TWI627005B - 電解加工裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電解加工裝置，其包含壓力箱體、蓋體、穩定板、導引件及電極件。壓力箱體具有頂面及腔室，其中頂面開設有開口並設置有限位部。蓋體蓋設於開口並受限位部限位以密封壓力箱體。穩定板與壓力箱體的頂面或蓋體相距預設距離。導引件貫穿穩定板以連接蓋體，並提供通往腔室的通道。電極件包含第一端及第二端，其中第一端受導引件導引而經由通道穿入腔室。當電極件在電解加工操作中加工腔室內的工件時，蓋體承受電解加工操作所產生的壓力，且穩定板在電解加工操作中穩定電極件及導引件。藉此，可保證工件的加工品質。

Description

電解加工裝置

本發明係關於一種電解加工裝置，且特別係關於一種藉由設置穩定板以在電解加工操作中穩定電極件的電解加工裝置。

現今對大面積且精密度高的加工工藝的需求已日益殷切。舉例而言，如半導體電子器件工業、光學工程、生醫科技、航空工業及汽車工業等，皆需精密度較高之器件。

傳統器械加工如車床或銑床，係通常以物理方式將不需要之部分於一物件表面移除，藉此形成所需形狀。惟，由於其僅能單點加工，且受限於其作動機制及設備先天限制，其所形成之形狀無法具平滑邊緣及複雜曲度；且因磨擦產生之高熱往往對物件造成破壞。再者，工件硬度往往極高，令加工過程非常耗時，且其亦無法形成具微米或奈米尺寸的形狀，因此已無法滿足如前述高精密度工業的需求。

基於前述，能同時進行精密及大面積之加工技術也相應蓬勃發展。電解加工(Electrochemical Machining，ECM)為精密加工技術之一種，其加工過程如第1圖所繪示。 於第1圖中，電極件102被帶動往工件101靠近，但不接觸工件101。此時，以電極件102為陰極(Cathode)，而工件101為陽極(Anode)，而二極與工件101間則充滿電解液103(Electrolyte)。當施以一偏壓後，電流經電解液103而流通至正、負極。基於電化學作用，陽極的工件101產生化學變化，並釋放出電子及離子而形成金屬-氫氧化物，從而令工件101之材料逐漸被移除。上述現象發生於電解液103中。隨著電極件102依循一定路徑持續作動，電解作用不斷形成於工件101表面，工件101之材料亦持續被移除，最終於工件101上形成所需的形狀。

上述電解加工之特點，在於：(a)適合用於習知難以加工之超高硬度材料，只要工件101為導電材料，無論任何硬度皆可加工。(b)電極未直接與工件101接觸，因此可使用易於加工成形的材質製造，對使用工具材質選擇的要求不高。(c)加工過程產生極少熱量，於工件101表面不會有應力殘留及高溫變質等問題。(d)適合處理具有複雜輪廓和形狀的工件101。

上述使用電解加工固然可提供較純機械式物理加工更多的優點，但在某些較高壓的加工環境下，若無法使電極件102在加工過程中穩定的話，將可能使得所產生的工件101的品質不佳。

舉例而言，現今存在一種將待加工的工件置於一壓力箱體中，再以穿入此壓力箱體的電極件來對工件加工的技術手段。在此技術手段中，由於壓力箱體內部的環境可能較為高壓，因此可能使得壓力箱體的外殼或上蓋因承受內部壓力而 出現形變的情況。在此情況下，若未另行設置穩定電極件的機構的話，則電極件的位置有可能隨著前述外殼或上蓋的形變而改變，因而影響電極件對工件的加工過程。

因此，對於本領域技術人員而言，如何設計一種可在電解加工過程中穩定電極件的機構，實為一項重要議題。

有鑑於此，本發明提供一種包含穩定板的電解加工裝置。前述穩定板與壓力箱體的蓋體相距一預設距離，因此在電解加工操作中可不受前述蓋體的形變所影響，進而在電解加工操作中穩定電極件。藉此，可保證工件的加工品質。

本發明提供一種電解加工裝置，其包含壓力箱體、蓋體、穩定板、導引件及電極件。壓力箱體具有一頂面及一腔室，其中頂面開設有一開口並設置有一限位部。蓋體蓋設於開口並受限位部限位以密封壓力箱體。穩定板與壓力箱體的頂面或蓋體相距一預設距離。導引件貫穿穩定板以連接蓋體，並提供通往腔室的一通道。電極件包含一第一端及一第二端，其中第一端受導引件導引而經由通道穿入腔室。當電極件在一電解加工操作中加工腔室內的一工件時，蓋體承受電解加工操作所產生的一壓力，且穩定板在電解加工操作中穩定電極件及導引件。

在本發明之一實施例中，前述電解加工裝置更包含一致動器，其中電極件的第二端樞接於致動器，且電極件的一位移受控於致動器。前述電解加工裝置更包含致動器導柱及 彈性件。致動器導柱立於穩定板上並貫穿致動器。彈性件套設於致動器導柱上並位於穩定板及致動器之間，其中彈性件用以提供致動器一彈性復位力。前述限位部包含固定塊及卡榫。固定塊為U形並具有兩端及一中間凹槽，其中固定塊的兩端固定於壓力箱體的頂面上，且中間凹槽的一軸向指向蓋體。卡榫可移動地貫穿中間凹槽，其中當卡榫朝向蓋體移動至一第一位置時，卡榫的一端對蓋體施壓以將蓋體限位於開口中，並且當卡榫遠離蓋體而移動至一第二位置時，卡榫不接觸蓋體以釋放蓋體。卡榫的另一端上設置有一凸出部，且電解加工裝置更包含定位柱及旋轉塊。定位柱設置於壓力箱體的一側壁上並對應固定塊。旋轉塊的一端可旋轉地設置於定位柱上，且旋轉塊的另一端開設有一斜向凹槽，其中當卡榫位於第一位置時，旋轉塊旋轉以將卡榫的凸出部限位於斜向凹槽中以將卡榫固定於第一位置。電解加工裝置可更包含複數個凸塊，其個別朝頂面的一法線方向凸出延伸，且各凸塊的高度大於固定塊的高度，其中前述凸塊協同提供一承載面，承載面與壓力箱體的頂面相距預設距離，並用以承載穩定板。電解加工裝置可更包含複數個連接柱，其個別依序貫穿穩定板、凸塊之一及壓力箱體，以將穩定板固定於承載面上。

本發明提出一種電解加工裝置，其包含壓力箱體、蓋體、穩定板、複數個導引件及複數個電極件。壓力箱體具有一頂面及一腔室，其中頂面開設有一開口並設置有複數個限位部。蓋體蓋設於開口並受前述限位部限位以密封壓力箱體。穩定板與壓力箱體的頂面或蓋體相距一預設距離。各導引 件貫穿穩定板以連接蓋體，並提供通往腔室的一通道。各電極件包含一第一端及一第二端，其中各電極件的第一端受各導引件導引而經由對應的通道穿入腔室。當前述電極件在一電解加工操作中加工腔室內的一工件時，蓋體承受電解加工操作所產生的一壓力而形變，且穩定板在電解加工操作中穩定前述電極件及前述導引件，其中蓋體在電解加工操作中朝穩定板形變的一高度小於預設距離。

在本發明之一實施例中，前述電解加工裝置更包含一致動器，其中各電極件的第二端樞接於致動器，且各電極件的一位移受控於致動器。前述電解加工裝置，更包含複數個致動器導柱及複數個彈性件。各致動器導柱立於穩定板上並貫穿致動器。前述彈性件個別套設於前述致動器導柱上並位於穩定板及致動器之間，其中各彈性件用以提供致動器一彈性復位力。各限位部包含固定塊及卡榫。固定塊為U形並具有兩端及一中間凹槽，其中固定塊的兩端固定於壓力箱體的頂面上，且中間凹槽的一軸向指向蓋體。卡榫可移動地貫穿中間凹槽，其中當卡榫朝向蓋體移動至一第一位置時，卡榫的一端對蓋體施壓以將蓋體限位於開口中，並且當卡榫遠離蓋體而移動至一第二位置時，卡榫不接觸蓋體以釋放蓋體。卡榫的另一端上設置有一凸出部，且電解加工裝置更包含複數個定位柱及複數個旋轉塊。前述定位柱個別設置於壓力箱體的一側壁上並對應各限位部的固定塊。各旋轉塊的一端可旋轉地設置於定位柱之一上，且各旋轉塊的另一端開設有一斜向凹槽，其中當前述限位部之一的卡榫位於第一位置時，對應的旋轉塊旋轉以將卡榫的 凸出部限位於斜向凹槽中以將卡榫固定於第一位置。電解加工裝置可更包含複數個凸塊，其個別朝頂面的一法線方向凸出延伸，且各凸塊的高度大於各固定塊的高度，其中前述凸塊協同提供一承載面，承載面與壓力箱體的頂面相距預設距離，並用以承載穩定板。電解加工裝置可更包含複數個連接柱，其個別依序貫穿穩定板、凸塊之一及壓力箱體，以將穩定板固定於承載面上。

101‧‧‧工件

102‧‧‧電極件

103‧‧‧電解液

200‧‧‧電解加工裝置

218b1‧‧‧凸出部

218c‧‧‧定位柱

218d‧‧‧旋轉塊

218d1‧‧‧斜向凹槽

210‧‧‧壓力箱體

211‧‧‧側壁

212‧‧‧頂面

213‧‧‧凸塊

214‧‧‧腔室

216‧‧‧開口

218‧‧‧限位部

218a‧‧‧固定塊

218a1‧‧‧端

218a2‧‧‧端

218a3‧‧‧中間凹槽

218b‧‧‧卡榫

220‧‧‧蓋體

230‧‧‧穩定板

240‧‧‧導引件

242‧‧‧通道

250‧‧‧電極件

260‧‧‧工件

270‧‧‧連接柱

280‧‧‧致動器

285‧‧‧承載平台

290‧‧‧致動器導柱

295‧‧‧彈性件

DD‧‧‧預設距離

第1圖係繪示一習知電解加工過程示意圖。

第2圖是本發明之一實施例的電解加工裝置剖視圖。

第3圖是電解加工裝置的局部透視圖。

第4圖是電解加工裝置的部分示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，這些實務上的細節不應該用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。

請參照第2圖、第3圖及第4圖，其中第2圖是本發 明之一實施例的電解加工裝置200剖視圖，第3圖是電解加工裝置200的局部透視圖，而第4圖是電解加工裝置200的部分示意圖。如第2圖、第3圖及第4圖所示，電解加工裝置200包含壓力箱體210、蓋體220、穩定板230、複數個導引件240及複數個電極件250。壓力箱體210具有頂面212及腔室214，其中頂面212開設有開口216並設置有複數個限位部218。在一實施例中，腔室214中可填充有流動於工件260及電極件250之間的電解液(未繪示)，以便在工件260及電極件250之間產生電化學反應。

蓋體220蓋設於開口216並受限位部218限位以密封壓力箱體210。在本實施例中，蓋體220例如可在承受來自腔室214內部的壓力(下稱內部壓力)時形變，而限位部218可用以避免蓋體220因承受前述內部壓力而彈開。前述內部壓力例如是由電解液在電解加工操作的過程中所產生的液壓，但本發明可不限於此。

限位部218的細節可參照第4圖，其中第4圖省略了例如穩定板230、導引件240及電極件250等元件，以使壓力箱體210的相關結構更為清楚，但並非用以限定本發明。如第4圖所示，各限位部218可包含固定塊218a及卡榫218b。固定塊218a可為U形並具有兩端218a1、218a2及中間凹槽218a3，其中固定塊218a的兩端218a1、218a2固定於壓力箱體210的頂面212上，且中間凹槽218a3的一軸向指向蓋體220。

卡榫218b可移動地貫穿中間凹槽218a3，其中當卡榫218b朝向蓋體220移動至第4圖所示的第一位置時，卡榫 218b的一端對蓋體220施壓以將蓋體220限位於開口216中。並且，當卡榫218b遠離蓋體220而移動至第二位置時，卡榫218b不接觸蓋體220以釋放蓋體220。

在本實施例中，卡榫218b的另一端上可設置有凸出部218b1，且電解加工裝置200可更包含複數個定位柱218c及複數個旋轉塊218d。前述定位柱218c個別設置於壓力箱體210的側壁211上並對應各限位部218的固定塊218a。旋轉塊218d的一端可旋轉地設置於定位柱218c上，且旋轉塊218d的另一端可開設有斜向凹槽218d1。當限位部218的卡榫218b位於第一位置時，對應的旋轉塊218d可旋轉以將卡榫218b的凸出部218b1限位於斜向凹槽218d1中，以將卡榫218b固定於第一位置，如第4圖所示。

相反地，當使用者欲自開口216移除蓋體220時，可將旋轉塊218d旋轉以將卡榫218b的凸出部218b1從斜向凹槽218d1釋放。之後，可將卡榫218b往遠離蓋體220的方向拉出，從而使卡榫218b不接觸蓋體220以釋放蓋體220，但本發明可不限於此。

如第4圖所示，壓力箱體210的頂面212上可設置有複數個凸塊213，其個別朝頂面212的法線方向凸出延伸。前述各凸塊213的高度可大於固定塊218a的高度，且各凸塊213可協同提供一承載面，而此承載面可與壓力箱體210的頂面212相距一預設距離DD。在此情況下，穩定板230可置於前述承載面上，使得穩定板230與壓力箱體210的頂面212相距預設距離DD。

應了解的是，雖然第4圖所示的蓋體220與頂面212切齊，但在其他實施例中，蓋體220亦可變化為略高於或略低於頂面212的態樣。在此情況下，設計者可將穩定板230調整為與蓋體220相距預設距離DD的態樣，但本發明可不限於此。

此外，為使穩定板230更為穩定地置於前述承載面上，電解加工裝置200可更包含複數個連接柱270，其個別依序貫穿穩定板230、凸塊213及壓力箱體210，以將穩定板230穩固地固定於前述承載面上。

在不同的實施例中，設計者可依經驗調整凸塊213的高度，以對應地將預設距離DD調整為足夠大的值，進而避免蓋體220因承受前述內部壓力而形變時接觸到穩定板230。從另一觀點而言，設計者也可在預設距離DD固定之後，藉由調控前述內部壓力而使蓋體220在電解加工操作中朝穩定板230形變的一高度小於預設距離DD，但本發明可不限於此。

如第2圖及第3圖所示，各導引件240貫穿穩定板230以連接蓋體220，並提供通往腔室214的一通道242。各電極件250包含第一端及第二端，其中各電極件250的第一端受各導引件240導引而經由對應的通道242穿入腔室214。

當電極件250在電解加工操作中加工腔室214內的工件260時，蓋體220承受電解加工操作所產生的一壓力(例如，前述內部壓力)，且穩定板230在電解加工操作中穩定電極件250及導引件240。如先前所提及的，由於蓋體220可能因承受前述內部壓力而形變，而在穩定板230與頂面212相距預 設距離DD的情況下，蓋體220的形變即不會因觸及穩定板230而影響電極件250及導引件240。藉此，電極件250及導引件240可正常地運作以對工件260進行加工，從而避免影響工件260的品質。

如第2圖所示，電解加工裝置200可更包含致動器280，其中各電極件250的第二端可樞接於致動器280，且各電極件250的一位移可受控於致動器280。以第2圖為例，致動器280可向下移動以對應地將電極件250推入壓力箱體210內，從而依需求對工件260進行電解加工操作。亦即，電極件250可通電並逐漸接近(但不接觸)工件260，使得工件260表面產生電化學變化而產生如金屬-氫氧化物之物質，而令工件260的表面材料逐漸被移除，形成所需形狀。各個電極件250的移動路徑可依其個別樞轉於致動器280上的情形而有所不同，以便達到更為複雜的加工效果。此外，當工件260的位置或角度需要調整時，致動器280可向上移動以對應地將電極件250自壓力箱體210抽出。

電解加工裝置200可更包含複數個致動器導柱290及複數個彈性件295。各致動器導柱290立於穩定板230上並貫穿致動器280。前述彈性件295個別套設於前述致動器導柱290上並位於穩定板230及致動器280之間，其中各彈性件295用以提供致動器280一彈性復位力。藉此，可令致動器280更易於將電極件250自壓力箱體210抽出。另一方面，彈性件295也可使致動器280將電極件250推入壓力箱體210內的操作更為和緩，從而降低電極件250在被推入壓力箱體210的過程 中不慎破壞工件260的機率。

在一實施例中，工件260在壓力箱體210中的位置或角度可由承載工件260的承載平台285所控制。舉例而言，在電極件250被抽出壓力箱體210之後，承載平台285例如可水平地旋轉工件260或是垂直地移動工件260，以便於電極件250接續地對所欲加工的工件260部位進行加工，但本發明可不限於此。

綜上所述，本發明提出一種包含穩定板的電解加工裝置。由於前述穩定板與壓力箱體的頂面或蓋體相距一預設距離，因此在電解加工操作中可不受蓋體的形變所影響。亦即，蓋體的形變不會觸及穩定板而影響電極件及導引件的位置或角度。藉此，電極件可正常地運作以對工件進行加工，從而能夠保證工件的品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (14)

1. 一種電解加工裝置，包含：一壓力箱體，其具有一頂面及一腔室，其中該頂面開設有一開口並設置有一限位部；一蓋體，蓋設於該開口並受該限位部限位以密封該壓力箱體；一穩定板，其與該壓力箱體的該頂面或該蓋體相距一預設距離；一導引件，其貫穿該穩定板以連接該蓋體，並提供通往該腔室的一通道；以及一電極件，其包含一第一端及一第二端，其中該第一端受該導引件導引而經由該通道穿入該腔室；其中，當該電極件在一電解加工操作中加工該腔室內的一工件時，該蓋體承受該電解加工操作所產生的一壓力而形變，該蓋體在該電解加工操作中朝該穩定板形變的一高度小於該預設距離，令該蓋體產生形變後不接觸該穩定板，且該穩定板在該蓋體形變過程中穩定該電極件及該導引件。
2. 如申請專利範圍第1項之電解加工裝置，更包含一致動器，其中該電極件的該第二端樞接於該致動器，且該電極件的一位移受控於該致動器。
3. 如申請專利範圍第2項之電解加工裝置，更包含：一致動器導柱，其立於該穩定板上並貫穿該致動器；以 及一彈性件，其套設於該致動器導柱上並位於該穩定板及該致動器之間，其中該彈性件用以提供該致動器一彈性復位力。
4. 如申請專利範圍第1項之電解加工裝置，其中該限位部包含：一固定塊，其為U形並具有兩端及一中間凹槽，其中該固定塊的該兩端固定於該壓力箱體的該頂面上，且該中間凹槽的一軸向指向該蓋體；以及一卡榫，可移動地貫穿該中間凹槽，其中當該卡榫朝向該蓋體移動至一第一位置時，該卡榫的一端對該蓋體施壓以將該蓋體限位於該開口中，並且當該卡榫遠離該蓋體而移動至一第二位置時，該卡榫不接觸該蓋體以釋放該蓋體。
5. 如申請專利範圍第4項之電解加工裝置，其中該卡榫的另一端上設置有一凸出部，且該電解加工裝置更包含：一定位柱，其設置於該壓力箱體的一側壁上並對應該固定塊；以及一旋轉塊，其一端可旋轉地設置於該定位柱上，且該旋轉塊的另一端開設有一斜向凹槽，其中當該卡榫位於該第一位置時，該旋轉塊旋轉以將該卡榫的該凸出部限位於該斜向凹槽中以將該卡榫固定於該第一位置。
6. 如申請專利範圍第4項之電解加工裝置，更包含複數個凸塊，其個別朝該頂面的一法線方向凸出延伸，且各該凸塊的高度大於該固定塊的高度，其中該些凸塊協同提供一承載面，該承載面與該壓力箱體的該頂面相距該預設距離，並用以承載該穩定板。
7. 如申請專利範圍第6項之電解加工裝置，更包含複數個連接柱，其個別依序貫穿該穩定板、該凸塊之一及該壓力箱體，以將該穩定板固定於該承載面上。
8. 一種電解加工裝置，包含：一壓力箱體，其具有一頂面及一腔室，其中該頂面開設有一開口並設置有複數個限位部；一蓋體，蓋設於該開口並受該些限位部限位以密封該壓力箱體；一穩定板，其與該壓力箱體的該頂面或該蓋體相距一預設距離；複數個導引件，各該導引件貫穿該穩定板以連接該蓋體，並提供通往該腔室的一通道；以及複數個電極件，各該電極件包含一第一端及一第二端，其中各該電極件的該第一端受各該導引件導引而經由對應的該通道穿入該腔室；其中，當該些電極件在一電解加工操作中加工該腔室內的一工件時，該蓋體承受該電解加工操作所產生的一壓力而形變，且該穩定板在該蓋體形變過程中穩定該些電極件及該 些導引件，其中該蓋體在該電解加工操作中朝該穩定板形變的一高度小於該預設距離，令該蓋體產生形變後不接觸該穩定板。
9. 如申請專利範圍第8項之電解加工裝置，更包含一致動器，其中各該電極件的該第二端樞接於該致動器，且各該電極件的一位移受控於該致動器。
10. 如申請專利範圍第9項之電解加工裝置，更包含：複數個致動器導柱，各該致動器導柱立於該穩定板上並貫穿該致動器；以及複數個彈性件，個別套設於該些致動器導柱上並位於該穩定板及該致動器之間，其中各該彈性件用以提供該致動器一彈性復位力。
11. 如申請專利範圍第8項之電解加工裝置，其中各該限位部包含：一固定塊，其為U形並具有兩端及一中間凹槽，其中該固定塊的該兩端固定於該壓力箱體的該頂面上，且該中間凹槽的一軸向指向該蓋體；以及一卡榫，可移動地貫穿該中間凹槽，其中當該卡榫朝向該蓋體移動至一第一位置時，該卡榫的一端對該蓋體施壓以將該蓋體限位於該開口中，並且當該卡榫遠離該蓋體而移動至一第二位置時，該卡榫不接觸該蓋體以釋放該蓋體。
12. 如申請專利範圍第11項之電解加工裝置，其中該卡榫的另一端上設置有一凸出部，且該電解加工裝置更包含：複數個定位柱，其個別設置於該壓力箱體的一側壁上並對應各該限位部的該固定塊；以及複數個旋轉塊，各該旋轉塊的一端可旋轉地設置於該定位柱之一上，且各該旋轉塊的另一端開設有一斜向凹槽，其中當該些限位部之一的該卡榫位於該第一位置時，對應的該旋轉塊旋轉以將該卡榫的該凸出部限位於該斜向凹槽中以將該卡榫固定於該第一位置。
13. 如申請專利範圍第11項之電解加工裝置，更包含複數個凸塊，其個別朝該頂面的一法線方向凸出延伸，且各該凸塊的高度大於各該固定塊的高度，其中該些凸塊協同提供一承載面，該承載面與該壓力箱體的該頂面相距該預設距離，並用以承載該穩定板。
14. 如申請專利範圍第13項之電解加工裝置，更包含複數個連接柱，其個別依序貫穿該穩定板、該凸塊之一及該壓力箱體，以將該穩定板固定於該承載面上。