定的第二電極 夾具；以及 一用來驅動第二可動件的線性馬 如申請專利範圍第6項所述之放電加U，立中， =第：電極失具包含一組可從第一可動件分離的偵測 =且，、用以測知該第-可動件上是否安裝該第一電極 本紙浪纽賴帽0家標準（CNS ) Α4規格ΰΐ〇Χ297公釐