TWI615237B - 多站式磨料流動拋光加工裝置 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種多站式磨料流動拋光加工裝置，其包含一磨料流動驅動模組、一多站式拋光模組、一垂直位移模組及一水平位移模組。多站式拋光模組連接磨料流動驅動模組，垂直位移模組及水平位移模組帶動多站式拋光模組作垂直位移及水平位移，磨料流動驅動模組驅動一磨料進入多站式拋光模組，多站式拋光模組分段地對至少一工件進行拋光，如此可降低拋光治具的複雜度，也適用於各種形狀之工件。

Description

多站式磨料流動拋光加工裝置 【0001】

本發明係有關於一種拋光加工裝置，尤指一種多站式磨料流動拋光加工裝置。

【0002】

對工件進行拋光之方式通常包含物理拋光、化學拋光、電解拋光或液體拋光，使工件粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面。粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面。

【0003】

磨料流動加工（Abrasive Flow Machining，AFM）是一種對工件表面進行拋光處理之加工方式，其藉由具有磨粒之半固態柔軟之黏彈性磨料在工件表面流動，磨料在工件表面進行相對運動時係會被施壓，被施壓之黏彈性磨料的磨粒即會對工件表面進行微量去除，進而對工件之表面進行連續拋光加工，達成工件表面拋光效果。目前磨料流動加工裝置僅使用一拋光治具對一工件進行拋光加工，因此在拋光工件上有諸多限制。

【0004】

本發明之目的，在於提供一種多站式磨料流動拋光加工裝置，其可降低拋光治具之複雜度，並可減少換模之次數，有效降低製模成本，並提升加工精度及均勻性。

【0005】

本發明提供一種多站式磨料流動拋光加工裝置，其包含：一磨料流動驅動模組；一多站式拋光模組，其連接該磨料流動驅動模組，並具有複數上模單元及複數下模單元；一垂直位移模組，其連動該些上模單元或該些下模單元作垂直位移；以及一水平位移模組，其連動該些上模單元或該些下模單元作水平位移。

1‧‧‧多站式磨料流動拋光加工裝置
10‧‧‧磨料流動驅動模組
101‧‧‧磨料缸
1011‧‧‧穿孔
102‧‧‧推料桿
11‧‧‧多站式拋光模組
111‧‧‧上模座
1111‧‧‧連通孔
112‧‧‧上模單元
1121‧‧‧上模套
1122‧‧‧分段拋光治具
1123‧‧‧孔洞
1124‧‧‧第一圓柱體
1125‧‧‧第二圓柱體
1126‧‧‧螺旋溝槽
113‧‧‧下模單元
1131‧‧‧下模套
1132‧‧‧孔洞
114‧‧‧下模座
1141‧‧‧連通孔
1142‧‧‧滑軌
12‧‧‧垂直位移模組
13‧‧‧水平位移模組
131‧‧‧轉盤
1311‧‧‧孔洞
132‧‧‧致動器
133‧‧‧軌道
2‧‧‧工件
22‧‧‧第一拋光部位
221‧‧‧第一凹槽
23‧‧‧第二拋光部位
231‧‧‧第二凹槽
3‧‧‧磨料

【0006】

第一圖：其為多站式磨料流動拋光加工裝置之第一實施例之示意圖；
第二圖：其為多站式磨料流動拋光加工裝置之第一實施例之多站式拋光模組之示意圖；
第三A圖至第三E圖：其為多站式磨料流動拋光加工裝置之第一實施例之使用狀態圖；
第四圖：其為多站式磨料流動拋光加工裝置之第二實施例之使用狀態圖；
第五圖：其為多站式磨料流動拋光加工裝置之第三實施例之示意圖；
第六圖：其為多站式磨料流動拋光加工裝置之第四實施例之示意圖；以及
第七圖：其為多站式磨料流動拋光加工裝置之第五實施例之示意圖。

【0007】

為使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：

【0008】

請參閱第一圖，揭示多站式磨料流動拋光加工裝置1之第一實施例之示意圖；如圖所示，本實施例之多站式磨料流動拋光加工裝置1包含一磨料流動驅動模組10、一多站式拋光模組11、一垂直位移模組12及一水平位移模組13。磨料流動驅動模組10具有二磨料缸101及二推料桿102，二磨料缸101分別設置於一加工機台之一上機座(圖中未示)及一下機座(圖中未示)，並分別容置一磨料。二推料桿102分別設置於二磨料缸101，並推動二磨料缸101內之磨料。二推料桿102可以油壓或氣壓或螺桿等方式驅動，並於對應之磨料缸101內作上下往復運動。

【0009】

多站式拋光模組11連接磨料流動驅動模組10，即位於二磨料缸101之間。請一併參閱第二圖，揭示多站式磨料流動拋光加工裝置1之第一實施例之多站式拋光模組11之示意圖；如圖所示，多站式拋光模組11包含一上模座111、複數上模單元112、複數下模單元113及一下模座114。上模座111設置在位於上機座之磨料缸101的底部(如第一圖所示)，該些上模單元112分隔設置於上模座111。每一上模單元112具有一上模套1121，每一上模套1121可設置一分段拋光治具1122。復參閱第一圖，磨料缸101之底部具有一穿孔1011，對應穿孔1011之上模座111具有複數連通孔1111，如第二圖所示，然上模套1121具有複數孔洞1123，該些孔洞1123對應該些連通孔1111，如此使磨料缸101、上模座111與每一上模單元112之上模套1121相互連通。

【0010】

本實施例可設有二個下模單元113，每一下模單元113包含一下模套1131，其設置於下模座114，下模座114設置於位於下機座之磨料缸101的頂部(如第一圖所示)，其中位於下機座之磨料缸101的頂部具有一穿孔1011，下模座114具有二連通孔1141，二連通孔1141對應穿孔1011，每一下模套1131設有一孔洞1132，二孔洞1132對應二連通孔1141，以使位於下機座之磨料缸101、下模座114與每一下模單元113之下模套1131相連通。本實施例之二下模單元113之一者的下模套1131供一工件2設置。

【0011】

上述每一上模單元112設有分段拋光治具1122，每一上模單元112之分段拋光治具1122的大小形狀係依據工件2之形狀尺寸及工件2欲進行拋光加工的部位之形狀尺寸設計。分段拋光治具1122用於控制磨料通過工件2之通道(分段拋光治具1122與工件2間之間隙)的大小，即控制通道的截面積，磨料通過工件2之表面的通道小，則磨料經過工件2之表面進行相對運動時，磨料即會受壓而對工件2之表面進行拋光，同時也加快磨料之流速，進而加快工件2之表面材料的去除作用。因此，控制分段拋光治具1122之形狀尺寸，即可控制分段拋光治具1122之表面與工件2之表面間的間隙，兩者間隙小即可對工件2之表面進行拋光，所以該些分段拋治具1122會對應工件2之不同拋光部位而設計。

【0012】

舉例說明，本實施例之工件2可分成一第一拋光部位22及一第二拋光部位23，第一拋光部位22具有一第一凹槽221，第二拋光部位23位於第一拋光部位22之上方，並具有直徑大於第一凹槽221之直徑的一第二凹槽231。然本實施例具有二個上模單元112，二上模單元112分別具有一分段拋光治具1122，圖中排列於左側之分段拋光治具1122預設為對第一拋光部位22進行拋光加工，其包含一第一圓柱體1124及一第二圓柱體1125，第一圓柱體1124位於第二拋光部位23，第二圓柱體1125連接第一圓柱體1124之下方，並位於第一拋光部位22內，第一圓柱體1124之直徑較第二圓柱體1125之直徑大。第一圓柱體1124用於連接第二圓柱體1125及上模套1121，使第二圓柱體1125可固定於上模套1121，由於此分段拋光治具1122主要是針對第一拋光部位22進行拋光加工，所以第一圓柱體1124未對第二拋光部位23進行拋光加工，如此第一圓柱體1124之表面與第二拋光部位23之表面間之間隙較大。第二圓柱體1125用於對第一拋光部位22進行拋光加工，所以第二圓柱體1125之表面與第一拋光部位22之表面間之間隙較小。

【0013】

如第二圖所示，圖中排列於右側之分段拋光治具1122預設為欲對第二拋光部位23進行拋光加工，所以位於右側之分段拋光治具1122為一圓柱體，相對於第二拋光部位23，並未延伸至第一拋光部位22，此分段拋光治具1122之表面與第二拋光部位23之表面的間隙較小(如第三E圖所示)。如此可知，每一分段拋光治具1122之表面與工件2之表面間之間隙大小均不相同。

【0014】

本實施例之垂直位移模組12及水平位移模組13可分別設置於上機座或下機座，換句話說，可分別帶動該些上模單元112或下模單元113作垂直位移或/及水平位移。再回至第一圖，於本實施例中，垂直位移模組12設置於上機座，以帶動該些上模單元112相對該些下模單元113作垂直位移。因垂直位移模組12設置於上機座，所以同時也帶動上模座111及位於上機座之磨料缸101作垂直位移。水平位移模組13設置於下機座，以帶動該些下模單元113相對該些上模單元112作水平位移，於此之水平位移可為直線移動或旋轉。同樣地，水平位移模組13設置於下機座，可使下模座114作水平位移。下述會再說明水平位移模組13之結構，於此不詳述。

【0015】

上述已說明多站式磨料流動拋光加工裝置1之結構，於下述開始說明多站式磨料流動拋光加工裝置1之加工方式，請一併參閱第三A至三E圖，揭示多站式磨料流動拋光加工裝置之第一實施例之使用狀態圖；如第三A圖所示，先將二磨料缸101內填滿磨料3，並藉由垂直位移模組12帶動該些上模單元112相對該些下模單元113往下移動，使該些上模單元112閉合於對應之下模單元113，如第三A圖所示，位於左側之分段拋光治具1122先置入下模單元113之工件2的第一拋光部位22內。接著如第三B圖所示，位於上機座之磨料缸101內的推料桿102推壓磨料缸101內之磨料3進入上模套1121，磨料3沿著分段拋光治具1122與第二拋光部位23間之間隙及分段拋光治具1122與第一拋光部位22間之間隙流動。然分段拋光治具1122與第一拋光部位22間之間隙較小，以使流動於分段拋光治具1122與第一拋光部位22間之間隙的磨料3對第一拋光部位22之表面進行拋光加工。隨著位於上機座之磨料缸101內的推料桿102持續推壓，流經第一拋光部位22之磨料流入位於下機座之磨料缸101。

【0016】

待位於上機座之磨料缸101內推抵磨料3之推料桿102達預定位置後，如第三C圖所示，位於下機座之磨料缸101內的推料桿102開始推壓磨料缸101內之磨料3進入下模套1131，磨料3流至分段拋光治具1122與第一拋光部位22間之間隙，分段拋光治具1122即會迫使磨料3可對第一拋光部位22進行拋光加工。接著磨料3受擠壓而流至分段拋光治具1122與第二拋光部位23間之間隙，最後磨料3再流入上機座之磨料缸101。然後不斷地反覆上述動作，直到第一拋光部位22完成拋光加工。

【0017】

待第一拋光部位22完成拋光加工後，如第三D圖所示，垂直位移模組12帶動該些上模單元112相對該些下模單元113向上移動，即分離上模單元112與下模單元113，以分離分段拋光治具1122與工件2。接著水平位移模組13以移動或旋轉方式帶動該些下模單元113相對該些上模單元112作水平位移，於此實施例中，水平位移模組13帶動該些下模單元113作水平位移，使原位於左側之下模單元113對應位於右側之上模單元112，原位於右側之下模單元113對應位於左側之上模單元112。完成上述定位過程後，如第三E圖所示，垂直位移模組12帶動該些上模單元112相對該些下模單元113向下運動，位於右側之分段拋光治具1122進入下模單元113之工件2的第二拋光部位23。然後通入磨料3至分段拋光治具1122與第二拋光部位23間之間隙，分段拋光治具1122迫使磨料3對第二拋光部位23進行拋光加工，其中磨料3之驅動及流動方式已於上述揭露，於此不再贅述。

【0018】

上述另一未容置工件2之下模單元113與位於上機座之磨料缸101、上模座111、對應之上模單元112、下模座114及位於下機座之磨料缸101相互連通，因此當二磨料缸101內的二推料桿102作上下往復運動時，磨料3還是會流入未容置工件2之下模單元113，並流動於位於上機座之磨料缸101、上模座111、未容置工件2之下模單元113對應之上模單元112、未容置工件2之下模單元113、下模座114及位於下機座之磨料缸101，如第三C圖所示。

【0019】

另參閱第四圖，未容置工件2之下模套1131的底部也可作成封閉的，以阻斷下模單元113與位於下機座之磨料缸101之連通，所以磨料3填滿下模單元113及與其連通之上模單元112，並不會影響整體之運作。

【0020】

由上述可知，多站式磨料流動拋光加工裝置1藉由該些分段拋光治具1122依序對工件2之各拋光部位進行拋光加工，如此可以簡化拋光治具之設計，可降低治具之製造成本，也可增加拋光加工之精度。

【0021】

請參閱第五圖，揭示多站式磨料流動拋光加工裝置之第三實施例之示意圖；如圖所示，上述多站式磨料流動拋光加工裝置僅使用二下模單元113之一者。本實施例之多站式磨料流動拋光加工裝置之二下模單元113分別設置一工件2，二上模單元112可同時對應二下模單元113之工件2，以進行拋光加工。舉例說明，位於左側之分段拋光治具1122可對位於左側之下模單元113之工件2的第一拋光部位22，以進行拋光加工，位於右側之分段拋光治具1122可對位於右側之下模單元113之工件2的第二拋光部位23，以進行拋光加工。

【0022】

當完成上述拋光加工時，水平位移模組13帶動該二下模單元113相對二上模單元112轉動，使位於左側之分段拋光治具1122可對原位於右側之下模單元113之工件2的第一拋光部位22進行拋光加工，位於右側之分段拋光治具1122可對原位於左側之下模單元113之工件2的第二拋光部23進行拋光加工。由上述可知，多站式磨料流動拋光加工裝置可同時對多個工件2進行拋光加工，如此可提升拋光加工之速率。

【0023】

上述說明水平位移模組13帶動二下模單元113相對二上模單元112轉動，水平位移模組13包含一轉盤131，轉盤131設置於磨料缸101與下模座114之間，轉盤131具有複數孔洞1311，並分別對應磨料缸101之穿孔1011，下模座114之該些連通孔1141，使磨料缸101、下模座114與下模套1131保持連通。欲改變二下模單元113之位置時，可以手動方式轉動轉盤131，轉盤131可帶動二下模單元113轉動，以改變二下模單元113之位置。當然水平位移模組13更包含一致動器132，致動器132可為一馬達，並連接轉盤131，以驅動轉盤131轉動。然本實施例之下模單元113的數量可為二個以上，並呈環狀排列，該些上模單元112對應該些下模單元113，其亦呈環狀排列。此外，本發明之上模單元112之數量會依據工件2欲進行拋光加工之部位的複雜度而決定，複雜度高之加工部位可分多段進行拋光加工，如此上模單元112之數量即會增加。

【0024】

請參閱第六圖，揭示多站式磨料流動拋光加工裝置之第四實施例之示意圖；如圖所示，上述實施例之該些上模單元112及該些下模單元113分別為環狀排列並相互對應，而本實施例之該些上模單元112及該些下模單元113分別為直線排列，該些上模單元122對應該些下模單元113之相鄰二者，而水平位移模組13帶動該些下模單元113相對該些上模單元112作直線移動。所以水平位移模組13包含一軌道133，其設置於下模座114與磨料缸101之間，下模座114之底部具有一滑軌1142，滑軌1142設置於軌道133，使下模座114可沿著軌道133作直線移動，以帶動該些下模單元113作直線移動。上述驅動滑軌1142滑動於軌道133可採人工推動或利用致動器驅動。

【0025】

請參閱第七圖，揭示多站式磨料流動拋光加工裝置之第五實施例之示意圖；如圖所示，上述位於左側之分段拋光治具1122的表面為光滑平面，本實施例之位於左側之分段拋光治具1122之第二圓柱體1125之表面設有一螺旋溝槽1126。當此分段拋光治具1122對工件2進行拋光加工時，磨料3流經第二圓柱體1125與第二拋光部位23間之間隙時，第二圓柱體1125之表面的螺旋溝槽1126可改變磨料3之流場，以改變磨料之拋光路徑，進而可增加磨料3對拋光部位之表面研磨面積與研磨切削力，磨料作用於工件2之研磨切削力的方向有縱向方向、螺旋溝槽1126之切線方向與法線方向，並可改變拋光部位之表面粗糙度與均勻性，即提升工件之表面品質，同時也提升拋工速率。上述螺旋溝槽1126也可佈滿整個分段拋光治具1122之表面。此外，另一分段拋光治具1122之表面也可設有螺旋溝槽1126。

【0026】

綜上所述，本發明揭示一種多站式磨料流動拋光加工裝置，其可分段地對工件進行拋光加工，可有效降低拋光治具的複雜度，進而可降低拋光治具之製造成本。然多站式磨料流動拋光加工裝置可同時對多個工件進行拋光加工，可有效提升拋光效率。此外，分段拋光治具可設有螺紋溝槽而可改變磨料之流場，進而可提升拋光部位之表面品質，也能可再提升整體之拋光效率。另外，多站式磨料流動拋光加工裝置可減少換模，而可簡化拋光加工製程，以可省時。

【0027】

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，故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‧‧‧多站式磨料流動拋光加工裝置

10‧‧‧磨料流動驅動模組

101‧‧‧磨料缸

1011‧‧‧穿孔

102‧‧‧推料桿

11‧‧‧多站式拋光模組

12‧‧‧垂直位移模組

13‧‧‧水平位移模組

Claims (9)

1. 一種多站式磨料流動拋光加工裝置，其包含：一磨料流動驅動模組；一多站式拋光模組，其連接該磨料流動驅動模組，並具有複數上模單元及複數下模單元，每一該上模單元更包含一分段拋光治具；一垂直位移模組，其連動該些上模單元或該些下模單元作垂直位移；以及一水平位移模組，其連動該些上模單元或該些下模單元作水平位移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中該些分段拋光治具之至少一之一表面具有一螺旋溝槽。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中該多站式拋光模組更包含：一上模座，其設置該些上模單元；以及一下模座，其對應該上模座設置，並設置該些下模單元。
4. 如申請專利範圍第3項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中每一該上模單元包含：一上模套，其設置於該上模座，並設置該分段拋光治具。
5. 如申請專利範圍第3項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中每一該下模單元包含：一下模套，其設置於該下模座。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中該些下模套之至少一者的底部為封閉。
7. 如申請專利範圍第5項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中該些下模套之至少一者容置一工件，該分段拋 光治具與該工件之表面間之間隙不同。
8. 如申請專利範圍第1項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中該些上模單元係呈環狀排列或線性排列，該些下模單元分別對應該些上模單元，該些下模單元係呈環狀排列或直線排列。
9. 如申請專利範圍第1項所述之多站式磨料流動拋光加工裝置，其中該磨料流動驅動模組係包含：二磨料缸，其分別與該些上模單元及該些下模單元連通，並分別容置一磨料；以及二推料桿，其分別設置於該二磨料缸。