TWI571338B - 具備刀具修整功能的放電加工機台 - Google Patents

Description

具備刀具修整功能的放電加工機台

本發明係有關於一種加工機台，更詳而言之，係有關於一種具備刀具修整功能的放電加工機台。

近年來，非傳統加工被廣泛運用在對傳統機械難以切削的材料加工，而放電加工是常見的非傳統加工中的一種，利用放電刀具的刀尖以非接觸方式對材料進行放電加工，舉凡難以切削的硬質材料都可以透過放電加工或放電銑削達成加工。所謂的放電銑削係對超硬、難切削、高溫耐熱合金等材料，以連續路徑加工出複雜的三維輪廓。然而，各種放電刀具的刀尖在長時間進行放電加工後會損耗，使得對深孔放電加工的精度一向被詬病。

對此，目前除了更換刀尖損耗的放電刀具外，還有人會透過加工程式控制加工機台，調整放電刀具的進給路徑，而補償刀尖的損耗。舉例而言，當刀尖損耗時，則加工程式需依據刀尖的損耗狀況，增加放電刀具的進給路徑，藉以補償刀尖的損耗，使得放電加工的孔深符合預期。

然而，在一般放電加工現場，目前並無有效方法可預先判斷放電刀具的刀尖的損耗狀況，因而要透過加工程式控制加工機台，如實補償放電刀具的損耗，卻常因刀具仍再發生持續損耗，而成為不可能的事情，使得放電加工的精密度無法提升。但若透過放電刀具的頻繁更換，雖會提升放電加工的精密度，但會導致放電加工的效率低落。

因而，要如何解決放電刀具在加工時的損耗問題，而提升放電加工的精密度與效率，實已成為目前業界所關注之重要議題。

鑒於上述習知技術之缺失，本發明提出一種具備刀具修整功能的放電加工機台，用於藉由刀具對工件進行加工，係包括機台本體、抬升座、刀座與刀具修整器。機台本體具有抬升動力源與控制器。控制器係藉由刀座，令刀具在Z方向上相對機台本體移動，以對工件進行放電加工。刀具的刀尖在加工起始位置與工件的距離為第一距離。工件與刀具修整器係設置於抬升座。當刀具的刀尖損耗後，控制器令刀具返回加工起始位置，接著，令抬升動力源對抬升座提供動力，而由抬升座同步抬升工件與刀具修整器，而後，令刀具修整器對刀具的刀尖進行修整，而使修整後的刀具刀尖在加工起始位置與工件的距離維持為第一距離。

可選擇性地，本發明還具有載座與引導機構。載座係設置於抬升座，並可承載工件在X方向及/或Y方向上相對機台本體移動。引導機構係引導抬升座維持在Z方向上相對機台本體移動。

可選擇性地，本發明還具有傳動機構，抬升動力源係藉由傳動機構對抬升座提供動力，而使抬升座抬升。傳動機構係包括第一推塊與第二推塊。第一、第二推塊係可分別在第一方向與第二方向上移動，且可分別具有第一傾斜坡面與第二傾斜坡面。當第一推塊在第一方向上移動時，第一傾斜坡面可推抵第二傾斜坡面，使第二推塊在第二方向上移動，使抬升座相對機台本體移動。

於一實施例中，抬升座具有抬升推塊，抬升推塊係可在第三方向上移動，且可具有第二抬升坡面，相應地，第二推塊還可具有第一抬升坡面。 當第二推塊在第二方向上移動時，第一抬升坡面可推抵第二抬升坡面，使抬升推塊在第三方向上移動，使抬升座相對機台本體11移動。

可選擇性地，本發明還包括線性模組，係分別連接抬升動力源與傳動機構，線性模組係接收抬升動力源的動力，以對傳動機構提供線性的傳動力，俾令抬升動力源得遠離抬升座而設置。

可選擇性地，本發明還具有感測器與計時器。感測器係感測刀具的刀尖的損耗程度，控制器係接收感測器的感測結果，並依據刀具刀尖的損耗程度，調整抬升座的抬升高度，使刀具損耗的刀尖與工件的距離小於第一距離，而後令刀具修整器對刀具損耗的刀尖執行修整作業。

於一實施例中，感測器係為放電脈波感測器，控制器係令感測器感測刀具對工件放電加工脈波數，並令計時器計時，而統計每單位時間的放電加工脈波數，藉由放電加工於單位時間內放電脈波較預定值減少的數量，以反映刀具刀尖的損耗程度。

可選擇性地，本發明還具有位置偵測器，控制器係藉由位置偵測器偵測刀具對工件進行放電加工的所在位置，而令刀具在修整後得以返回修整前進行放電加工的位置，以對工件完成接續的放電加工。

相較於先前技術，本發明的放電加工機台兼具有刀具修整功能，而可對刀具損耗的刀尖進行修整，刀具每次修整後，加工起始位置與工件的距離趨於一致，因而毋須透過加工程式補償放電刀具的損耗，如此，可有效節約放電加工時間，並提升放電加工的精度，而可用於精微放電加工，以及大面積加工的放電銑削。

1‧‧‧放電加工機台

11‧‧‧機台本體

111‧‧‧抬升動力源

112‧‧‧X軸動力源

113‧‧‧Y軸動力源

12‧‧‧刀座

13‧‧‧刀具修整器

14‧‧‧載座

15‧‧‧引導機構

16‧‧‧傳動機構

161‧‧‧第一推塊

1611‧‧‧第一傾斜坡面

162‧‧‧第二推塊

1621‧‧‧第二傾斜坡面

1622‧‧‧第一抬升坡面

17‧‧‧線性模組

181‧‧‧感測器

182‧‧‧控制器

183‧‧‧計時器

184‧‧‧位置偵測器

19‧‧‧抬升座

191‧‧‧抬升推塊

1911‧‧‧第二抬升坡面

2‧‧‧刀具

3‧‧‧工件

圖1，係本發明放電加工機台的一實施例的立體圖。

圖2，係圖1所示放電加工機台的第一狀態示意圖。

圖3，係圖1所示放電加工機台的第二狀態示意圖。

圖4，係圖1所示放電加工機台的第三狀態示意圖。

圖5，係圖1所示放電加工機台的第四狀態示意圖。

圖6，係本發明放電加工機台的另一實施例的立體圖。

以下內容將搭配圖式，藉由特定的具體實施例說明本發明之技術內容，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不背離本發明之精神下，進行各種修飾與變更。尤其是，於圖式中各個元件的比例關係及相對位置僅具示範性用途，並非代表本發明實施的實際狀況。

本發明係提出一種具備刀具修整功能的放電加工機台，可應用於放電加工(EDM)，舉例而言，可應用於結合加工迴轉軸之放電銑削技術。所謂放電銑削常見於精密模具、複雜纖細模孔與超硬合金材的加工製程，但有著電極損耗嚴重而使工件加工面的形貌精度無法有效提升的問題。

關於本發明的具體實施例，請一併參閱圖1至圖6。

如圖1所示，本發明具備刀具修整功能的放電加工機台1，用於藉由刀具2對工件3進行加工。放電加工機台1係具有機台本體11、刀座12、刀具修整器13以及抬升座19，其中，工件3與刀具修整器13係設置於抬升座19。機台本體11具有抬升動力源111與控制器182。抬升動力源111係例如由伺服馬達與減速機所構成。控制器182係藉由刀座12，令刀具2在Z方向上相對機台本體11移動， 以對工件3進行放電加工。如圖2所示，刀具2的刀尖在加工起始位置與工件3的距離為第一距離H1。

當刀具2的刀尖損耗後，控制器182令刀具2返回上述加工起始位置，此時，如圖3所示，刀具2的刀尖在加工起始位置與工件3的距離為第二距離H2，其中，當第二距離H2係大於第一距離H1。接著，控制器182令抬升動力源111對抬升座19提供動力，而由抬升座19同步抬升工件3與刀具修整器13，此時，如圖4所示，刀具2的刀尖在加工起始位置與工件3的距離為第三距離H3，其中，第三距離H3係小於第一距離H1。而後，控制器182令刀具修整器13對刀具2的刀尖進行修整，而使修整後的刀具3刀尖在加工起始位置與工件3的距離為第一距離H1；如圖5所示，此距離與刀具2刀尖損耗前與工件3的距離相同，因此，一般加工路徑程式毋須針對放電刀具的損耗進行深度補償。

於本實施例中，放電加工機台1還可設置位置偵測器184，控制器182可藉由位置偵測器184偵測刀具2對工件3進行放電加工的所在位置，而使刀具2在修整後得以返回修整前進行放電加工的位置，以對工件3完成接續的放電加工。

另外，本實施例的加工機台1還可在抬升座19上設置載座14。載座14係可承載工件3在X方向與Y方向上相對機台本體11移動，使刀具2的刀尖能對工件3進行放電銑削。加工機台1還可設置例如為導柱的引導機構15，俾引導抬升座19維持在Z方向上相對機台本體11移動，而可避免抬升座19的傾斜移動而影響工件3的加工精度。如圖2所示的實施例中，機台本體11設置有X軸動力源112與Y軸動力源113，而可驅使承載工件3的載座14在X方向與Y方向上相對機台本體11移動。

另外，本發明還具有傳動機構16與線性模組17。線性模組17係分別連接抬升動力源111與傳動機構16。線性模組17係例如為導螺桿，可以接收抬 升動力源111的動力，而對傳動機構16提供線性的傳動力，俾令傳動機構16對抬升座19提供動力，而使抬升座19抬升。如此，抬升動力源111得遠離抬升座19而設置，藉以避開工件3的放電加工處而避免損壞。

如圖所示，本實施例的傳動機構16係包括第一推塊161與第二推塊162。第一、第二推塊161、162係可分別在第一方向與第二方向上移動，且可分別具有第一傾斜坡面1611與第二傾斜坡面1621。線性模組17可致動第一推塊161。當第一推塊161在第一方向上移動時，第一傾斜坡面1611可推抵第二傾斜坡面1621，使第二推塊162在第二方向上移動，而第二推塊162移動的程度會受到第一、第二傾斜坡面1611、1621的傾斜角度影響，亦即，可藉由第一、第二傾斜坡面1611、1621傾斜角度的調整，而改變第二推塊162的移動精度。於本實施例中，第一方向與第二方向係垂直正交，但不以此限制本發明可實施的態樣。

另外，抬升座19具有抬升推塊191，抬升推塊191係可在第三方向上移動，且可具有第二抬升坡面1911，相應地，第二推塊162還可具有第一抬升坡面1622。當第二推塊162在第二方向上移動時，第一抬升坡面1622可推抵第二抬升坡面1911，使抬升推塊191在第三方向上移動，使抬升座19相對機台本體11移動，而抬升推塊191移動的程度會受到第一、第二抬升坡面1622、1911傾斜角度的影響，亦即，可藉由第一、第二抬升坡面1622、1911傾斜角度的調整，而改變抬升推塊191的移動精度，進而優化抬升座19的移動精度。於本實施例中，第二方向與第三方向係垂直正交，但不以此限制本發明可實施的態樣。

本發明的放電加工機台1還可設置感測器181與計時器183，用於感測刀具2的刀尖的損耗程度，控制器182係接收感測器181的感測結果，並依據刀具2刀尖的損耗程度，調整抬升座19的抬升程度，使刀具2損耗的刀尖與工件3的距離小於第一距離，而後令刀具修整器13對刀具2損耗的刀尖執行修整作業，使修整後的刀具2刀尖在加工起始位置與工件3的距離維持第一距離，而毋須透 過加工程式補償放電刀具的損耗，因此，本發明毋須額外插補運算就能完成放電加工，而可被應用於自動達成雕模放電加工修整與放電銑削加工的技術上。

可選擇性地，感測器181係為放電脈波感測器，控制器182係令感測器181感測刀具2對工件3放電加工脈波數，並令計時器183計時，而統計每單位時間的放電加工脈波數，藉由放電加工於單位時間內放電脈波較預定值減少的數量，以反映刀具2刀尖的損耗程度。詳言之，刀具2刀尖的損耗程程度程度會與刀具2每單位時間的放電加工脈波數負相關，亦即，刀具2對工件3每單位時間的放電加工脈波數愈小，代表刀具2刀尖的損耗程度愈大。

綜上所述，本發明的放電加工機台具備刀具修整的功能，使每次修整後的刀具刀尖在加工起始位置與工件加工面的距離趨於一致，亦即，刀具每次再修整後，欲加工之程式目標深度不變，因而毋須透過加工程式補償放電刀具的損耗，且損耗的刀具刀尖再經修整後端面的放電區域可有效增加，而使刀具放電的路徑毋須過度重疊，如此，除了可節省加工時間，還能提升深孔加工的精度。

上述實施例僅例示性說明本發明之原理及功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技術之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如本發明申請專利範圍所列。

1‧‧‧放電加工機台

11‧‧‧機台本體

111‧‧‧抬升動力源

12‧‧‧刀座

13‧‧‧刀具修整器

14‧‧‧載座

15‧‧‧引導機構

17‧‧‧線性模組

2‧‧‧刀具

3‧‧‧工件

Claims (10)

1. 一種具備刀具修整功能的放電加工機台，用於藉由一刀具對一工件進行放電加工，係包括：一機台本體，具有一抬升動力源與一控制器；一抬升座；一刀座，其中，該控制器係藉由該刀座，令該刀具在一Z方向上相對該機台本體移動，以對該工件進行放電加工，其中，該刀具的刀尖在一加工起始位置與該工件的距離為第一距離；以及一刀具修整器，其中，該工件與該刀具修整器係設置於該抬升座；當該刀具的刀尖損耗後，該控制器令該刀具返回該加工起始位置，接著，令該抬升動力源對該抬升座提供動力，而由該抬升座同步抬升該工件與該刀具修整器，而後，令該刀具修整器對該刀具的刀尖進行修整，而使修整後的刀具刀尖在該加工起始位置與該工件的距離為該第一距離，而讓修整後的刀具刀尖在該加工起始位置與該工件保持固定距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之放電加工機台，還包括一載座，設置於該抬升座，該載座係可承載該工件在一X方向及/或一Y方向上相對該機台本體移動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之放電加工機台，還包括一引導機構，俾引導該抬升座維持在該Z方向上相對該機台本體移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之放電加工機台，還包括一傳動機構，該抬升動力源係藉由該傳動機構對該抬升座提供動力，而使該抬升座抬升。
5. 如申請專利範圍第4項所述之放電加工機台，其中，該傳動機構係包括一第一推塊與一第二推塊，該第一、第二推塊係可分別在一第一方向與一第二方向上移動，且可分別具有一第一傾斜坡面與一第二傾斜坡面，當該第一推 塊在該第一方向上移動時，該第一傾斜坡面可推抵該第二傾斜坡面，使該第二推塊在該第二方向上移動，使該抬升座相對該機台本體移動。
6. 如申請專利範圍第5項所述之放電加工機台，其中，該第二推塊還可具有一第一抬升坡面，而該抬升座具有一抬升推塊，該抬升推塊係可在一第三方向上移動，且可具有一第二抬升坡面；當該第二推塊在該第二方向上移動時，該第一抬升坡面可推抵該第二抬升坡面，使該抬升推塊在該第三方向上移動，使該抬升座相對該機台本體移動。
7. 如申請專利範圍第5項所述之放電加工機台，還包括一線性模組，係分別連接該抬升動力源與該傳動機構，該線性模組係接收該抬升動力源的動力，以對該傳動機構提供線性的傳動力，俾令該抬升動力源得遠離該抬升座而設置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之放電加工機台，還包括一感測器，該感測器係感測該刀具的刀尖的損耗程度，該控制器係接收該感測器的感測結果，並依據該刀具刀尖的損耗程度，調整該抬升座的抬升程度，使該刀具損耗的刀尖與該工件的距離小於該第一距離，而後令該刀具修整器對該刀具損耗的刀尖執行修整作業。
9. 如申請專利範圍第8項所述之放電加工機台，還包括一計時器，其中，該感測器係為放電脈波感測器，該控制器係令該感測器感測該刀具對該工件放電加工脈波數，並令該計時器計時，而統計每單位時間的放電加工脈波數，藉由放電加工於單位時間內放電脈波較預定值減少的數量，以反映該刀具刀尖的損耗程度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之放電加工機台，還包括一位置偵測器，該控制器係藉由該位置偵測器偵測該刀具對該工件進行放電加工的所在位置， 而令該刀具在修整後得以返回修整前進行放電加工的位置，以對該工件完成接續的放電加工。