TWI230107B - Precision compound machining tool - Google Patents

Description

1230107 五、發明說明Ο) 【發明所屬之技術領域】 本發明係與加工設備有關，更詳而言之，特別是指一 種複合有車削、電解拋光及化學機械拋光等三種方法，可 依需要自行選擇搭配之精密複合加工裝置。 【先前技術】

按，一般圓形工件從加工到完成品，期間通常需歷經 多道專業加工，諸如車削、拋光（polishing)等加工程序 ’其加工時，需先將工件進行粗車與精車之車削作業’以 獲得接近預期之尺寸規格，之後，再將工件進行拋光作業 ’以降低表面粗糙度，並獲取較佳平整度，其中，現有車 削、拋光等之專業加工設備大多均為單一功能之獨立設計 ’因此，當車削作業完成後，必需將車削完成後之工件拆 卸下來，再裝設到另一專業加工設備上，諸如拋光設備， 以進行後續之拋光加工；另外，以現有拋光設備而言，仍 然是以傳統手動拋光與機械式拋光為主。 【發明内容】 習知之加工裝置仍存在有下列缺弊： 1 ·由於習知加工裝置均採獨立單一加工功能設計， 因此’每一加工製程，均需在不同加工設備完成，使得工 件需作多道安裝、拆卸及校正等程序，造成加工效率不彰

第5頁 1230107 五、發明說明（2) " ' '--- 賴^的控制與操作，因此，其拋光精度與效率及使用 =命，容易受到操作者之技術與經驗的影響，使完成品的 質無法有效提昇，加工的品質亦較不穩定，尤其是呈有 高精密度要^之模具，更為明顯。 /、 、/本發明提供一種精密複合加工裝置，主要包含有一車 ^系、、充_ 私源系統、一電解拋光系統及一化學機械拋光 系統’該車削系統係以車削工具機固定及旋轉欲加工之金 f工件’並於車削刀座上裝設車削刀具以供車削工件，該 電源系統係以正極連接金屬工件，以負極連接車削刀具， 使兩者可適時具有不同極性，該電解拋光系統係將電解液 喷流到不同極性之車削刀具與工件所保持的間隙中，使工 件產生電解拋光作用，該化學機械拋光系統係可以沾有拋 光液之拋光布彈性壓抵於工件之徑向表面，以生學 械拋光作用。 產亿子微 ,本發明之加工裝置，係兼具有車削、電解拋光及化學 機械，光二，途，可依使用者需要作適當組合搭配使甩， 更可藉以提高工件加工效率及表面品質，尤其可改善目前 杈具業界採用傳統手動拋光製程對生產時程、精度盥 之不良影響。 ~ 【實施方式】 /請參閱第一、二圖，本發明精密複合加工裝置1 〇， 係包含有一車削系統2 〇、-電源系統3 〇、一電解拋光 糸統4 0、一化學機械拋光系統5 0 ;其中： ，

1230107 五、發明說明（3) 該車削系統2 〇 ，具有一工具機本體2工 部位設有一可旋轉之主軸頭2 2、一車削刀座 没於車削刀座2 3上之車削工具2 4及一頂針 軸頭2 2可供固定一待加工之金屬工件6 〇， 2 3上裝e又之車削刀具2 4則與金屬工件6 〇 相對，使車削刀具2 4可依需要在工件6 〇之 進行車削，亦可控制在與工件6 〇徑向表面保 之位置處，以供後續進行電解拋光之用，另該 供抵頂定位金屬工件6 0之尾端，以確保金屬 定旋轉者； 接；3 r係為一直流電源供應器 之工件6 〇*車削刀具2 4適時 k提供工件6 〇進行電解拋光作;斤 該電解拋光系統4 〇，靖苒阶二3而之宅 電解液儲存样4 1 明再配合第三圖所 玲41、〜泵浦42、— 爲 解液喷嘴4 4、一回收營 輪入吕路 令雪解液綠左祕ζ 文&路4 5及—過濾器4 Ί液儲存槽4丄内儲放 可將電解液抽取，Α έ一丄认 田之毛解液 4進行喷流動作，該=輸；管路4 3送到電 好可保持正對車削液贺嘴4 4係裝設於 收管路:ΐ24與工件“之間隙 電解液，透過過具機本體2 1下方預定部 解液健存槽4 ] Ϊ & 4 6之適當過據後，將其 使電解液可不斷循環使用 ’其上預定 2 3 ' 一裝 2 5 ，該主 該車削刀座 之捏向表面 捏向表面上 持預定間隙 頂針2 5則 工件6 〇穩 ?其正極連 使主軸頭2 負極性，@ 流ι 示，具有一 4 3、— 6 ;其中， 該泵浦4 2 解液喷嘴4 贺流方向恰 部位，該回 位所承接之 回收送至電 ，且，藉·由

1230107 五、發明說明（4) 在二不同極性之車削刀具2 4與工件6 0的間隙S中喷流 電解液’可將金屬工件6 〇施以電解搬光（Electro Poli shing)(又稱電化學拋光或電解研磨）作用者； 該化學機械拖光系統5 〇，請再配合第四圖所示，具 有一主動輪51 、一從動輪5 2、一拋光布53、一彈性 抵止件5 4及一拋光液喷嘴5 5 ;其中，該拋光布5 3係 繞設定位於主動輪51與從動輪5 2間，並受主動輪51 驅轉帶動，該彈性抵止件5 4係作用於從動輪5 2上，再 藉從動輪5 2連動拋光布5 3彈性壓抵工件6 0之徑向表 面’該拋光液噴嘴5 5係裝設於拋光布5 3的上方適當位 置，且可喷流具腐蝕性之拋光液（或化學研磨液）到拋光 布5 3上’使該沾浸有拋光液之拋光布5 3可對金屬工件 6 0之控向表面施以化學機械搬光作用。 為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所 ^期達成之功效，茲將本發明使用方式加以敘述，相信當 可由此而對本發明有更深入且具體之瞭解，如下所述： 本發明精岔複合加工裝置1 〇，依加工需求之差異， 概可區分下列五種加工模式： (一） 車削加工：係單獨使用車削系統2 〇上之車削 刀具2 4對金屬工件6 0之徑向表面進行車削作業，其特 ^在於工件6 0尺寸獲得之速度快，但徑向表面之粗糙度 較低，適用於表面精度要求較低者。 (二） 化學機械拋光··係單獨使用化學機械拋光系統 ^ 0中含有拋光液之拋光布5 3進行研磨拋光作業，由於

1230107 五、發明說明（5) ---- 其表面粗糙度與真圓度較—般車削加工佳，故適用於已經 預先完成車削之工件6 〇。 (三） 電解拋光：係'單獨使用電解拋光系統4 〇中之 電解液不斷噴流於通電之車削刀具2 4與工件6 〇的間隙 S中’而對工件6 0產生相反於一般電鍍之電解反應，由 於該電解拋光係直接利用正極工件表面被電解產生平滑光 澤的表面，故其权上述化學機械拋光製程可達到更佳之直 圓度、表面粗糙度、光澤及耐蝕性，故亦適用於已崾= 車削之工件6 〇。 風 (四） 先車削加工再化學機械拋光：係先利用丰 統2 0預先將工件6 0進行車削，以達到初步之尺寸與二 向表面，之後，再利用化學機械拋光系統5 〇進行工 0之拋光作業，以進一步提升工件6 〇之真圓度與表面 糙度。 叫祖 (五） 先化學機械拋光再電解撖光：係在已完成初本 車削作業之工件6 0上，依序利用化學機械拋光系统7 = 及電解拋光系統4 0對工件Θ 〇進行化學機械拋光與♦ 拋光，如此，將使工件6 0獲致最佳之真圓度與表面二= 度，一般而言，其真圓度大約可控制在5〇nm (奈米）以4 ，表面粗糙度大致可控制在Ra=10rim (奈米）以内。 内 最後’將本發明之諸多特色與優點整理如下： 1·本發明可建立工具機線上一貫化製程，亦即將束 削、化學機械拋光與電解拋光三種不同加工模式集於—全 ’操作人員可依各工件6 〇不同之力口工需求，選擇其中七

第9頁 1230107 五、發明說明（6) 項或項依序進行加工，期間完全不必作任何 即可在原地完成所有加工’ &可大幅提升工具機之加工对 能，改善工件6 〇拆裝變換加工設備或製所/ 間浪費，使車削、拋光加工更有效率。〜“成之時 2 本發明可在完成車削加工之工件6 η μ ^ 化學機械拋光製程，再配合電解拋光製程，以達，= 圓^與表面粗糙度之功效，尤其可使一般圓形件達到^ ^ 光澤、耐蝕性佳及超精密尺寸之要求。 表面 3 ·由於本發明之主要架構係建立在一 上，因此，可就既有之車削工具機進行改裝、， 兩ς， 貴之購機成本，即可在傳統車削加工功能外，:叩 學機械拋光及電解拋光相互配合以獲得相乘的效果γ —化 綜上所述，本發明在同類產品中實有其極^ _ — 两性，同時遍查國内外關於此類結構之技術資 貫 亦未發現有相制構造存在在先，是“，本中 發明專利要件，爰依法提出申請。 ^男、已八備 惟，以上所述者，僅係本發明之一較佳 已，故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍υ 2而 結構、交化，理應包含在本發明之專利範圍内。’、 政 1230107 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明精密複合加工裝置之系統設備組成方 塊示意圖。 第二圖係本發明精密複合加工裝置之配置示意圖。 第三圖係本發明電解拋光系統之實施狀態示意圖。 第四圖係本發明化學機械拋光系統之實施狀態示意圖 〇 【主要部分代表符號說明】 1 0 複合加工裝置 2 0 車削系統 2 1 工具機本體 2 2 主軸頭 2 2 3 5 車削刀座 頂針 2 4 車削刀具 3 0 電源系統 4 0 電解搬光糸統 4 1 電解液儲存槽 4 2 果浦 4 3 .輸入管路 4 4 電解液噴嘴 4 5 回收管路 4 6 過濾器 5 0 化學機械拋光系統 5 1 主動輪 5 2 從動輪 5 3 拋光布 5 4 彈性抵止件 5 5 拋光液喷嘴 6 0 工件 S 間隙

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Claims (1)

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六、申請專利範圍 1 、，種精密複合加工裝置，係包含·· π施i削系統，具有一工具機本體，其上預定 一可疑轉之主軸頭及-車削刀座，該主軸頭可供 加工^至屬工件，該車削刀座上更裝設有—車削 屬之徑向表面相對，使車削刀具可依需要在 表面上進行車削’'亦可控制在與工件徑向表面保 隙之，二處:以供後續進行電解抛光之用； 一私源系統，係為一直流電源供應器，其正 主：：：負極連接於車削刀，，使主軸頭上之工 刀” k恰具有正、負極性，同時提供工件 用時所需之電流； ^ 斤電解拋光系統，具有一電解液儲存槽、一 輸入管路、一電解液噴嘴、一回收管路及一過瀘 ，談電解液儲存槽内儲放有適當之電解液，該= 解液抽取，再經由輸送管路送到電解液噴嘴進 ，該包解液贺嘴係裝設於噴流方向恰好可保持正 具與工件之間隙部位，該回收管路係可將工呈機 預定部位所承接之電解液，透過過濾器之適當過 其回^送至電解液儲存槽中，使電解液可不斷循 ^、’藉由在二不同極性之車削刀具與工件的間隙 解液’可將金屬工件施以電解拋光作用者;、 一化學機械拋光系統，至少具有一主動輪、 二一拋光布、一彈性抵止件及一拋光液喷嘴；其 光布係繞設定位於主動輪與從動輪間，並受主動 部位設有 固定一待 刀具與金 工件徑向 持預定間 極連接於 件及車削 解拋光作 泵浦、一 器；其中 浦可將電 喷流動作 對車削刀 本體下方 渡後’將 環使用， 中噴流電 一從動輪 中，該拋 輪驅轉帶

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