TWI719364B - 製造錐狀物之電化學加工方法及其加工設備 - Google Patents

Abstract

本發明為關於一種製造錐狀物之電化學加工方法及其加工設備，其驅使至少一導體柱狀物與一電極進行相對迴轉運動，並利用導體柱狀物先對電極進行電化學加工，以形成至少一孔洞於電極上，再利用電極上之孔洞的周緣對導體柱狀物進行電化學加工，使得導體柱狀物之一端部形成錐狀。

Description

製造錐狀物之電化學加工方法及其加工設備

本發明係有關於一種電化學加工方法及其加工設備，尤指一種製造錐狀物之電化學加工方法及其加工設備。

一般錐狀物，例如探針，是由加工高硬質材料所形成，早期利用傳統機械加工對高硬質材料進行加工而形成錐狀物，即利用機械力切削加工高硬質材料，然而機械力不利於工件形成錐狀，且成型之錐狀物的表面較為粗糙。另外，利用機械力難成形錐狀物較為脆弱之尖部，尖部容易發生斷裂的情形。

為了解決傳統機械加工的不足，現今遂發展出利用電化學加工（Electrochemical Machining，ECM）對高硬質材料進行加工而形成錐狀物，雖然運用電化學加工可以解決上述問題，但對工件進行電化學加工之過程中會產生加工生成物，此加工生成物會沉積於工件之端部，而阻礙電化學加工對工件成形錐狀。

本發明之一目的，在於提供一種製造錐狀物之電化學加工方法及其加工設備，其於加工程過中，驅使導體柱狀物與電極進行相對迴轉運動，而擾動電解液，以可帶離加工生成物，而可避免加工生成物沉積於導體柱狀物之端部，如此即可利於加工導體柱狀物形成錐狀物。

本發明揭示一種製造錐狀物之電化學加工方法，其先驅使至少一導體柱狀物與一電極進行相對迴轉運動；然後驅使導體柱狀物與電極進行相對接近運動；接續驅使導體柱狀物對電極進行一電化學加工，以形成至少一孔洞於電極上；接著驅使導體柱狀物與電極進行相對遠離運動，於導體柱狀物與電極進行相對遠離運動之過程，驅使電極之孔洞的周緣對導體柱狀物進行電化學加工，使得導體柱狀物之一端部形成錐狀。

本發明揭示一種製造錐狀物之電化學加工設備，其包含一基座、一直線運動機構與一迴轉運動機構。直線運動機構設置於基座上，迴轉運動機構連接直線運動機構，並帶動至少一導體柱狀物或一電極，而驅使導體柱狀物與電極進行相對迴轉運動。

為使　貴審查委員對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，其為本發明之製造錐狀物之電化學加工方法之一實施例之流程圖，其步驟包括： 步驟S10：驅使至少一導體柱狀物與一電極進行相對迴轉運動； 步驟S20：驅使導體柱狀物與電極進行相對接近運動； 步驟S30：驅使導體柱狀物對電極進行電化學加工，以形成至少一孔洞於電極上； 步驟S40：驅使導體柱狀物與電極進行相對遠離運動；及 步驟S50：於導體柱狀物與電極進行相對遠離運動之過程，驅使電極之孔洞的周緣對導體柱狀物進行電化學加工，使得導體柱狀物之一端部形成錐狀。

如第二A圖所示，導體柱狀物10與電極20作相對迴轉運動，電極20可為平板狀。本發明之一實施例中，驅使導體柱狀物10持續性進行迴轉運動，即依循一迴轉軌跡Route持續性進行迴轉運動，導體柱狀物10可無自轉運動，且迴轉軌跡Route可為一圓軌跡。

如第二B圖所示，驅使導體柱狀物10進行直線運動而向電極20接近，導體柱狀物10持續依循迴轉軌跡Route進行迴轉運動，且導體柱狀物10耦接一電源（圖未示）之一陰極，電極20耦接電源之一陽極，而驅使導體柱狀物10對電極20作電化學加工，如第二C圖所示，以形成至少一孔洞22於電極20上。

如第二D圖所示，當導體柱狀物10對電極20作電化學加工而形成孔洞22於電極20上時，導體柱狀物10更可持續進行直線運動而延伸穿過孔洞22，使孔洞22之周緣22A較為平整。如第二E圖所示，驅使導體柱狀物10與電極20作相對遠離運動，在此實施例中，導體柱狀物10除持續進行迴轉運動外，亦往遠離電極20之方向進行直線運動，而逐漸離開孔洞22。此外，此實施例中，更可透過調整迴轉軌跡Route，而進一步調整孔洞22尺寸。

此外，如第二E圖與第二F圖所示，變換導體柱狀物10與電極20之極性，也就是導體柱狀物10耦接電源之陽極，電極20耦接電源之陰極，而利用電極20的孔洞22之周緣22A對導體柱狀物10之端部10A作電化學加工，以在導體柱狀物10離開孔洞22的過程，讓面對孔洞22之周緣22A之導體柱狀物10之端部10A受電化學反應的作用而逐漸形成錐狀。由上述可知，本發明之加工方法驅使導體柱狀物10與電極20進行相對迴轉運動，且導體柱狀物10可無自轉運動，使導體柱狀物10與孔洞22的周緣22A進行相對迴轉運動，並利用孔洞22的周緣22A對導體柱狀物10之端部10A進行電化學加工，因此導體柱狀物10之端部10A形成錐狀。

由於導體柱狀物10先對電極20進行電化學加工而形成孔洞22於電極20，而孔洞22之周緣22A再對導體柱狀物10之端部10A進行電化學加工而形成錐狀，如此在加工過程可皆不需要重新對位導體柱狀物10與電極20間之相對位置，所以被加工完成之導體柱狀物10之未加工端部10B（柄部）與被加工端部10A（錐狀部）具有高同軸性之特性。此外，由於導體柱狀物10沿孔洞22的周緣22A進行迴轉運動，即沿固定軌跡運動，如此可拘限電化學加工的加工區域，即拘限孔洞22的周緣22A進行電化學加工，因此周緣22A具有高電場強度進行電化學加工，而可提升加工導體柱狀物10之加工質量。另外，由於導體柱狀物10與電極20持續進行相對迴轉運動，如此可持續擾動電解液，如此電解液可帶離加工生成物，而可避免加工生成物沉積於導體柱狀物10之端部10A，而利於加工導體柱狀物10之端部10A形成錐狀。

此外，導體柱狀物10與電極20進行相對遠離之過程，更可調整導體柱狀物10與電極20進行相對遠離運動之運動速度，使運動速度隨電化學加工之時間而減少，即隨孔洞22的周緣22A對導體柱狀物10進行電化學加工的時間增加而減慢導體柱狀物10與電極20進行相對遠離運動之運動速度，也就是此運動速度隨著電化學加工的進行而逐漸變慢。

於此實施例中，驅使導體柱狀物10持續沿著迴轉軌跡Route進行迴轉運動，而電極20維持不動，相對而言，可讓導體柱狀物10維持不動，而持續驅使電極20進行迴轉運動，如此亦是驅使導體柱狀物10與電極20進行相對迴轉運動。同理，也可驅使電極20進行直線運動，而導體柱狀物10維持不動，而進行相對接近運動或者相對遠離運動。

請參閱第三A圖與第三B圖，其為本發明之電化學加工設備之一實施例之前視圖與立體圖。如圖所示，電化學加工設備1包括一基座B、一直線運動機構M1與一迴轉運動機構M2。直線運動機構M1包含一直線驅動器M12與一移動座M14，直線驅動器M12與移動座M14設置於基座B，移動座M14連接直線驅動器M12，直線驅動器M12帶動移動座M14直線移動。直線驅動器M12可為一線性致動器。

迴轉運動機構M2包含一旋轉驅動器M22、一第一曲柄軸42、一第二曲柄軸44、一傳動機構M4與一迴轉載體70，電化學加工設備1更可包含一電解槽80。迴轉運動機構M2連接直線運動機構M1。旋轉驅動器M22設置於一固定座M24並連接第一曲柄軸42之一第一端，固定座M24設置於移動座M14，傳動機構M4設置於第一曲柄軸42之第一端與第二曲柄軸44之一第一端。旋轉驅動器M22可為一旋轉馬達。迴轉載體70連接第一曲柄軸42之一第二端與第二曲柄軸44之一第二端，至少一導電柱10設置於迴轉載體70。電極20位於電解槽80且相對於迴轉載體70之一側。

電解槽80亦設置在基座B上，且容置有電解液。迴轉運動機構M2連接直線運動機構M1，因而直線運動機構M1帶動迴轉運動機構M2上下移動，而迴轉運動機構 M2進行迴轉運動，而帶動導體柱狀物10或電極20，而驅使導體柱狀物10與電極20進行相對迴轉運動。

請參閱第四A圖與第四B圖，第一曲柄軸42包含一第一軸422、一連接件424與一第二軸426。第二曲柄軸44包含一第一軸442、一連接件444與一第二軸446。第一曲柄軸42之第一軸422之一第一端連接旋轉驅動器M22，且傳動機構M4設置於第一曲柄軸42之第一軸422的第一端與第二曲柄軸44之第一軸442的一第一端。連接件424、444分別連接第一軸422的一第二端與第一軸442的一第二端，第二軸426之一第一端與第二軸446之一第一端分別連接連接件424、444，第二軸426之一第二端與第二軸446之一第二端連接迴轉載體70。第一曲柄軸42之第一軸422更穿過一定位座428，而連接連接件424，第二曲柄軸44之第一軸442更穿過一定位座448，而連接連接件444。

傳動機構M4包含一第一傳動輪M42、一第二傳動輪M44以及一傳動帶M46，第一傳動輪M42設置於第一曲柄軸42之第一軸422之第一端，第二傳動輪M44設置於第二曲柄軸44之第一軸442之第一端，傳動帶M46設置於第一傳動輪M42與第二傳動輪M44。當旋轉驅動器M22驅動第一曲柄軸42轉動時，第一曲柄軸42帶動傳動機構M4作動而帶動第二曲柄軸44轉動。如此，第一曲柄軸42與第二曲柄軸44帶動迴轉載體70進行迴轉運動（如第二A圖所示），因此，設置於迴轉載體70上的導體柱狀物10亦進行迴轉運動，但導體柱狀物10並未自轉。

請參閱第五A圖至第五C圖，其為本發明之曲柄軸之一實施例的分解圖、立體圖與偏心距被調整示意圖。本實施例中，以第一曲柄軸42舉例說明，第一曲柄軸42之第一軸422之第二端連接該連接件424之一第一端，而第一曲柄軸42之第二軸426之第一端連接該連接件424之第二端，如此可知，第一軸422與第二軸426間具有一距離（偏心距），即兩者不同軸。連接件424具有一滑槽424A，一滑動件426A設置於第二軸426之第一端，滑動件426A可容置於滑槽424A，而可滑動於滑槽424A。因此，如第六B圖與第六C圖所示，滑動件426A於滑槽424A滑動，而調整第一曲柄軸42的偏心距，而決定迴轉軌跡Route。此外，此實施例中，更可透過調整迴轉軌跡Route，而進一步調整孔洞22尺寸。

藉由電化學加工設備1執行製造錐狀物之電化學加工方法，利用旋轉驅動器M22驅動第一曲柄軸42運動，第一曲柄軸42驅動傳動機構M4帶動第二曲柄軸44運動，第一曲柄軸42與第二曲柄軸44驅動迴轉載體70進行迴轉運動，如此帶動位於迴轉載體70上的導體柱狀物10迴轉，藉此讓導體柱狀物10依循迴轉軌跡進行迴轉運動，且同時利用直線運動機構M1作上下移動，以驅使導體柱狀物10與電極20進行相對接近與相對遠離運動，以進行電化學加工而在導體柱狀物10之端部10A形成錐狀。

請參閱第六A圖至第七B圖，為了清楚繪示本發明之迴轉載體70之結構，翻轉迴轉載體70並繪示於第六A圖至第七B圖。如圖所示，迴轉載體70具有複數固定槽72，且如第七A圖與第七B圖所示，該些固定槽72之內側壁分別具有複數定位槽722。該些導體柱狀物10之一端部分別容置於該些定位槽722，該些定位槽722定位該些導體柱狀物10，因此該些導體柱狀物10如第六A圖與第六B圖所示，排列於迴轉載體70，並維持固定間距，該些導體柱狀物10亦可不等距排列。此外，複數固定件74分別容置於該些固定槽72，如此即可固定該些導體柱狀物10於該些定位槽722。

上述實施例之該些導體柱狀物10設於迴轉載體70，本發明不限於此，更可設置電極20於迴轉載體70，並固定該些導體柱狀物10於電解槽80，如此該些導體柱狀物10與電極20仍可進行相對迴轉運動。

綜合上述，本發明揭示一種製造錐狀物之電化學加工方法及其電化學加工設備，其驅使導體柱狀物與電極進行相對迴轉運動，並利用導體柱狀物先對電極進行電化學加工，以形成孔洞於電極上，再利用電極上之孔洞的周緣對導體柱狀物進行電化學加工，使得導體柱狀物之一端部形成錐狀。

由上述可知，本發明確實已經達於突破性之結構，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上利用性與進步性，當符合專利法之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

1:電化學加工設備10:導體柱狀物10A:端部10B:端部20:電極22:孔洞22A:周緣42:第一曲柄軸422:第一軸424:連接件424A:滑槽426:第二軸426A:滑動件428:定位座44:第二曲柄軸442:第一軸444:連接件446:第二軸448:定位座70:迴轉載體72:固定槽722:定位槽74:固定件80:電解槽B:基座M1:直線運動機構M12:直線驅動器M14:移動座M2:迴轉運動機構M22:旋轉驅動器M24:固定座M4:傳動機構M42:第一傳動輪M44:第二傳動輪M46:傳動帶Route:迴轉軌跡

第一圖：其為本發明之製造錐狀物之電化學加工方法之一實施例之流程圖； 第二A圖至第二F圖：其為本發明之製造錐狀物之電化學加工方法之一實施例的加工示意圖； 第三A圖：本發明之電化學加工設備之一實施例的前視圖； 第三B圖：本發明之電化學加工設備之一實施例的立體圖； 第四A圖：其為本發明之電化學加工設備之迴轉運動機構之一實施例的前視圖； 第四B圖：其為本發明之電化學加工設備之迴轉運動機構之一實施例的立體圖； 第五A圖：其為本發明之電化學加工設備之曲柄軸之一實施例的分解圖； 第五B圖：其為本發明之電化學加工設備之曲柄軸之一實施例的立體圖； 第五C圖：其為本發明之電化學加工設備之曲柄軸之偏心距被調整之一實施例的示意圖； 第六A圖：其為本發明之電化學加工設備之迴轉載體之一實施例的立體圖； 第六B圖：其為第六A圖之部分區域A的放大圖； 第七A圖：其為本發明之電化學加工設備之迴轉載體之一實施例的分解圖；以及 第七B圖：其為第七A圖部分區域B的放大圖。

Claims (10)

1. 一種製造錐狀物之電化學加工方法，其包含：驅使至少一導體柱狀物與一電極進行相對迴轉運動；驅使該導體柱狀物與該電極進行相對接近運動；驅使該導體柱狀物對該電極進行一電化學加工，以形成至少一孔洞於該電極上；驅使該導體柱狀物與該電極進行相對遠離運動；以及於該導體柱狀物與該電極進行相對遠離運動之過程，驅使該電極之該孔洞的一周緣對該導體柱狀物進行該電化學加工，使得該導體柱狀物之一端部形成錐狀。
2. 如請求項第1項所述之電化學加工方法，更包含調整該導體柱狀物與該電極進行相對遠離運動之一運動速度。
3. 如請求項第2項所述之電化學加工方法，更包含依據該電極對該導體柱狀物進行該電化學加工之一加工時間的增長而降低該運動速度。
4. 如請求項第1項所述之電化學加工方法，其中於形成該孔洞於該電極上後，進一步驅使該導體柱狀物穿過該孔洞。
5. 如請求項第1項所述之電化學加工方法，其中 驅使該電極之該孔洞的該周緣對該導體柱狀物進行該電化學加工之過程中，驅使該導體柱狀物與該電極進行相對迴轉運動，使該導體柱狀物與該電極之該孔洞的該周緣進行相對迴轉運動，且該導體柱狀物並無自轉運動。
6. 如請求項第1項所述之電化學加工方法，其中該導體柱狀物與該電極進行相對迴轉運動之過程中，該導體柱狀物並無自轉。
7. 如請求項第1項所述之電化學加工方法，其中於該導體柱狀物與該電極進行相對遠離運動之過程中，該導體柱狀物耦接一電源之一陽極，且該電極耦接該電源之一陰極，以進行變換該導體柱狀物與該電極之一極性，並利用該電極之該至少一孔洞之該周緣對該導體柱狀物之該端部作該電化學加工。
8. 一種製造錐狀物之電化學加工設備，其包含：一基座；一直線運動機構，設置於該基座上；以及一迴轉運動機構，連接該直線運動機構，並帶動至少一導體柱狀物或一電極，而驅使該導體柱狀物與該電極進行相對迴轉運動；其中該迴轉運動機構包含：一旋轉驅動器； 一第一曲柄軸，具有一第一端與一第二端，該第一端連接於該旋轉驅動器；一第二曲柄軸，具有一第一端與一第二端；一傳動機構，設置於該第一曲柄軸之該第一端與該第二曲柄軸之該第一端；以及一迴轉載體，連接於該第一曲柄軸之該第二端與該第二曲柄軸之該第二端。
9. 如請求項第8項所述之電化學加工設備，其中該第一曲柄軸與該第二曲柄軸分別包含：一第一軸，具有一第一端與一第二端，該第一曲柄軸之該第一軸之該第一端連接該旋轉驅動器，該傳動機構設置於該第一曲柄軸之該第一軸之該第一端與該第二曲柄軸之該第一軸之該第一端；一連接件，具有一第一端與一第二端，該連接件之該第一端連接該第一軸之該第二端；以及一第二軸，具有一第一端與一第二端，該第二軸之該第一端連接該連接件之該第二端，該第二軸之該第二端連接該迴轉載體。
10. 如請求項第9項所述之電化學加工設備，其中該連接件具有一滑槽；一滑動件設置於該第二軸之該第一端，該滑動件滑設於該滑槽。

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