TWI490054B - 加工方法與其加工件表面品質檢測方法 - Google Patents

Description

加工方法與其加工件表面品質檢測方法

本發明是有關於一種加工方法與其加工件表面品質檢測方法，特別是有關於一種金屬材料之加工方法與其加工件表面品質檢測方法。

隨著經濟快速的發展以及機械加工技術的高速進步，人們已可透過各種加工機台來將材料加工成想要的形狀。例如，利用輥軋機來將金屬材料輥軋成薄片狀。在加工機台對工件進行加工時，通常需要在機工機台之加工件與工件之間噴塗加工液(包含潤滑液和冷卻液)，以提供適當的冷卻及磨潤效果，以降低摩擦、減少磨耗，進而延長加工件的使用期限，並提升加工件和工件的表面品質，降低缺陷發生率。

為了避免潤滑不足或冷卻不足等狀況發生而影響加工件和工件的表面品質，業界提出了多種技術來監控加工製程。例如，追蹤監測加工壓力以及潤滑油噴灑系統，以確保潤滑和冷卻效果。又例如，以光學偵測或目視等方法來監測加工件和工件的表面品質，以判斷是否產生潤滑不足或冷卻不足之狀況。

本發明亦提供一種加工件表面品質檢測方法與應用此加工件表面品質檢測方法之加工方法，以監測加工件和工件的表面品質。

本發明之一方面是在提供於一種加工方法與其加工件表面品質檢測方法，其係取樣加工件的表面磨耗金屬元素，並檢測氧和金屬的比率，以掌控工件成品的表面品質。

根據本發明之一實施例，在此加工件表面品質檢測方法中，首先提供提供預設磨耗粒徑範圍以及預設組成物比例範圍。然後，進行組成物檢測步驟，以檢測沉積物層所包含之組成物比例，其中沉積物層係位於加工件之表面上。接著，進行磨耗粒徑檢測步驟，以檢測加工件加工時所產生之至少一個磨耗屑之至少一磨耗粒徑。然後，判斷此至少一磨耗粒徑磨耗粒徑是否位於預設磨耗粒徑範圍內，以提供第一判斷結果。接著，判斷此組成物比例是否位於預設組成物比例範圍內，以提供第二判斷結果。然後，根據第一判斷結果和第二判斷結果來決定加工件之表面品質。

根據本發明之另一實施例，在此加工方法中，首先提供加工機台以及工件。然後，提供預設磨耗粒徑範圍以及預設組成物比例範圍。然後，進行加工製程，以利用加工機台來加工工件。在此加工製程中，首先進行組成物檢測步驟，以檢測沉積物層所包含之組成物比例，其中沉積物層係位於加工件之表面上。然後，進行磨耗粒徑檢測步驟，以檢測加工件加工時所產生之至少一個磨耗屑之至少一磨耗粒徑。接著，判斷此至少一磨耗粒徑是否位於預設磨耗粒徑範圍內，以提供第一判斷結果。接著，判斷此組成物比例是否位於預設組成物比例範圍內，以提供第二判斷結果。然後，根據第一判斷結果和第二判斷結果來決定加工 件之表面品質。接著，根據加工件之表面品質來控制加工機台。

由上述說明可知，本發明實施例之加工方法與其加工件表面品質檢測方法係利用磨耗屑的粒徑和加工件表面沉積物之成分來判斷加工件之表面品質，並據此來控制加工機台調整冷卻液或潤滑液之用量。

請同時參照第1圖和第2圖，第1圖係繪示根據本發明實施例之加工件表面品質檢測方法100的流程示意圖，第2圖係繪示根據本發明實施例之加工機台200的結構示意圖。在本實施例中，加工機台200為輥軋機，其係用以輥軋工件W，而工件W可為鋁板。然而，本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，加工機台200可為壓床，而工件W之材質可為鋼鐵或銅等其他金屬。

在加工件表面品質檢測方法100中，首先進行預設條件提供步驟110，以提供預設磨耗粒徑範圍以及預設組成物比例範圍。在本實施例中，當加工機台200對工件W進行輥軋時，加工機台200之加工件210(即軋輥)的表面上會形成沉積物層(亦可稱為皮膜)，而預設組成物比例範圍即用以定義成合格的沉積物層成份組合。另外，當加工機台200對工件W進行輥軋時，工件W和加工件210的接觸面會產生磨耗屑，而預設磨耗粒徑範圍及用以定義合格的磨耗屑粒徑。

預設磨耗粒徑範圍以及預設組成物比例範圍可預先透 過實驗來獲得。例如，在實驗室中，對鋁板樣品進行包登測試(Bowden test)，以得到各種輥軋狀況下的加工液摩擦係數(RT)，如第3圖所示。接著，再根據包登測試的結果來定義出預設磨耗粒徑範圍以及預設組成物比例範圍。以第三圖為例，代碼為SC之測試結果為最優，因此可使用此輥軋狀況下的磨耗粒徑範圍和沉積物層成份組合作來為預設磨耗粒徑範圍以及預設組成物比例範圍，如第4圖所示。由於代碼為SC之測試結果為最優，因此將其組成物比例設定為1，以利與其他測試結果來進行比較。

在本實施例中，預設組成物比例範圍係以代碼SC所對應之組成物比例的正負15%來定義，但本發明之實施例並不受限於此。加工作業員可依照成品的需求來進行適當的調整。

在預設條件提供步驟110之後，接著進行組成物檢測步驟120和磨耗粒徑檢測步驟130，以針對線上加工製程來進行加工件表面品質的監測。

組成物檢測步驟120係檢測沉積物層所包含之組成物比例。在本實施例中，組成物檢測步驟120係檢測工作元素與氧的比例。例如，當工件的材質為鋁時，組成物檢測步驟120係檢測沉積物層之鋁/氧比例。當工件的材質為鐵時，組成物檢測步驟120係檢測沉積物層之鐵/氧比例。另外，組成物檢測步驟120可利用濾紙來進行，以提供即時的分析結果。

磨耗粒徑檢測步驟130係檢測加工件210加工時所產生之磨耗屑之大小(亦可稱粒徑)。在進行加工製程時，加工件210與工件w之間的摩擦會產生磨耗屑，而本發明之 實施例即利用此磨耗屑來作為加工件210表面品質的評估。在一般的加工製程中，噴頭220將加工液噴灑在加工件210和工件W上，以潤滑和冷卻加工件210和工件W之表面。部份的加工液會磨耗屑帶走，並流至加工件210下方的容器230中，而本實施例之磨耗粒徑檢測步驟130係分析容器230中加工液所包含的磨耗屑，以得到這些磨耗屑的粒徑。另外，本實施例之磨耗粒徑檢測步驟130可利用磁力和離心力來進行磨耗屑粒徑的分析。

然後，進行判斷步驟140和150，以判斷磨耗粒徑檢測步驟130所檢出的磨耗粒徑以及組成物檢測步驟120所檢測出的鋁/氧比例是否合格。在判斷步驟140中，係判斷磨耗粒徑檢測步驟130所檢測出的磨耗粒徑是否位在預設磨耗粒徑範圍內，以提供第一判斷結果，而在判斷步驟150中，係判斷組成物檢測步驟120所檢測出的鋁/氧比例是否位在預設組成物比例範圍內，以提供第二判斷結果。

接著，進行品質決定步驟160，以根據第一判斷結果和第二判斷結果來決定加工件210的表面品質。例如，當第一判斷結果和第二判斷結果皆為是時，則表示加工件210的表面品質優良。又例如，當第一判斷結果和第二判斷結果中有一者為否時，則表示加工件210的表面品質不佳。

由上述之說明可知，本發明實施例之加工件表面品質檢測方法100係利用磨耗屑的粒徑和加工件表面沉積物之成分來判斷加工件之表面品質，因此在表面品質的判斷上較習知技術更為準確。

請參照第5圖，其係繪示根據本發明實施例之加工方法500的流程示意圖。加工方法500係採用加工件表面品 質檢測方法100來監測加工件210之表面品質，並據此來控制加工機台，以調整加工液的成份。

在加工方法500中，首先進行預設條件提供步驟110，以提供預設磨耗粒徑範圍以及預設組成物比例範圍。接著，進行加工製程520，以對工件W進行加工。在加工製程520中，依序進行組成物檢測步驟120、磨耗粒徑檢測步驟130、判斷步驟140、判斷步驟150以及品質決定步驟160，以得到加工件210之表面品質。然後，進行加工機台控制步驟570，以根據加工件210之表面品質來控制加工機台100。例如，當第一判斷結果為否時，則表示磨耗粒徑過大，加工件210的表面品質不佳。此時，加工機台控制步驟570控制加工機台100來改變潤滑液的比例，以控制磨耗粒徑在預設粒徑範圍內。又例如，當第二判斷結果為否時，則表示氧化物過多，加工件210的表面品質不佳。此時，加工機台控制步驟570控制加工機台100來改變冷卻液的比例，以控制工作元素/氧之比例位於預設組成物比例範圍內。

由上述之說明可知，本發明實施例之加工方法500係利用加工件表面品質檢測方法100來控制加工機台100，以避免因潤滑不足或冷卻不足而影響成品的品質。

另外，值得一提的是，本發明實施例之加工件表面品質檢測方法100可包含測量點標示步驟。此測量點標示步驟係於加工件210之表面上定義出複數個測量點，以根據這些測量點來分析加工件210各位置所對應的表面品質。

雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧加工件表面品質檢測方法

110‧‧‧預設條件提供步驟

120‧‧‧組成物檢測步驟

130‧‧‧磨耗粒徑檢測步驟

140、150‧‧‧判斷步驟

160‧‧‧品質決定步驟

200‧‧‧加工機台

210‧‧‧加工件

220‧‧‧噴頭

230‧‧‧容器

500‧‧‧加工方法

520‧‧‧加工製程

570‧‧‧加工機台控制步驟

W‧‧‧工件

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖係繪示根據本發明實施例之加工件表面品質檢測方法的流程示意圖。

第2圖係繪示根據本發明實施例之加工機台的結構示意圖。

第3圖係繪示根據本發明實施例之鋁板樣品進行包登測試後的結果。

第4圖係繪示根據本發明實施例之磨耗粒徑範圍和沉積物層成份組合的分級。

第5圖係繪示根據本發明實施例之加工方法的流程示意圖。

100‧‧‧加工件表面品質檢測方法

110‧‧‧預設條件提供步驟

120‧‧‧組成物檢測步驟

130‧‧‧磨耗粒徑檢測步驟

140、150‧‧‧判斷步驟

160‧‧‧品質決定步驟

Claims (10)

1. 一種加工件之表面品質檢測方法，用以檢測一加工件之表面品質，其中該加工件之表面品質檢測方法包含：提供一預設磨耗粒徑範圍以及一預設組成物比例範圍；進行一組成物檢測步驟，以檢測一沉積物層所包含之一組成物比例，其中該沉積物層係位於該加工件之表面上；進行一磨耗粒徑檢測步驟，以檢測該加工件加工時所產生之至少一個磨耗屑之至少一磨耗粒徑；判斷該至少一磨耗粒徑是否位於該預設磨耗粒徑範圍內，以提供一第一判斷結果；判斷該組成物比例是否位於該預設組成物比例範圍內，以提供一第二判斷結果；以及根據該第一判斷結果和該第二判斷結果來決定該加工件之表面品質。
2. 如申請專利範圍第1項所述之加工件之表面品質檢測方法，其中該磨耗粒徑檢測步驟包含：利用一容器來承接流過該加工件之一加工液，其中流過該加工件之表面之該加工液包含該至少一磨耗屑；將該至少一磨耗屑從該加工液中分離；以及測量該至少一磨耗屑之粒徑，以得到該至少一磨耗粒徑。
3. 如申請專利範圍第2項所述之加工件之表面品質檢測方法，其中該加工液包含潤滑液或冷卻液。
4. 如申請專利範圍第1項所述之加工件之表面品質檢測方法，其中該組成物檢測步驟包含：進行一分析步驟，以分析該沉積物層之工件元素/氧之比例，而得到該組成物比例，其中工件元素為鐵或鋁。
5. 如申請專利範圍第4項所述之加工件之表面品質檢測方法，其中該分析步驟係利用濾紙來進行。
6. 一種加工方法，包含：提供一加工機台以及一工件；提供一預設磨耗粒徑範圍以及一預設組成物比例範圍；進行一加工製程，以利用該加工機台來加工該工件，其中該加工製程包含：進行一組成物檢測步驟，以檢測一沉積物層所包含之一組成物比例，其中該沉積物層係位於該加工件之表面上；進行一磨耗粒徑檢測步驟，以檢測該加工件加工時所產生之至少一個磨耗屑之至少一磨耗粒徑；判斷該至少一磨耗粒徑是否位於該預設磨耗粒徑範圍內，以提供一第一判斷結果；判斷該組成物比例是否位於該預設組成物比例範圍內，以提供一第二判斷結果；根據該第一判斷結果和該第二判斷結果來決定該加工件之表面品質；以及 根據該加工件之表面品質來控制該加工機台。
7. 如申請專利範圍第6項所述之加工方法，其中該磨耗粒徑檢測步驟包含：利用一容器來承接流過該加工件之一加工液，其中流過該加工件之表面之該加工液包含該至少一磨耗屑；將該至少一磨耗屑從該加工液中分離；以及測量該至少一磨耗屑之粒徑，以得到該至少一磨耗粒徑。
8. 如申請專利範圍第7項所述之加工方法，其中該加工液包含潤滑液或冷卻液。
9. 如申請專利範圍第6項所述之加工方法，其中該組成物檢測步驟包含：進行一分析步驟，以分析該沉積物層之工件元素/氧之比例，而得到該組成物比例，其中工件元素為鐵或鋁。
10. 如申請專利範圍第9項所述之加工方法，其中該分析步驟係利用濾紙來進行。