TWI307650B - - Google Patents

Description

1307650 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、本發明尤指其提供一種利用電泳沈積的方式生成及補充之磨 輪進行研磨拋光，其不僅可達到更精細之表面粗糙度，並可择保 加工之精度，以大幅提升研磨拋光品質之成型裝置及其研磨拋光 方法。 【先前技術】 我國光電產業及半導體產業之產值相當高，居於全球領先之 地位，然相關製程設備之高精密零組件，幾乎完全仰賴國外進口 Φ 或外商所提供，因此，坊間相關業者為提升市場之競爭力，針對 光學70件模具、半導體元件、及微機電元件等高精密零組件之開 發不遺餘力，其中，高精密零組件之表面及内孔表面之拋光研磨， 即為相當重要之製程。 然而，就以目前較常採用之磨輪式的拋光研磨作業而言，由 於現有市售之拋光磨輪其磨粒粒度最小為#1〇〇〇，當其運用於高 精密零組件之研磨拋光加工時，因受磨粒粒度之限制，而使得研 磨後工件表面粗糙度很難提升至所需之微細化表面，因此無法適 用於表面粗糙度要求愈來愈嚴苛之高精密零組件，但若能&用粒 φ 徑更小之磨粒成型出拋光磨輪，則可使該拋光磨輪之加工表面粗 糙度Ra達5〜8奈米，如此微細之程度，即可廣泛運用於製造高精 畨零組件，因此若能有效改善研磨拋光加工之技術，以提升高精 密零組件之品質，對於提升國内相關產業之市場競爭力，將有相 當大之助益。 有鑑於此，本發明人遂以其多年從事相關行業的研發與製作 ，驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與 試作，終究研創出一種不僅可達到細微化之表面粗糙度，並可^ 止磨輪耗損，以確保加工之精度，並提升研磨拋光品質之穩定度 ，進而大幅改善習式之缺弊，此即為本發明之設計宗旨。“又 5 1307650 【發明内容】 本發月之主要目的係提供一種精密磨於之点刑姑要 工作電極置於含料徽麵精减輪之成錄置，其係將 壓德，敍^綠及狀電泳溶液巾，於施以電 ^ίΐί面丄以使工倾極表面生成具細微磨粒之磨輪，以進 ’而可提供且= 賴，可避免研磨抛 達到奈米級表爾密補補於研磨之披覆層，進而 中，tit次—目的係提供—種精密磨輪之研磨抱光方法，其 i rI i、、之磨輪於電泳溶液中進行高精密之研磨拋光加工時 、ιΐΐίί，會產生鋪縣，_可於電泳溶液巾持續以電 ΐίϊϊ,使電泳溶射之絲補纽騎雜上，以防止 。、貝而影響加工精度，進而大幅提升研磨拋光品質之穩定度 士發明之另一目的係提供一種精密磨輪之研磨拋光方法，其 於t由泳溶液巾無減劑，使得工作雜表面生成之磨^ ；仃研磨拋光時，其磨粒容易脫落，利用脫落之游離磨粒盥加 工面間之相對運動，以達到超精密研磨拋光之效益。/、 【實施方式】 為使貴審查委員對本發明作更進一步之瞭解，兹舉一較 實施例並配合圖式，說明如后： 〜本發__電泳沈躺方式生成及同步補充磨輪，以進行 高精密之_拋光加工；請參M丨圖，其係顧生成手段將可 由動力源驅動旋轉之工作電極2 〇置於電泳沈積槽内’該電泳沈 積槽含有碳化矽(Sic)磨粒2 1及氫氧化鈉(NaOH)之電泳溶液匕 2 2，其中，該電極之轉速可為〇〜1〇〇, 〇〇〇. rpm ,而該電泳溶液 2 2中具碳化矽(SiC)微細磨粒2 1，且電泳溶液2 2中加入氫氧 化鈉(NaOH)，使電泳溶液2 2呈弱鹼狀態(pH值可為8〜1〇)，於連 1307650 接電源系統並施以電屢（0〜δ〇伏特） 石夕（⑽磨粒2 1，利用電泳沈積的方帶電離子之碳化 明參閱第2圖，接者再以該磨輪2《曆輪2 3， 件2 4作相對接觸運動，而===泳溶液2 2中之工 進行高精密之加I作業，t磨輪2 3上=:研磨拋光手段，以 脫落時，以游離磨粒拋光手段，# 1粒21因研磨拋光而 之相對運動，進行游離it拋粒與加工面間 續以電泳沈翻料，翻祕生手段持 磨輪2 U，酱入，2 2中之磨粒2 1補充吸附於 職心上’以防正磨粒2 3耗損 拋光完成後，可使得轉加W之表面於研磨 士欢二 3磨粒21之磨損率在掷以下。 因此本毛明之磨輪利用電泳沈積的方 生手段同步進行研磨拋光，其不僅 再 品質之穩定度。 絲之精度’進而大幅提升研磨拋光 雜㈣另—種卿電泳沈積的方式之磨輪研 於細拋光J二ί為結合大粒度絲之粗加工，與小粒度磨粒 η^口式磨輪；其係先施以粗研磨拋光手段，而將市售 磨拉拉贿大之粗磨輪3 ◦包覆於工 作電極3 1置於電泳沈積槽内，該=== 1 )磨粒3 2及氫氧化鈉（NaOH)之電泳溶液3 3 士二〜μ，，極之轉速可為0〜100,000,rpm，而該電泳溶液3 3 ，反^石、（SlC)微細磨粒3 2，其磨粒粒徑小粗磨輪3 0之磨 粒且’泳々液2 2中加入氫氧化納（n識），可使電泳溶液3 3 呈弱驗狀態（pH值可為㈣），於進行粗研雜光時，係先以包 覆於工作電極31上之磨輪3 Q直接與電泳溶液3 3中之工件 3 4作相對接觸運動，以進行粗研磨加工作業，於工件3 4加工 l3〇7650 尺寸日夺’即利用生成手段開始連接電源系統並施以電壓 磨μ f特)，而使電泳溶液3 3巾具有帶電離子之碳切⑽） 技2，以電泳沈積的方式吸附沈積於粗磨輪3 〇之磨粒間， 3 4施以微精細_拋光手段，磨輪3 0即利用該細 微^粒3 2進行紐細之拋光加工，並於碳切⑽)磨粒3 2 脫落時’以_餘拋光手段，_脫落之游離雜與加工面間 之相對接觸獅’進行游離絲之拋光健 粒3 2補充吸附於磨料3 〇上，以達到高精細之拋光效果；於完 成粗研磨拋光及婦細研舰級，該辑加卫蚊表嫌 (Ra)可達 〇. 〇〇1 〜〇· 〇〇5μπι。 因此，本發明以電泳沈積的生成手段及再生手段，而將微精 細研磨拋光手段結合大粒度磨粒之粗研磨拋光手段，其不僅可使 加工面細微化，更可達到大幅縮短加工時間及節省成本之效益。 請參閱第4圖’本發明亦可結合電化學鑽孔加工（ECM)皿以 進行工件之氣及仙之研舰光加王；其係先施以電化學鑽孔 加工手段而將王作電極4 Q置人電解溶液4 i中，並以電化 孔加工(ECM)方式，對電解溶液4丄中之工件4 2進行鑽孔加工 ，當鑽孔完成後，該孔洞4 21之表面粗糖度、出入口孔徑差盥 真圓度等，尚無法制紐密零崎所要求之高精密夫^ 第5圖，接著糊生成手段將工作電極4 Q移至電泳 二，] 該電泳沈積槽含有碳切(⑽餘4 3 i及氫氧麵(隨)之 電泳溶液4 3 ’於連接麵祕並施以電壓後，使1 之碳化矽(SiC)磨粒4 3 1吸附沈積於工作電極4 〇表面，以 成具細微石厌化石夕(SiC)磨粒431之磨輪44;請參閱第6圖， 當工作電極4 0表面生成具有微細磨粒之磨輪4 4後工 4 2移置於電泳，液4 3中，接著對工件4 2施以微精細研磨拋 光手段，於施以電壓後，即可以該磨輪4 4直接與工 洞4 21作相對運動，以進行内孔高精密之研磨^光加工，而當 1307650 夕1因研磨拋光而脫落時，以游 耗損之魅作業，且同時·再生手段補充因研磨 善該孔:4以出2 洞t 2 1之研磨拋光’而有效改 達到高精密零組件^求表面粗韆度與真圓度，以 ⑽電泳沈麵生成手段及再生手段，而將微精 孔、·矣合Ϊ化學鑽孔加工手段，其不僅可達成鑽孔及 光之目的，更可有效改善人出口孔徑差 述，ί發明不僅可達到細微化之表面粗糙度，並可防 之精度，進而大幅提升研磨拋光品質之 穩Τ為—冰具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產 第1圖：本發明磨輪生成之示意圖。 第2圖.本發明於操作磨輪生成及研磨拋光之示咅圖。 第3圖：本發操作以大粒度磨輪研磨及補^粒度磨粒抛光 之示意圖。 第4圖：f發明轉作舰化學祕加讀合叫抓内研雜 光之不意圖一）。 第5圖^發日月於操作與電化學鐵孔加工結合以進行孔内研磨拋 无之示意圖（二）。 第6圖:電化學鑽孔加工結合以進行孔内研磨拋 9 1307650

【主要元件符號說明】 本發明部分： 2 0 工作電極 2 1 :磨粒 2 2 電泳溶液中 2 3 :磨輪 3 0 粗磨輪 3 1 :工作電極 3 2 磨粒 3 3 :電泳溶液 3 4 工件 40 工作電極 4 1 :電解溶液 4 2 工件 4 2 1 :孔洞 4 3 電泳溶液 4 3 1 :磨粒 44 磨輪 4 5 電泳溶液 4 5 1 :磨粒

Claims (1)

130*7650 _、申請專利範圍： •-種精錢輪之細裝置，其係包括有： 電泳沈積槽，以作為容置裝置； 電冰溶液，其容置於該電泳沈積槽 册 微磨粒於其内；及 9円八具有▼電離子之細 工作電極，其係電連接於電源， 液中，並於工作電極上包覆有粗磨該;泳溶 2 4 7 微磨粒，藉以形成具細微磨粒之磨輪磨粒間 • 1項所述之精密磨輪之成型裝置，其中， 該電冰浴液之細微磨粒係為碳化矽。 卉肀 專利細第1項所述之精密磨輪之成型H复中， «亥電泳浴液係含有氫氧化鈉，以二: .:ϊϊΐ 並使該電泳溶液呈弱鹼狀態。 利範圍第1項所述之精密磨輪之成型裝置，1中， 液係約可為邱值8，之弱驗狀態/置”中， =申=專利範圍第1項所述之精密磨輪之成型裝置， .以_旋轉’轉速可為。，〇,。〇〇, 專利_第1項所述之精密磨輪之成型裝置，A中， 該工作電極之工作電壓為0〜80伏特。 八 •一種精密磨輪之研磨拋光方法，其係包括有： 拋絲段，錢絲磨触覆歡作電極上，並將工 ㈣亟，工件置於電泳沈積槽之電泳溶液中，而於該電泳溶 液中以粗磨輪對工件進行粗研磨加工作業； 段’其係利用電泳沈積的方式，使該電泳溶液中之細 2粒吸㈣積於虹作雜之_輪的餘間，而使粗磨 輪生成具細微磨粒之磨輪； ，精^研磨拋光手段’其係於電泳職中，使該具細微磨粒 ，對工件作相對接觸運動，以進行研磨拋光作業；及 生手段，其係於進行微精細研磨拋光作業中，持續以電泳 1307650 哪"月9日修正替換頁 ^1"" I 1 一一 丨丨.》. 一》| „, 一- 沈積的方式，使電泳溶液中之細微磨粒補充吸附於粗磨輪之 磨粒間。 8 ·依申明，利範圍第7項所述之精密磨輪之研磨拋光方法，其 於趙成手段時，其紅作電祕連接電齡、统而施以 電£’以使帶電離子之練吸附沈積於該玉作電極之粗磨輪 的磨粒間。 9 .依申明5利範圍第7項所述之精密磨輪之研磨抛光方法，其 中，？^亥生ί手段時，其該工作電極係以動力_動旋轉， 以使α亥電泳洛液中之細微磨粒吸附沈積於該工作電極之粗磨 輪的磨粒間。

1第7項所述之精密雜之研磨拋光方法， ^匕3有，離磨粒拋光手段’而於該微精細研磨拋光手段 日、利用脫落之游離磨粒與加i面間之相對接觸賴，進行 游離磨粒之抛光作業。 12