TWI549769B - Electrode tool for electrochemical machining gears - Google Patents

Description

用於電化學加工齒輪之電極工具

本發明係有關於一種電極工具，其尤指一種用於電化學加工齒輪之電極工具。

齒輪為目前傳動機械之重要傳動元件，其運用的領域非常廣泛，尤其常用於汽車產業、機械加工機產業、航空產業、化工機械等領域，而齒輪之加工精度、強度、表面質量等皆可影響傳動機械之使用性能，同時齒輪之製造方式也影響整體之加工成本。

一般齒輪之加工技術中仍以機械切削方式為主，但以此方式加工而成之齒輪的表面容易產生磨損狀況。為了改善上述問題，於機械切削方式之後，可熱處理齒輪，以提升齒輪之表面硬度，爾後，再利用拉刀工具以拉削方式對完成熱處理之齒輪進行精整加工處理，因齒輪之表面硬度提升，如此造成拉刀工具容易產生磨耗，而導致拉刀工具之使用壽命不佳，因此必須經常更換拉刀工具，進而導致加工成本提升。

除上述加工方式外，也有利用數控機械並以銑削方式對工件加工成所需要之齒型，以形成齒輪，但此種加工方式之加工時間長，且對於工件之材料硬度有所限制。因此以機械切削方式加工齒輪，其會導致齒輪之表面質量不佳，且於加工過程中會產生飛邊、毛刺、積屑等不良情形。此外，欲提升齒輪之強度而使用高硬度 及高強度材料(如：鈦、不鏽鋼、高合金等)進行加工時，上述加工方式皆會產生難以加工之問題。

本發明之目的，係提供一種用於電化學加工齒輪之電極工具，其設有導流塊，電極工具用於電化學加工時，導流塊導引電解液至加工位置，以進行齒形電化學加工。

本發明之目的，係提供一種用於電化學加工齒輪之電極工具，其加工電極之加工部為複數齒部，該些齒部分別為立體狀，當該些齒部對工件進行電化學加工時，該些齒部對工件作三方向之加工進給。

本發明係揭示一種用於電化學加工齒輪之電極工具，其包含一加工電極，其具有複數齒部，該些齒部間隔排列於該加工電極之一周緣；以及一導流塊，其設置於該加工電極，該導流塊具有一導流側壁與複數導流槽，該些導流槽位於該導流側壁，該些導流槽對應於該些齒部。

1‧‧‧電極工具

10‧‧‧加工電極

101‧‧‧周緣

102‧‧‧齒部

1021‧‧‧底部

1022‧‧‧尖端部

103‧‧‧凹部

104‧‧‧第一端面

105‧‧‧第二端面

1051‧‧‧對位部

11‧‧‧導流塊

111‧‧‧抵接部

112‧‧‧錐狀部

113‧‧‧連接部

114‧‧‧導流側壁

115‧‧‧導流槽

1151‧‧‧第一端

1152‧‧‧第二端

1153‧‧‧第一開口

1154‧‧‧第二開口

1155‧‧‧底部

116‧‧‧分流肋

1161‧‧‧第一端

1162‧‧‧第二端

117‧‧‧頂角

2‧‧‧工件

21‧‧‧穿孔

3‧‧‧電解液

C1‧‧‧中心線

R1、R2‧‧‧半徑

D1、D2‧‧‧距離

第一圖：其為本發明之一實施例之電極工具之立體圖；第二圖：其為本發明之一實施例之電極工具之示意圖；第三圖：其為本發明之一實施例之電極工具之組裝圖；第四圖：其為本發明之第二圖之A區域的放大圖；第五圖：其為本發明之一實施例之電極工具之使用狀態圖；以及第六圖：其為本發明之一實施例之電極工具之另一使用狀態圖。

為使本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：請參閱第一圖、第二圖及第三圖，其為本發明之一實施例之電極工具之立體圖、示意圖及組裝圖；如圖所示，本實施例提供一種電極工具1，電極工具1用於對工件進行電化學加工，而形成一齒輪。電極工具1可包含一加工電極10及一導流塊11，導流塊11設置於加工電極10。導流塊11位於加工電極10之下方，以導引電解液流至加工電極10之加工位置，可降低加工位置因缺少電解液而發生短路現象，進而提升進行電化學加工時之穩定性。此外，導流塊11可為一絕緣體。

本實施例之加工電極10可具有一周緣101與複數齒部102，該些齒部102間隔排列於周緣101，並凸出於周緣101，且該些齒部102間可具有複數凹部103，本實施例之該些齒部102環繞排列於加工電極10之全周緣101，此僅一實施例，該些齒部102可依據加工需求可以排列於加工電極10之部分周緣101，例如：四分之一周緣、二分之一周緣。加工電極10具有一第一端面104及相對第一端面104之一第二端面105，周緣101位於第一端面104與第二端面105之間。其中第一端面104之面積大於第二端面105之面積，可使第一端面104之半徑R1大於第二端面105之半徑R2，第一端面104之半徑R1指加工電極10之中心至齒部102之尖端部1022的距離，第二端面105之半徑R2指加工電極10之中心至齒部102之底部1021的距離。上述之該些齒部102即為加工電極10對工件2進行電化學加工之加工位置。

本實施例之導流塊11可具有一抵接部111及一錐狀部112，錐狀部 112與抵接部111相對，導流塊11組設於加工電極10，其導流塊11之抵接部111抵接於加工電極10之第二端面105。其中抵接部111可設有一連接部113，加工電極10之第二端面105上可具有一對位部1051，當連接部113組設於對位部1051時，導流塊11之抵接部111抵接於加工電極10之第二端面105。本實施例之連接部113可為一凸部，對位部1051可為一孔洞，如此連接部113方可組設於對位部1051，當然連接部113與對位部1051可顛倒設置，即連接部113為孔洞，對位部1051為凸部。此外，於本發明之另一實施例中，加工電極10與導流塊11可為一體成型，而不需要設置對位部1051與連接部113。

導流塊11可具有一導流側壁114，本實施例之導流側壁114可包含一圓柱面與一錐狀面，即抵接部111與錐狀部112之間之側壁(圓柱面)，以及位於錐狀部112之側壁(錐狀面)。然請一併參閱第四圖，其為本發明之第二圖之A區域的放大圖；如圖所示，導流塊11可具有複數導流槽115，該些導流槽115位於導流側壁114，且該些導流槽115從抵接部111之側壁往下延伸至圓柱面。於此實施例中，該些導流槽115位於導流側壁114之圓柱面。於本發明之另一實施例中，該些導流槽115可延伸至錐狀部112之側壁，而位於導流側壁114之圓柱面與錐狀面。

每一導流槽115分別對應於每一齒部102，且分別具有一第一端1151及一第二端1152，第一端1151對應抵接部111，第二端1152對應錐狀部112，而且第一端1151及第二端1152分別具有一第一開口1153及一第二開口1154，第一開口1153位於圓柱面且朝向抵接部111，第二開口1153朝向錐狀部112，第二開口1153可位於錐 狀面。當加工電極10與導流塊11相組接時，每一導流槽115之第一開口1153對應加工電極10之每一齒部102。然本實施例之錐狀部112的頂角117之角度介於30度與60度之間(如第二圖所示)。

一併參閱第五圖及第六圖，其為本發明之一實施例之電極工具的使用狀態圖；如圖所示，本實施例之電極工具1對工件2進行電化學加工時，電極工具1設置於機台(圖未示)上，工件2可已預留一穿孔21，電極工具1對應工件2之穿孔21，機台驅動電極工具1對工件2軸向進給，並對工件2進行電化學加工。此時，電極工具1之錐狀部112進入工件2之穿孔21，電解液3從工件2之穿孔21灌入，並沿著電極工具1之錐狀部112之導流側壁114流入導流塊11之該些導流槽115的該些第二開口1154，電解液3流經該些導流槽115至該些導流槽115之該些第一開口1153，因該些第一開口1153對應該些齒部102，所以每一導流槽115可直接導引每一導流槽115內之電解液3流至該些齒部102(如第六圖所示)，可使電解液3被供應至該些齒部102之底部1021及其尖端部1022，使該些齒部102降低因缺少電解液3而發生短路之機會，如此可增加進行電化學加工時之穩定性，提升整體之加工效率。本實施例之電極工具1可用於開放式電化學加工，如此電解液3之流場較佳，容易帶離電極工具1與工件2間產生之電解生成物。同時本實施例之該些齒部102為立體狀，搭配機台帶動加工電極10作軸向進給，達到同時進行三方向加工，有效提升整體之加工效率。

復參閱第五圖，本實施例之該些導流槽115之該些第一開口1153之寬度小於該些第二開口1154之寬度，因該些第二開口1154之寬度較該些第一開口1153之寬度大，該些第二開口1154可同時供大 量之電解液3進入，而電解液3流至寬度較小時之該些第一開口1153時，電解液3之壓力變大，更可確保供應較多的電解液3至該些齒部102之底部1021及其尖端部1022，並可使該些齒部102間之該些凹部103充滿電解液3。本實施例僅為本發明之一實施例，當然該些第一開口1153之寬度可等於該些第二開口1154之寬度。

此外，參閱第六圖，該些導流槽115由該些第一開口1153朝向該些第二開口1154傾斜。該些導流槽115之底部1155可相對於加工電極10之中心線C1傾斜，然該些導流槽115之該些第一開口1153至加工電極10之中心線C1的距離D1大於該些導流槽115之該些第二開口1154至加工電極10之中心線C1的距離D2，如此使電解液3可順利地沿著傾斜的每一導流槽115之底部1155流至加工電極10之該些齒部102。當然該些導流槽115之底部1155可與加工電極10之中心線C1相平行，而不傾斜。

參閱第五圖，本實施例之該些導流槽115間可分別設有分流肋116，該些分流肋116設置於導流塊11之導流側壁114，並分別從導流塊11之抵接部111向下延伸。於本發明之另一實施例中，該些分流肋116可延伸至錐狀部112，位於抵接部111之該些分流肋116的一端分別為一第一端1161，位於錐狀部112之該些分流肋116的另一端分別為一第二端1162。導流塊11之該些分流肋116分別對應於該些齒部102間的該些凹部103。該些分流肋116用於將欲流入該些導流槽115之電解液3分配至該些導流槽115之該些第二開口1154，達到分流的功效。

然，於本實施例中，每一分流肋116之第二端1162的寬度小於每一分流肋116之第一端1161的寬度，如此該些分流肋116可減少電 解液3欲流入該些導流槽115之該些第二開口1154的流阻，以可順利地讓電解液3流入該些導流槽115內，進而該些導流槽115可供應更多的電解液3至加工電極10之該些齒部102。上述每一分流肋116之第二端1162的寬度也可等於每一分流肋116之第一端1161的寬度。

綜上所述，本發明揭示一種用於電化學加工齒輪之電極工具，其利用電化學加工製程對工件進行齒型加工，而使工件形成齒輪，因此工件之材料硬度不因加工方式而有限制，所以可選擇高硬度導電材料之工件。本發明之電極工具設有呈立體狀之該些齒部，以對工件同時進行三方向之加工進給。本發明之電極工具設有導流塊，導流塊導引電解液流向該些齒部，如此可降低齒部因缺少電解液而發生短路現象之機會，同時增加電化學加工製程之穩定性。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧電極工具

10‧‧‧加工電極

101‧‧‧側壁

102‧‧‧齒部

1021‧‧‧底部

1022‧‧‧尖端部

103‧‧‧凹部

104‧‧‧第一端面

11‧‧‧導流塊

115‧‧‧導流槽

Claims (10)

1. 一種用於電化學加工齒輪之電極工具，其包含：一加工電極，其具有複數齒部，該些齒部間隔排列於該加工電極之一周緣；以及一導流塊，其設置於該加工電極，該導流塊具有一導流側壁與複數導流槽，該些導流槽位於該導流側壁，該些導流槽對應於該些齒部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該加工電極具有一第一端面及一第二端面，該第一端面大於該第二端面，該周緣位於該第一端面與該第二端面之間，該導流塊具有一抵接部，該抵接部抵接於該加工電極之該第二端面，每一該導流槽具有一第一開口及一第二開口，該第一開口朝向該抵接部，該些導流槽之該些第一開口分別對應該些齒部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該導流塊具有一錐狀部，該錐狀部與該抵接部相對，該些導流槽係分別從該抵接部之一側壁延伸至該錐狀部之一側壁，每一該導流槽之該第二開口對應該錐狀部。
4. 如申請專利範圍第2或3項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該些導流槽呈傾斜，該些導流槽由該第一開口朝向該第二開口傾斜。
5. 如申請專利範圍第2項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中每一該導流槽之該第二開口的寬度大於該第一開口的寬度。
6. 如申請專利範圍第2項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該導流塊具有複數分流肋，該些分流肋設置於該導流塊之該導流側壁，並分別位於該些導流槽之間，該些分流肋分別具有一第一端及一第二端，該些分流肋之該些第一端對應該抵接部，該些分流肋之該些第二端之寬度分別小於該些分流肋之該些第一端之寬度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該些分流肋分別對應該些齒部間之複數凹部。
8. 如申請專利範圍第2項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該導流塊具有一連接部，該連接部設置於該抵接部，該加工電極具有一對位部，該對位部設置於該第二端面，該連接部與該對位部相連接，該抵接部抵接於該第二端面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該導流側壁包含一圓柱面及一錐狀面，每一該導流槽之一第一開口位於該圓柱面，每一該導流槽之一第二開口位於該錐狀面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之用於電化學加工齒輪之電極工具，其中該導流塊為一絕緣體。