TWI615233B - 超音波輔助加工裝置 - Google Patents

Abstract

一種超音波輔助加工裝置包含加工工具、第一共振桿、第二共振桿以及超音波振動子。第一共振桿具有一第一非封閉式缺口。第二共振桿具有一第二非封閉式缺口。超音波振動子經第一共振桿與第二共振桿兩者至少其中之一傳遞超音波振動。當加工工具執行加工時，第一非封閉式缺口與第二非封閉式缺口環繞於加工工具之周圍。

Description

超音波輔助加工裝置

本發明是有關於一種加工裝置，特別是有關於一種超音波輔助加工裝置。

超音波輔助加工裝置利用超音波的振動輔助微孔加工時加工屑的排除，例如利用刀具或電極進行微細孔加工時，超音波振動即能有效移除加工時細孔內的材料。當孔尺寸小、孔徑比大時，不論是機械鑽孔、微放電加工等加工製程，其加工屑都因為孔與刀具、電極之間的間隙非常小不易排除，而導致刀具施力增加後反造成刀具損壞或加工失敗。又例如於微放電製程中，加工屑不易排除，而導致加工效率不佳或無法加工大孔徑比之孔洞需求，故以超音波輔助加工解決上述製程問題。

目前的超音波輔助加工裝置利用共振桿傳遞超音波至加工孔處。共振桿的尾端具有一貫通孔，可供加工工具穿過而能對待加工物件的表面鑽孔。因為目前共振桿上的貫通孔是封閉式的結構，使得加工工具脫離貫通孔只有一個自由度，不利於產業大量生產進行自動化生產所需。

有鑑於上述的問題，如何更彈性的應用超音波 以輔助自動化生產中的孔洞加工，是目前有待努力之處。

因此，本發明之一目的是在提供一種超音波輔助加工裝置，藉以解決上述封閉式貫通孔拘束加工工具脫離自由度的問題。

根據本發明之上述目的，提出一種超音波輔助加工裝置，其包含加工工具、第一共振桿、第二共振桿、超音波振動子以及供液單元。第一共振桿具有一第一非封閉式缺口。第二共振桿具有一第二非封閉式缺口。超音波振動子經第一共振桿與第二共振桿兩者至少其中之一傳遞超音波振動。供液單元用以提供加工液至加工工具與待加工物件接觸的一加工位置。當加工工具執行加工時，第一非封閉式缺口與第二非封閉式缺口環繞於加工工具之周圍。

依據本發明之一實施例，當加工工具執行加工時，第一非封閉式缺口與第二非封閉式缺口相對於加工工具彼此對稱。

根據本發明之上述目的，提出一種超音波輔助加工裝置，其包含加工工具、第一共振桿、第二共振桿、超音波振動子以及供液單元。第一共振桿具有一第一非封閉式缺口。超音波振動子經第一共振桿與第二共振桿傳遞超音波振動。供液單元用以提供加工液至加工工具與待加工物件接觸的一加工位置。當加工工具執行加工時，第一非封閉式缺口與第二共振桿之端部環繞於該加工工具之周圍。

依據本發明之一實施例，第一共振桿與第二共 振桿至少其中之一具有樞軸，使其能於非加工時旋動離開加工工具。

依據本發明之一實施例，第一共振桿與第二共振桿至少其中之一內具有一加工液流道及一出液孔，供液單元連通至加工液流道。

依據本發明之一實施例，該出液孔開設於第一共振桿與第二共振桿至少其中之一的端部。

根據本發明之上述目的，提出一種超音波輔助加工裝置，其包含加工工具、共振桿、超音波振動子以及供液單元。共振桿具有一非封閉式缺口。超音波振動子經共振桿傳遞超音波振動。供液單元用以提供加工液至加工工具與待加工物件接觸的一加工位置。當加工工具執行加工時，非封閉式缺口環繞於加工工具之周圍。

依據本發明之一實施例，共振桿內具有一加工液流道及一出液孔，供液單元連通至加工液流道。

依據本發明之一實施例，該出液孔是開設於共振桿的端部。

依據本發明之一實施例，供液單元連通至一加工液噴頭。

應用本發明上述之超音波輔助加工裝置，其非拘束式結構的共振桿設計，配合氣缸、連桿機構等方式與工具機整合作動，達到刀具、電極等加工工具更方便更換的需求，以符合自動化生產的產業應用需求。

100a‧‧‧超音波輔助加工裝置

100b‧‧‧超音波輔助加工裝置

101‧‧‧待加工物件

101a‧‧‧孔洞

102‧‧‧加工工具

103‧‧‧加工液

104‧‧‧供液單元

104a‧‧‧加工液噴頭

106‧‧‧共振桿

106a‧‧‧第一共振桿

106b‧‧‧第二共振桿

106a’‧‧‧第一共振桿

106b’‧‧‧第二共振桿

106c‧‧‧第一共振桿

106d‧‧‧第二共振桿

108a‧‧‧樞軸

108b‧‧‧樞軸

110‧‧‧超音波振動子

112‧‧‧加工液流道

112a‧‧‧出液孔

114‧‧‧非封閉式缺口

114a‧‧‧第一非封閉式缺口

114b‧‧‧第二非封閉式缺口

114a’‧‧‧第一非封閉式缺口

114b’‧‧‧第二非封閉式缺口

114c‧‧‧第一非封閉式缺口

114d‧‧‧第二非封閉式缺口

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]係繪示根據本發明之一實施例所述之超音波輔助加工裝置側視的示意圖；[圖2]係繪示根據本發明之另一實施例所述之超音波輔助加工裝置側視的示意圖；[圖3]係繪示根據本發明之一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖；[圖4]係繪示根據本發明之另一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖；[圖5]係繪示根據本發明之再一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖；[圖6]係繪示根據本發明之又一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖；[圖7]係繪示根據本發明之一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時單一共振桿與加工工具的俯視示意圖；以及[圖8]係繪示[圖7]之單一共振桿與加工工具於加工時的側視的示意圖。

為解決此上述問題，本發明提供一種超音波輔助加工裝置，其共振桿具有相對於加工刀具/電極非拘束式 的設計，可有效達成超音波振動與刀具/電極交換功能進行自動化生產，符合產業應用需求。

請參照[圖1]，其繪示根據本發明之一實施例所述之超音波輔助加工裝置側視的示意圖。超音波輔助加工裝置100a包含加工工具102、第一共振桿106a、第二共振桿106b以及供液單元104。在本實施例中，加工工具102可以是放電加工的放電電極、鑽頭、銑刀或其他能於待加工物件101表面能形成孔洞101a的加工工具。供液單元104用以提供加工液至加工工具102與待加工物件101接觸的一加工位置。在本實施例中，供液單元104連接一加工液噴頭104a，使加工液由加工液噴頭104a向外送出至加工位置。當加工工具102執行鑽孔加工時，加工液噴頭104a向正在加工的位置噴灑加工液，第一共振桿106a與第二共振桿106b的端部環繞於加工工具102的周圍。超音波振動子110經第一共振桿106a與第二共振桿106b兩者至少其中之一傳遞超音波振動至加工的位置，換言之，超音波振動子110可設置連接於第一共振桿106a或第二共振桿106b，或兩邊皆設置超音波振動子110。第一共振桿106a、第二共振桿106b與待加工物件101上表面之間隙用以保留加工液103，使得超音波振動能經共振桿、加工液而有效傳遞至孔洞101a內，以加速加工屑排出。

在本實施例中，第一共振桿106a與第二共振桿106b各具有樞軸108a與樞軸108b，使其能於非加工時旋動離開加工工具102(例如沿圖中的箭頭方向)。當加工工具 102因消耗、磨耗或其他因素而需更換時，可移開第一共振桿106a及/或第二共振桿106b，而使加工工具102便於更換，旋動的方向則可依需求調整。第一共振桿106a及/或第二共振桿106b可配合氣缸、連桿機構等方式與工具機整合作動，達到刀具、電極自動交換的功能，以符合自動化生產的產業應用需求。

在其他實施例中，[圖1]的實施例亦可能使超音波輔助加工裝置100a整體均浸泡於加工液中執行加工，例如使用一容器容納加工液，而使加工工具102、第一共振桿106a、第二共振桿106b與待加工物件101均浸泡於加工液中以執行加工。

請參照[圖2]，其繪示根據本發明之另一實施例所述之超音波輔助加工裝置側視的示意圖。超音波輔助加工裝置100b與超音波輔助加工裝置100a大體上設計相同，但供液單元104連通共振桿內的加工液流道112，使所提供的加工液經由共振桿內的加工液流道112及共振桿的自由端的一出液孔112a流至正在加工的位置。加工液流道112可設計於第一共振桿106a或第二共振桿106b內，亦或兩者皆有之。出液孔是開設於共振桿的自由端，圖2所繪示的出液孔112a是開設於共振桿106a的自由端的下表面(即相對待加工物件的表面)，惟本發明的實施並不以此為限，例如出液孔亦可開設於共振桿的自由端相對加工工具102的表面(未繪示)。此外，圖2所繪示的出液孔112a是單一開口，出液孔亦可依實際需求設計為複數較小的開口。本實施例之第一 共振桿106a與第二共振桿106b亦可如圖1之實施例各具有樞軸108a與樞軸108b，使其能於非加工時旋動離開加工工具102。

請參照[圖3]，其繪示根據本發明之一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖。超音波輔助加工裝置之第一共振桿106a與第二共振桿106b係用以傳遞超音波振動至加工的位置(即圖中加工工具102欲加工之處)。因此，當加工工具102施工時，第一共振桿106a與第二共振桿106b之端部係環繞於加工工具102之周圍。在本實施例中，第一共振桿106a具有第一非封閉式缺口114a，第二共振桿106b具有第二非封閉式缺口114b。當加工工具102施工時，第一共振桿106a與第二共振桿106b之端部可靠近但不接合(預留間隙)，而使第一非封閉式缺口114a與第二非封閉式缺口114b相對於加工工具102彼此對稱。

請參照[圖4]，其繪示根據本發明之另一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖。本圖與[圖3]之實施例不同處在於共振桿的形狀與端部對應的方向。超音波輔助加工裝置之第一共振桿106a’與第二共振桿106b’係用以傳遞超音波振動至加工的位置(即圖中加工工具102欲加工之處)。因此，當加工工具102施工時，第一共振桿106a’與第二共振桿106b’之端部環繞於加工工具102之周圍。在本實施例中，第一共振桿106a’具有第一非封閉式缺口114a’，第二共振桿106b’具 有第二非封閉式缺口114b’。當加工工具102施工時，第一共振桿106a’與第二共振桿106b’之端部可靠近但不接合，而使第一非封閉式缺口114a’與第二非封閉式缺口114b’相對於加工工具102彼此對稱。

請參照[圖5]，其繪示根據本發明之再一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖。超音波輔助加工裝置之第一共振桿106a與第二共振桿106b係用以傳遞超音波振動至加工的位置(即圖中加工工具102欲加工之處)。因此，當加工工具102施工時，第一共振桿106a與第二共振桿106b之端部係環繞於加工工具102之周圍。在本實施例中，第一共振桿106a具有第一非封閉式缺口114a，而第二共振桿106b之端部不具缺口。當加工工具102施工時，第一共振桿106a與第二共振桿106b之端部可靠近但不接合(如本圖中所繪式)。

請參照[圖6]，其繪示根據本發明之又一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時共振桿與加工工具的俯視示意圖。超音波輔助加工裝置之第一共振桿106c與第二共振桿106d係用以傳遞超音波振動至加工的位置(即圖中加工工具102欲加工之處)。因此，當加工工具102施工時，第一共振桿106c與第二共振桿106d之端部係環繞於加工工具102之周圍。在本實施例中，第一共振桿106c具有第一非封閉式缺口114c，而第二共振桿106c具有第二非封閉式缺口114d。當加工工具102施工時，第一共振桿106c與第二共振桿106d之端部可靠近但不接合(如本圖中所繪 式)，而使第一非封閉式缺口114c與第二非封閉式缺口114d相對於加工工具102彼此對稱。

本案前述的圖3~6之兩共振桿或其中之一均能於非加工時旋動或移動離開加工工具102。當加工工具102因消耗、磨耗或其他因素而需更換時，可移開兩共振桿或其中之一，而使加工工具102便於更換，旋動的方向則可依需求調整。共振桿的旋動或移動可配合氣缸、連桿機構等方式與工具機整合作動，達到刀具、電極自動交換的功能，以符合自動化生產的產業應用需求。前述非封閉式缺口的形狀亦可依加工工具外形而調整，可為半圓形、半橢圓形、矩形或其他外形。

請同時參照[圖7]與[圖8]，[圖7]繪示根據本發明之一實施例所述之超音波輔助加工裝置於加工時單一共振桿與加工工具的俯視示意圖；[圖8]係繪示[圖7]之單一共振桿與加工工具於加工時的側視示意圖。本實施例係以單一共振桿實現非拘束式結構的方式，如圖中所繪示單一共振桿106之端部的非封閉式缺口114仍環繞於加工工具102之周圍，而使共振桿106與與待加工物件101表面之間保留加工液103，使得超音波振動能經共振桿106、加工液103而有效傳遞至孔洞101a內，以加速加工屑排出。此實施例亦可有前述實施例之共振桿於非加工時旋動或移動離開加工工具以及供液單元相關等設計。

本案前述的加工工具、共振桿、振動子以及供液單元等超音波輔助加工的設計能更輕易的應用或整合於 各式自動化產線、大型設備中，使其應用領域能更加擴展。

綜合以上，使用本發明上述之超音波輔助加工裝置，其非拘束式結構的共振桿設計，配合氣缸、連桿機構等方式與工具機整合作動，達到刀具、電極等加工工具更方便更換的需求，以符合自動化生產的產業應用需求。

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。

100a‧‧‧超音波輔助加工裝置

101‧‧‧待加工物件

101a‧‧‧孔洞

102‧‧‧加工工具

103‧‧‧加工液

104‧‧‧供液單元

104a‧‧‧加工液噴頭

106a‧‧‧第一共振桿

106b‧‧‧第二共振桿

108a‧‧‧樞軸

108b‧‧‧樞軸

110‧‧‧超音波振動子

114a‧‧‧第一非封閉式缺口

114b‧‧‧第二非封閉式缺口

Claims (10)

1. 一種超音波輔助加工裝置，包含：一加工工具，用以加工一待加工物件；一第一共振桿，具有一第一非封閉式缺口；一第二共振桿，具有一第二非封閉式缺口；一超音波振動子，經該第一共振桿與該第二共振桿兩者至少其中之一傳遞超音波振動；以及一供液單元，用以提供加工液至該加工工具與該待加工物件接觸的一加工位置，當該加工工具執行加工時，該第一非封閉式缺口與該第二非封閉式缺口環繞於該加工工具之周圍，且該第一共振桿、該第二共振桿及該待加工物件之一上表面的一間隙係用以保留該加工液。
2. 如申請專利範圍第1項所述之超音波輔助加工裝置，當該加工工具執行加工時，該第一非封閉式缺口與該第二非封閉式缺口相對於該加工工具彼此對稱。
3. 一種超音波輔助加工裝置，包含：一加工工具，用以加工一待加工物件；一第一共振桿，具有一第一非封閉式缺口；一第二共振桿；一超音波振動子，經該第一共振桿與該第二共振桿傳遞超音波振動；以及一供液單元，用以提供加工液至該加工工具與該待加 工物件接觸的一加工位置，當該加工工具執行加工時，該第一非封閉式缺口與該第二共振桿之端部環繞於該加工工具之周圍，且該第一共振桿、該第二共振桿及該待加工物件之一上表面的一間隙係用以保留該加工液。
4. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之超音波輔助加工裝置，其中該第一共振桿與該第二共振桿至少其中之一具有樞軸，使其能於非加工時旋動離開該加工工具。
5. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之超音波輔助加工裝置，其中該第一共振桿與該第二共振桿至少其中之一內具有一加工液流道及一出液孔，該供液單元連通至該加工液流道。
6. 如申請專利範圍第5項所述之超音波輔助加工裝置，其中該出液孔開設於該第一共振桿與該第二共振桿至少其中之一的自由端。
7. 一種超音波輔助加工裝置，包含：一加工工具，用以加工一待加工物件；一共振桿，具有一非封閉式缺口；一超音波振動子，經該共振桿傳遞超音波振動；以及一供液單元，用以提供加工液至該加工工具與該待加 工物件接觸的一加工位置，當該加工工具執行加工時，該非封閉式缺口環繞於該加工工具之周圍，且該共振桿及該待加工物件之一上表面的一間隙係用以保留該加工液。
8. 如申請專利範圍第7項所述之超音波輔助加工裝置，其中該共振桿內具有一加工液流道及一出液孔，該供液單元連通至該加工液流道。
9. 如申請專利範圍第8項所述之超音波輔助加工裝置，其中該出液孔是開設於該共振桿的自由端。
10. 如申請專利範圍第1項、第3項或第7項所述之超音波輔助加工裝置，其中該供液單元連通至一加工液噴頭。