TWI503195B - 電解加工控制系統及其控制方法 - Google Patents

Description

電解加工控制系統及其控制方法

本發明涉及一種電解加工控制系統及其控制方法，特別涉及一種陣列管電極電解加工控制系統及其控制方法。

管電極電解加工（Shaped tube electrochemical drilling，簡稱STED）進行時，電解液從工具陰極即中空金屬管（圓管或異型管）中高速流出，充滿加工間隙。工具陰極進給，工件陽極在電化學反應作用下溶解並逐漸形成與金屬管截面一致之孔形，同時電解液將電解產物帶出加工區。

工業生產中，一般採用陣列管電極於工件上電解加工形成複數深小孔結構。然，由於不同管電極間加工條件之差異（如電解液流量分配不均，工件上存在異物），易出現電極短路現象。先前單一管電極加工中一般藉由偵測加工電壓（或電流）並將偵測值與預定閥值進行比較，確認無短路風險後再進行進給陰極進行加工。然，採用陣列管電極加工時，單一管電極短路造成之電壓（電流）差異對整體陣列電極之加工電壓（電流）產生之變化不顯著，從而無法偵測出單一管電極短路現象。

鑒於前述內容，有必要提供一種可偵測單一管電極短路現象之電解加工控制系統及其控制方法。

一種電解加工控制系統，用於電解加工工件陽極，其包括控制器、驅動件、陣列電極模組、電解液供給系統及電源模組，該驅動件與該控制器電性連接，該陣列電極模組裝設於該驅動件上。該電解加工控制系統還包括分流電路及偵測電路，該分流電路與該電源模組電性連接以將總電流分流為複數單獨工作之電流，該偵測電路與該分流電路及該控制器電性連接，該陣列電極模組包括陣列管電極及印刷電路板，該印刷電路板與該偵測電路電性連接，該陣列管電極包括陣列排布之複數管電極，每一管電極與該印刷電路板電性連接，每一單獨工作之電流經由該印刷電路板載入至相應之管電極上，偵測電路偵測每一單獨工作之電流並將偵測結果回饋至該控制器，當偵測結果出現異常時，控制器控制驅動件驅動陣列管電極遠離工件陽極。

一種電解加工控制方法，其包括以下步驟：開始，控制器設置初始加工間隙，安裝工件陽極於電解槽中並使其與電源模組電性連接；該控制器控制驅動件驅動陣列管電極定位於該初始加工間隙中；啟動電源模組及抽液泵，工作電壓依次經分流電路、偵測電路、印刷電路板後載入於相應之管電極上；該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極於加工間隙中加工該工件陽極；偵測電路偵測每一管電極之加工狀態，並回饋偵測結果至該控制器，當該偵測結果正常時，該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極繼續朝向該工件陽極進給，當偵測結果異常時，該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極先遠離該工件陽極；加工完成後，該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極遠離該工件陽極至預定位置。

本發明之電解加工控制系統藉由分流模組將總工作電壓（電流）分流至每一管電極，從而使控制器可藉由偵測電路偵測每一管電極之工作狀態，進而控制驅動件作出相應動作，從而避免陣列管電極與工件陽極間發生短路。

100‧‧‧電解加工控制系統

300‧‧‧工件陽極

400‧‧‧絕緣層

500‧‧‧電解液供給系統

10‧‧‧控制器

20‧‧‧驅動件

30‧‧‧陣列電極模組

32‧‧‧電極夾具

321‧‧‧本體

3211、42‧‧‧口

3213‧‧‧注液口

323‧‧‧蓋板

3231‧‧‧固定孔

325‧‧‧第一焊錫層

34‧‧‧陣列管電極

342‧‧‧管電極

35‧‧‧印刷電路板

352‧‧‧固接孔

354‧‧‧第二焊錫層

355‧‧‧導線

37‧‧‧軟性電路板

40‧‧‧電解槽

50‧‧‧電解液箱

60‧‧‧液泵

70‧‧‧電源模組

80‧‧‧分流模組

84‧‧‧分流電路

86‧‧‧偵測電路

圖1係本發明電解加工控制系統之功能模組圖。

圖2係本發明陣列電極模組之立體示意圖。

圖3係圖2所示陣列電極模組之剖視圖。

圖4係圖2所示陣列電極模組之局部示意圖。

圖5係本發明電解加工控制方法之流程圖。

請參閱圖1，本發明之電解加工控制系統100包括控制器10、驅動件20、陣列電極模組30、電解液供給系統500、電源模組70及分流模組80。該電解加工控制系統100在電解加工定位於電解槽40中之工件陽極300時可避免電極短路現象。

驅動件20與控制器10電性連接，以接收控制器10發出之指令。本實施方式中，控制器10為電腦控制設備。

分流模組80包括分流電路84及偵測電路86。分流電路84與電源模組70電性連接，用於將總電壓（電流）分流為複數獨立工作之電壓（電流），供應到陣列電極模組30中。偵測電路86與分流電路84、控制器10及陣列電極模組30電性連接，用於偵測分流電路84分流載入至陣列電極模組30之各獨立工作之電壓（電流），並將偵測結果回饋至控制器10。控制器10分析比對該偵測結果，並作出相應控制動作。

請一併參閱圖2至圖4，陣列電極模組30固定裝設於驅動件20上。陣列電極模組30包括電極夾具32、陣列管電極34、印刷電路板35及軟性電路板37。電極夾具32固定裝設於驅動件20之驅動端上，其包括本體321及蓋板323。本體321為一具有開口3211之矩形槽，其側壁上凸伸形成有注液口3213。蓋板323封蓋開口3211。蓋板323上貫通開設有複數陣列排布之固定孔3231，每一固定孔3231週緣塗布形成有第一焊錫層325。

印刷電路板35固定裝設於蓋板323背離本體321之一側，其上貫通開設有複數陣列排布之固接孔352，且每一固接孔352之位置與相應固定孔3231之位置相對應。每一固接孔352之週緣塗布形成有第二焊錫層354，並印刷形成有一與軟性電路板37電性連接之導線355。每一固接孔352外之導線355相互絕緣。軟性電路板37與偵測電路86電性連接。分流電路84分流出之獨立電壓（電流）依次經偵測電路86及軟性電路板37載入至印刷電路板35之每一導線355上。

可理解，軟性電路板37可省略，也就是說，偵測電路86直接與印刷電路板35上之每一導線355電性連接。當然也不限於以上兩種實施方式，只要實現陣列管電極34相互絕緣並與偵測電路86電性連接，以便偵測電路86偵測陣列管電極34中每一管電極342是否與工件陽極300發生短路。

陣列管電極34包括複數陣列排布之管電極342。每一管電極342依次插入固接孔352及固定孔3231中，並部分收容於本體321中，且與相應固接孔352週緣之導線355電性連接，從而使分流電路84分流出之各獨立電壓（電流）載入至相應之管電極342上。本實施方式中，利用UV固化方式或熱固化方式使第一焊錫層325及第二焊錫層354融化從而將每一管電極342固定於蓋板323及印刷電路板35上。可理解，還可利用管電極342與固接孔352及固定孔3231過盈配合從而使每一管電極342固定於電極夾具32及印刷電路板35上。

電解液供給系統500包括電解槽40、電解液箱50及抽液泵60。電解槽40為一具有開口42之矩形槽，其開口42朝向陣列管電極34。電解槽40用於收集電解液（圖未示）。電解液箱50用於儲存電解液，且與電解槽40相連通以將電解槽40中之電解液回收至電解液箱50中。抽液泵60與電解液箱50及注液口3213相連通，用於抽取電解液箱50中之電解液並傳輸至電極夾具32中。

可理解，為避免陣列管電極34發生腐蝕，可於每一管電極342之外側壁上塗布一層絕緣層400。為避免蓋板323及印刷電路板35發生腐蝕，也可於蓋板323及印刷電路板35外表面上塗布一層絕緣層400。

請一併參閱圖5，該電解加工控制系統100之控制方法包括：

S1：控制器10設置初始加工間隙，將工件陽極300安裝在電解槽40中並與電源模組70電性連接；

S2：控制器10控制驅動件20驅動陣列管電極34朝向工件陽極300進給，並定位陣列管電極34位於初始加工間隙中；

S3：啟動電源模組70及抽液泵60，電源模組70提供電壓至分流電路84，並將分流後之各獨立工作電壓（電流）依次經偵測電路86、軟性電路板37及印刷電路板35傳輸至每一管電極342，且電源模組70提供相應電壓（電流）至工件陽極300，抽液泵60將電解液輸送至電極夾具32中；

S4：控制器10控制驅動件20驅動陣列管電極34於加工間隙中加工工件陽極300；

S5：偵測電路86偵測加工是否正常，並將偵測結果回饋給控制器10。若加工正常，則控制器10控制驅動件20驅動陣列管電極34繼續朝向工件陽極300進給；若加工異常，則控制器10控制驅動件20驅動陣列管電極34遠離工件陽極300以避免電極短路；

S6：加工完成後，控制器10控制驅動件20驅動陣列管電極34遠離工件陽極300至預定位置。

本實施方式中，偵測電路86與分流電路84及控制器10電性連接，可偵測分流至每一管電極342之電壓（電流）並將偵測結果回饋至控制器10，當偵測信號發生異常時，控制器10控制驅動件20帶動陣列管電極34遠離工件陽極300，從而避免陣列管電極34與工件陽極300間發生短路。

本發明之電解加工控制系統100藉由分流模組80將總工作電壓（電流）分流至每一管電極342，從而使控制器10可藉由偵測電路86偵測每一管電極342之工作狀態，進而控制驅動件20作出相應動作，從而避免陣列管電極34與工件陽極300間發生短路。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出申請專利。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之如申請專利範圍內。

無

100‧‧‧電解加工控制系統

300‧‧‧工件陽極

500‧‧‧電解液供給系統

10‧‧‧控制器

20‧‧‧驅動件

30‧‧‧陣列電極模組

32‧‧‧電極夾具

42‧‧‧開口

34‧‧‧陣列管電極

40‧‧‧電解槽

50‧‧‧電解液箱

60‧‧‧抽液泵

70‧‧‧電源模組

80‧‧‧分流模組

84‧‧‧分流電路

86‧‧‧偵測電路

Claims (9)

1. 一種電解加工控制系統，用於電解加工工件陽極，其包括控制器、驅動件、陣列電極模組、電解液供給系統及電源模組，該驅動件與該控制器電性連接，該陣列電極模組裝設於該驅動件上，其改良在於：該電解加工控制系統還包括分流電路及偵測電路，該分流電路與該電源模組電性連接以將總電流分流為複數單獨工作之電流，該偵測電路與該分流電路及該控制器電性連接，該陣列電極模組包括陣列管電極及印刷電路板，該印刷電路板與該偵測電路電性連接，該陣列管電極包括陣列排布之複數管電極，每一管電極與該印刷電路板電性連接，每一單獨工作之電流經由該印刷電路板載入至相應之管電極上，偵測電路偵測每一單獨工作之電流並將偵測結果回饋至該控制器，當偵測結果出現異常時，控制器控制驅動件驅動陣列管電極遠離工件陽極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電解加工控制系統，其中該電解液供給系統包括電解槽、儲存有電解液之電解液箱、抽液泵，該抽液泵與該電解液箱及該電極夾具相連通以將電解液傳輸至電極夾具中，該電解液箱與該電解槽相連通以回收電解液。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電解加工控制系統，其中該陣列電極模組還包括電極夾具，該印刷電路板裝設於該電極夾具上，該管電極穿過該印刷電路板並部分收容於該電極夾具中。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電解加工控制系統，其中該電極夾具包括本體及蓋板，該本體為一具有開口之矩形槽，其側壁上形成有注液口，該抽液泵藉由該注液口與該電極夾具相連通，該蓋板封蓋該開口。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電解加工控制系統，其中該蓋板上貫通開設有複數固定孔，每一管電極插入相應之固定孔中並與該本體相連通，每一固定孔週緣塗布形成有第一焊錫層，加熱熔融該第一焊錫層使每一管電極固設於該蓋板上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電解加工控制系統，其中該印刷電路板上貫通開設有複數固接孔，每一管電極穿過相應之固接孔，每一固接孔週緣塗布形成有第二焊錫層，加熱熔融該第二焊錫層使每一管電極固設於該印刷電路板上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電解加工控制系統，其中每一固接孔週緣印刷形成有與相應管電極電性連接之導線，該陣列電極模組還包括軟性電路板，該軟性電路板用於電性連接每一固接孔週緣之該導線與該偵測電路，以使該偵測電路能夠單獨偵測每一管電極。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電解加工控制系統，其中每一管電極之外側壁上塗布形成有絕緣層，以防止管電極發生腐蝕。
9. 一種電解加工控制方法，其包括以下步驟：
   控制器設置初始加工間隙，安裝工件陽極於電解槽中並使其與電源模組電性連接；
   該控制器控制驅動件驅動陣列管電極定位於該初始加工間隙中；
   啟動電源模組及抽液泵，工作電壓依次經分流電路、偵測電路、印刷電路板後載入於相應之管電極上；
   該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極於加工間隙中加工該工件陽極；
   偵測電路偵測每一管電極之加工狀態，並回饋偵測結果至該控制器，當該偵測結果正常時，該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極繼續朝向該工件陽極進給，當偵測結果異常時，該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極先遠離該工件陽極；
   加工完成後，該控制器控制該驅動件驅動該陣列管電極遠離該工件陽極至預定位置。