TWI843021B - 一種液態加工液以及使用該加工液之放電加工裝置或水刀雷射加工裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種加工液，具有一第一相流體以及一第二相流體，其係為一氣體經由高壓溶解於該第一相流體內。在另一實施例中，本發明更提供一種加工裝置，具有噴射頭，具有一噴嘴，噴射頭內具有一流體通道與該噴嘴相連接，該流體通道用以導引前述的加工液，經由該噴嘴噴出。在另一實施例中，本發明更提供一種加工裝置，包括有光源裝置以及噴嘴裝置，其中光源裝置，用以產生一雷射光，噴嘴裝置，具有一噴嘴以及一流體通道與該噴嘴相連接，該流體通道用以導引一加工液，經由該噴嘴噴出至一加工件，該噴嘴裝置接收該雷射光，將該雷射光經由該噴嘴導引至該加工件，其中該加工液有第一相流體以及一第二相流體。
Description
本發明係有關於一種加工液體，特別是指一種具有第一相流體與由一氣體經高壓溶解於該第一相流體形成的一種加工液以及使用該加工液之加工裝置。
隨著科技的進步，在各個領域的產業中，都有零件微小化的生產製造需求，其中微型孔在微小化的零組件中扮演重要的角色。儘管微型孔可以廣泛的應用在不同的工業領域，特別是航太、生技、光電半導體或醫療領域中，但如何對其加工的尺寸精度或粗糙度的控制，也牽動著製程方式的演進。
在精密加工的領域當中，利用高熱切削工件的加工技術，例如：細孔放電加工或者是水刀雷射(water jet-guided laser,WJL)加工是不可或缺的加工機具。其中，細孔放電加工是細孔或深孔加工的一種主要加工方式。細孔放電加工機藉由主軸上所設置的夾頭夾持管狀中空電極，透過旋轉管狀電極，並自該管狀電極中噴出高壓加工液，藉由對管狀中空電極通電以對工件進行放電加工，進而達到在工件上達成微孔與深孔加工的目的。而水刀雷射加工是將雷光束引導至工件上，產生切削的效果。上述2種細孔放電加工與水刀雷射加工之加工法的共通特性都是將常壓（1 atm = 0.1MPa）水流籍由加壓泵浦（pump）増壓到0.3MPa～80MPa的高壓水流，並通過管狀中空電極（內徑0.02mm～0.5mm，細孔放電加工）或噴嘴（内徑0.01mm～0.2mm，水刀雷射加工）將高壓水流引導至工件上，產生加工的效果。
請參閱圖1所示，該圖為習用細孔放電加工機示意圖。線電極10一端被旋轉夾頭11挾持，而另一端則通過固定在主軸下方之眼模12。細孔放電加工機在進行孔加工的過程中，所選用的線電極為管狀中空電極，其中空的管路用以提供介電液(通常為水或油)，經由迴路通過管狀中空電極進行加工所需的噴流，作為排除加工廢渣與潤滑的效果。習用技術中，由於線電極的管徑越來越小，例如：外徑0.1mm，內徑0.035mm，長度200mm，如果僅單純用傳統加壓泵浦的方式增加流體的壓力，並不容易將加工液打入線電極管內，如此將會影響細孔或深孔加工的效率。其主要的原因為流體在通過管道時，與管道內壁産生的摩擦阻力，使得流體動能減少而降低流體壓力（壓力損失），進而降低加工的效率。根據哈根-帕醉方程式（Hagen-Poiseuilles Equation）ΔP = 8μLQ/πr
4，其中 ΔP=壓力損失, μ=流體黏度, L=流道長度, Q=體積流率, r=管道半徑；由以方程式可知，壓力損失（ΔP）與流體黏度（μ）、流道長度（L）及體積流率（Q）成正比，而與流道半徑（r）4次方成反比。細孔放電加工與水刀雷射加工2種加工法的共同特性都是，高壓流體需要通過狭小的流道半徑（r），因此高壓流體的壓力損失（ΔP）非常巨大。在實際的加工運作中，因為加壓泵浦（pump）的壓力損失（ΔP）非常巨大，加壓泵浦必需要消耗更多的電能才能達到加工所需的流體壓力，因而增加加工的運作成本。
綜合上述，因此需要一種加工液以及使用該加工液之加工裝置來解決習用技術之不足。
根據亨利定律（Henry's law），氣體在溶劑中的溶解度很小，所形成的溶液屬於稀溶液範圍。因此當氣體在溶劑中溶解的量(無論是摩爾數或者是質量摩爾濃度等)與氣體的壓力近似成正比。因此本發明提供一種加工液體，透過高壓將一第二相流體溶解在第一相流體內，可以降低加工液的動黏度。此加工液因為在原有的液體中混入高壓氣體之故，根據哈根-帕醉方程式，可使得加工液的動黏度減少，在流道與噴嘴中可降低加工液與管壁之間的摩擦力，進而減少其在流道與噴嘴中的流動阻力。此外，該第二相流體可以由可燃氣體、助燃氣體或者是可燃氣體與助燃氣體混合，使得在加工過程中，當作燃料或助燃劑，使得加工液除了具有傳統加工液的效能之外，増加可燃或助燃氣體的特性更可以幫助在加工過程中產生高溫的切削效果。
本發明提供一種加工裝置，將含有氣體與液體兩相或者是透過高壓將氣體溶解於液體內形成加工液體，藉由噴射頭打至加工件上，使得流體可以有效地注入至加工位置，達到冷卻、清除排渣、潤滑、降低加工液動黏度與自燃或助燃氣體燃燒產生高溫的能量，可増加材料移除的作用，進而達到提高切削速度的效果。在一實施例中，氣液兩相流體的氣體與液體比例不同，可以產生霧化或者是具有微奈米氣泡的流體，讓流體可以更容易通過放電加工線電極內的細小孔徑，達到提升加工效率的功效。根據哈根-帕醉方程式，純水的粘度（0.8mPa-s）約是空氣的（18μPa-s）44倍，因此混入微奈米氣泡等氣體可降低動黏度 µ並減少 壓力損失。 又，降低動黏度 µ也可減少加工流體與流道及噴嘴之間的摩擦阻力，因而減少流道的磨耗，此結果不只可降低工具機的組件磨耗（例如：噴嘴等）的成本，同時也可提高整體的加工精度與效率。
圖1A所示為混入微奈米氣泡之加工流體（水），在不同的壓力測試後，進行常壓（1 atm）的滴定實驗（滴定時間20min）並量測其滴定重量（g）的結果。可發現滴定量（g）隨著測試壓力的増加而減少，在壓力60～90(kg/cm
2)的滴定量已經與RO水（原水，不含微奈米氣泡）接近。表示未測試壓力前的加工流體（水）中的微奈米氣泡的氣體，已經在測試壓力作用下破裂並溶入加工流體（水）中。雖然根據亨利定律，溶入加工流體（水）中的氣體含量與外加壓力成正比，但滴定實驗是在常壓（1 atm）環境下進行，原來溶入加工流體（水）中的氣體又離開加工流體（水），因此加工流體（水）的動黏度 µ與RO水（原水，不含微奈米氣泡）相同。
在一實施例中，本發明提供一種加工液，具有一第一相流體以及一第二相流體，其係為一氣體經由高壓溶解於該第一相流體內。在另一實施例中，本發明更提供一種加工裝置，具有噴射頭，具有一噴嘴，噴射頭內具有一流體通道與該噴嘴相連接，該流體通道用以導引前述的加工液，經由該噴嘴噴出。
在另一實施例中，本發明更提供一種加工裝置，包括有光源裝置以及噴嘴裝置，其中光源裝置，用以產生一雷射光，噴嘴裝置，具有一噴嘴以及一流體通道與該噴嘴相連接，該流體通道用以導引一加工液，經由該噴嘴噴出至一加工件，該噴嘴裝置接收該雷射光，將該雷射光經由該噴嘴導引至該加工件，其中該加工液有第一相流體以及一第二相流體。
在下文將參考隨附圖式，可更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。類似數字始終指示類似元件。以下將以多種實施例配合圖式來說明加工液以及使用該加工液之加工裝置，然而，下述實施例並非用以限制本發明。
請參閱圖2A所示，該圖為本發明之加工裝置第一實施例示意圖。在本實施例中，該加工裝置為2為細孔放電加工裝置或深孔放電加工裝置，但不以此為限制。該放電加工裝置2驅動線電極21對一加工件W進行鑽孔加工。該放電加工裝置2包括有噴射頭20以及線電極21。噴射頭20具有一噴嘴200，噴射頭20內具有一流體通道201與該噴嘴200相連接，該流體通道201用以導引一加工液90，經由該噴嘴200噴出。在本實施例中，該加工液90具有第一相流體91以及一第二相流體92。在一實施例中，該第一相流體91在常溫與常壓，例如：一大氣壓，溫度25度C之下為液體的狀態，例如，該第一相流體91可以為水或者是油或水油混合。本實施例中，該第一相流體91為水。
該第一相流體91儲存在容器22內，容器22具有第一儲存容器220與第二儲存容器221，其中第一儲存容器220藉由管路80與加工槽23連接，第二儲存容器221藉由管路81與該第一儲存容器220連。管路80將加工槽23內的使用過的第一相流體91a導引至該第一儲存容器220內。管路81將第一儲存容器220內的使用過的第一相流體91a導引經至第一過濾元件24a，經由該第一過濾元件24a過濾之後形成乾淨的第一相流體91，再傳送至第二儲存容器221內。本實施例中，第一過濾元件24a可以提供尺寸小於10μm的顆粒通過。
管路82將第二儲存容器221內的乾淨的第一相流體91抽取，經由第二過濾元件24b的過濾之後，導引至高壓泵浦25。高壓泵浦25具有泵浦本體250、第一進口251、一第二進口252以及與該噴射頭20相連接的一出口253，其中該第一進口250用以導引該第一相流體91進入該泵浦本體250，該第二進口252用以導引氣體92a進入該泵浦本體250，藉由泵浦的高壓增加氣體92a溶解於第一相流體91的摩爾數。本實施例中，溶解於第一相流體91內的氣體為氧氣(O
2)，氧氣溶解在H
2O中形成該第二相流體92，例如：為一水(一個水分子)和二水(兩個水分子)的水合物，如圖2所示，此類水合物中存在氫鍵。根據研究，氧氣水合物中氧氣以雙自由基O
2分子中的O原子與水中的氫原子形成氫鍵。第二相流體92溶解於第一相流體91形成加工液90經由該出口253排出。要說明的是，氣體9
2a並不限於助燃氣體氧氣，例如：氣體92a也可以為可燃氣體，例如：氫氣、烴類（碳氫化合物）氣體等，或可燃氣體與助燃氣體兩者之組合。本實施例中，高壓泵浦25可以產生至少25MPa的高壓，對氣體92a施加壓力，使氣體92a在受高壓的作用之下，溶解於第一相流體91內。
該線電極21，用以接收由該噴嘴200所噴出的加工液90。在本實施例中，該線電極21與該噴嘴200相連接，該線電極21內具有一中空通道210，用以導引經由該噴嘴200噴出的加工液90。該線電極21為具有中空通道210的管狀電極，其材料可以選擇為銅，但不以此為限制。在一實施例中，線電極21的直徑可以在0.1mm~1mm之間，但不以此為限制。透過可燃氣體或助燃氣體或可燃氣體與助燃氣體混合經由高壓溶解在第一相流體91內所形成的加工液90，可以在線電極放電進行加工時燃燒放熱，藉由加工時所釋放的熱有助於深孔或放電切割的效率。此外，要說明的是，利用氫氣與氧氣燃燒之後生成水，並不會產生有害氣體，而利用烴類（碳氫化合物）氣體與氧氣燃燒則會生成二氧化碳與水，都是產生無害的氣體。
此外，根據哈根-帕 醉方程式。純水的粘度（0.8mPa-s）約是空氣的（18μPa-s）44倍，因此混入液態氣體可降低加工液90的動黏度 µ，以減少 壓力損失。 又，降低動黏度 µ也可減少加工液90在中空通道210管壁之間的摩擦阻力，讓加工液可以更容易通過線電極內的細小孔徑，達到提升加工效率的功效。此外，由於加工液90流動性提升，因此壓力損失小，當噴射頭20將加工液打入至線電極21內時，使得線電極21可以在加工件W上進行微小孔徑或深孔加工時，有效地將流體注入至加工件W上的加工位置，達到冷卻、清除排渣與潤滑的效果。此外，要說明的是，溶解在第一相流體91內的第二相流體92(本實施力為氣體)離開線電極或噴嘴等高壓的環境時，此時的加工液90處於常壓的大氣環境，第二相流體92會從溶解於第一相流體91中逸散出來，但因第二相流體92要逸散到大氣需要時間，因為本發明在加工的過程中，加工液90處於高壓的狀態，因此第二相流體92來不及從溶解於第一相流體91完全釋放之前，就完成加工程序。
在另一實施例中，加工液90內更可以含有微氣泡或奈米氣泡結構，該微氣泡或奈米氣泡可以事先添加到第一相流體91內，或者是在噴射頭20設置通道，藉由加工液90高壓通過流體通道201時所產生的負壓將外氣經由通道吸入到流體通道201內被高壓的加工液90切割成氣泡結構。微氣泡或奈米氣泡，同樣可以為助燃氣體、可燃氣體或者是助燃與可燃氣體混合所形成的氣泡結構。具有微氣泡或奈米氣泡的加工液90更可以降低加工液90的黏滯度，更可以在加工的過程中助燃或自燃提升加工的效率。但根據圖一滴定實驗的測試結果顯示；在加工液90壓力小於30kg/cm
2時，加工液90中的微氣泡或奈米氣泡並未破裂。而在加工液90壓力大於30kg/cm
2時，加工液90中的微氣泡或奈米氣泡已經在壓力作用下破裂並溶入加工液90中。但不論加工液90壓力小於或大於30kg/cm
2，加工液90中的動黏度 µ都會減少，並可減少 加工液90的壓力損失。
請參閱圖2B所示，該圖為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。在本實施例中，基本上與圖2A相似，差異的是本實施例更具有一電解裝置26與該高壓泵浦25連接。電解裝置26透過電解產生的氫氣或氧氣，根據使用者的需要供應給高壓泵浦25。
如圖6A與圖6B所示，在電解裝置26的一實施例中，電解裝置26的管路260內具有一容置空間261，用以通過一第一相流體，本實施例為電解流體，管路260之壁面上設置有一電解電極單元262與該第一相流體反應產生氣泡。在本實施例中，如圖6B所示，電解電極單元262具有複數個陽極2620與陰極2621所構成，且沿著管路260的圓周方向交錯地佈設。本實施例中的每一個電極為長條狀，其長軸方向，和管路260的中心軸同向。第一相流體可以為含有電解質，例如：水(H
2O）、氫氧化鈉 (NaOH)、碳酸鉀(K
2CO
3)、碳酸鈉(Na
2CO
3)、碳酸氫納(NaHCO
3)、碳酸氫鉀(KHCO
3)、碳酸鈣(CaCO
3)、氯化鈉(NaCl)或硫酸(H
2SO
4)的液體。以電解流體為含有氫氧化鈉的水為例，當通電給電解電極單元262時，水中的氫離子移向陰極，產生氫氧；水中的氫氧離子移向正極，產生氧氣。因此，在一實施例中，電解反應產生的氣泡可以為氧氣氣泡或氫氣氣泡，以作為第二相流體。
接下來說明圖6A與6B的運作方式。由於管路260的壁面上嵌入有複數個交錯排列的陽極2620與陰極2621所構成的電解電極單元262，當透過電源263通電之後，通過管路260的電解流體與陽極2620與陰極2621進行電解反應，使得陽極2620產生氧氣，陰極2621產生氫氣。電解反應為本領域技術之人所熟知的技術，其反應原理在此不做贅述。電解反應產生的氣體92a經由第二進口252進入該泵浦本體250，藉由泵浦的高壓增加氣體92a溶解於第一相流體91的摩爾數。如圖7所示，本實施例基本上與圖6A與6B相似，差異的是本實施例的電解電極單元262a中的每一個陽極2622與陰極2623，是環狀結構，沿著管路260的軸向交錯排列，其運作方式如前所述，在此不做贅述。
請參閱圖3A所示，該圖為本發明另一加工裝置實施例示意圖。在本實施例中，加工裝置3包括有光源裝置30、噴嘴裝置31以及氣體噴嘴裝置34。該光源裝置30，用以產生一雷射光LA 。要說明的是，產生雷射光LA的方式為本領域技術之人所熟知在此不作贅述。雷射光LA經由透鏡模組32聚焦通過該噴嘴裝置31。噴嘴裝置31具有一噴嘴310以及一流體通道311與該噴嘴310相連接，該流體通道311用以導引加工液95，經由該噴嘴310噴出高壓水柱95a至加工件W，該噴嘴裝置31接收該雷射光LA，將該雷射光LA經由該噴嘴312導引至加工件W，其中加工液95有第一相流體96以及一第二相流體97。該氣體噴嘴裝置34，設置在該噴嘴裝置31的一側，氣體噴嘴裝置34內具有流道340以提供一氣體343，例如：空氣、助燃氣體或可燃氣體通過。氣體噴嘴裝置34更具有與噴嘴310對應的一氣體噴嘴341，用以提供氣體343往加工件W方向噴出，包圍在高壓水柱95a的外圍。
在一實施例中，該加工液95為具有複數個微奈米氣泡之流體，該第一相流體96為液體，例如：水，第二相流體97為氣體。在一實施例中，該氣體可以為可燃性氣體，例如：可燃氣體，例如：氫氣、氨氣、天然氣、甲烷或乙烷。在另一實施例中，該第二相流體97也可以為助燃氣體，例如：氧氣。此外，該第二相流體97也可以為可燃氣體與助燃氣體的混合。其中該第一相流體96之體積占比90~99%，該第二相流體97之體積占比1~10%。
在另一實施例中，如圖3B所示，該圖為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。在本實施例中，基本上與圖3A相似，差異的是本實施例更具有一加工液供應裝置35，用以供應加工液95。加工液供應裝置35包括有一液體供應源350、高壓泵浦351以及電解裝置352。高壓泵浦351透過管路與液體供應源350連接，用以抽取從液體供應源350內所蓄存的一反應液體以作為第一相流體，例如：水或含有電解物質的液體等。高壓泵浦對該液體施加一高壓。在一實施例中，該高壓的範圍在0.3Mpa~80MPa之間。電解裝置352透過管路與高壓泵浦351連接，用以接收該反應液體進行電解反應。由於管路內的反應液體還是維持高壓的狀態通過電解裝置352，因此電解裝置352經由電解所產生的氣體作為第二相流體，例如：氫氣或氧氣，在此高壓作用下，溶解在管路內的液體內，形成加工液95。
請參閱圖8所示，在本實施例中，該高壓泵浦351與電解裝置352整合在一起之示意圖。本實施例中，高壓泵浦351有殼體351a、轉軸351b以及轉動元件351c。殼體351a內具有馬達本體351d與帶動轉軸351b轉動的多個軸承351e，在殼體351a的一側具有轉軸座351f與轉軸351b的端部351g耦接。殼體351a的另一端具有開口351h與轉動元件351c的流體入口351i相連通，以提供第一相流體F1進入殼體351a內，再進入到轉動元件351c內部。要說明的是，高壓泵浦的結構為本領域技術之人所熟知，因此不再予以贅述。高壓泵浦351可以提供0.3Mpa~80Mpa的高壓。轉動元件351c在本實施例中為一渦輪轉盤，與該轉軸351b的一端耦接。轉動元件351c內具有複數個擺線通道351j。在殼體351a一側具有排出部36，其排出口360與擺線通道351j相連通，使得進入到擺線通道351j的第一流體F1可經由排出口360排出到與排出口360耦接的電解裝置352上。在本實施例中，電解裝置352具有管體352a內部具有流道352b，提供第一流體F1通過。在管體352a的流道352b的壁面上更具有電解電極部352c，其係具有複數個環狀正電極板3520與環狀負電極板3521交錯地沿著管體352a的軸向依序設置在管壁上。
接下來說明，圖8的實施例運作機制，當轉軸351b受到馬達本體351d驅動而進行轉動時，轉軸351b帶動該轉動元件351c轉動產生負壓將該第一流體F1由該流體入口351i吸入。第一流體F1經由該流體入口351i進入每一個擺線通道351j，再由該擺線通道351j排出。排出的第一流體F1進入電解裝置352，進行電解反應產生氣體直接透過高壓的作用溶解在第一流體內。在一實施例中，第一流體F1為電解流體，可以為含有電解質，例如：水(H
2O)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉 (NaOH)、碳酸鉀(K
2CO
3)、碳酸鈉(Na
2CO
3)、碳酸氫納(NaHCO
3)、碳酸氫鉀(KHCO
3)、碳酸鈣(CaCO
3)、氯化鈉(NaCl)或硫酸(H
2SO
4)的液體，但不以此為限制。要說明的是，電極排列的方式並不限於圖10A的方式，在另一實施例中，也可以如圖6A與6B所示其係具有複數個直條狀正電極板與直條狀電極板交錯地沿著管體352a的圓周方向依序設置在管壁上。
請參閱圖4所示，該圖為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。在本實施例中，該加工裝置3a基本上與圖3相似，差異的是，該噴嘴裝置31內更具有一第一流道313與該流體通道311相連通，該第一流道313用以供應一輔助流體98進入該流體通道311與該加工液95混合，其中該輔助流體98含有液體98a與複數個研磨顆粒98b。本實施例中，研磨顆粒98b可以為奈米粒子，或者是氣泡及粒子混合的流體，其中液體與粒子的各種組合，可以參閱日本公開專利昭59-93239所公開的液體與粒子的種類，在此不作贅述。圖4的實施例中，輔助流體98從儲液槽4供應，透過泵浦33抽取後再經由管路導引至該噴嘴裝置31。本實施例中，從嘴裝裝置31內的流體為加工液95與輔助流體98的混合。要說明的是，為了避免液體內研磨顆粒讓雷射光LA散射造成雷射光能量的損失，在一實施例中，研磨顆粒的尺寸小於0.1λ，其中λ為雷射光的波長，儘管還是會造成散射，不過研磨顆粒的尺寸小於0.1λ可以讓雷射光產生瑞利散射(Rayleigh scattering)，使得雷射光的能量損失降到最低。
請參閱圖5所示，該圖為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。本實施例中，該加工裝置3b基本上與圖4相似，差異的是，該噴嘴裝置31內更具有第二流道314與該流體通道311相連通，該第二流道314供應一第二輔助流體99進入該流體通道311。在本實施例中，該第二輔助流體99為該加工裝置3b所處之環境的空氣，經由第二流道314進入到流體通道311。要說明的是，在另一實施例中，該第二輔助流體99並不以空氣為限制，例如：也可以透過與該第二流道314連接的管路導引特定氣體，例如：氫氣、氧氣或者是其他種氣體，進入到流體通道311內。本實施例中，從噴射裝置31所噴出到加工件W的流體為加工液95、第一與第二輔助流體98與99的混合。
圖3至圖5的實施例中，雷射光LA經過透鏡模組32之後，通過噴嘴裝置31上的透光元件312進入到噴嘴310。雷射光LA被加工液95所包覆，使得雷射光LA在加工液95內形成全反射的狀態投射到加工件W上。由於加工液95內含有可燃氣體或助燃氣體，或者是兩者的混合。由於可燃氣體或助燃氣體混在加工液95內，當雷射光LA進行加工時燃燒放熱，加工液95內的氣體成分助燃或自燃，有助於雷射切割的效率。
以上所揭露的實施例僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
2:放電加工裝置 20:噴射頭 200:噴嘴 201:流體通道 21:線電極 210:中空通道 22:容器 220:第一儲存容器 221:第二儲存容器 23:加工槽 24a:第一過濾元件 24b:第二過濾元件 25:高壓泵浦 250:泵浦本體 251:第一進口 252:第二進口 253:出口 26:電解裝置 260:管路 261:容置空間 262:電解電極單元 2620:陽極 2621:陰極 2622:陽極 2623:陰極 263:電源 3:加工裝置 30:光源裝置 31:噴嘴裝置 310:噴嘴 311:流體通道 312:噴嘴 313:第一流道 314:第二流道 32:透鏡模組 33:泵浦 34:氣體噴嘴裝置 340:流道 341:氣體噴嘴 343:氣體 350:液體供應源 351:高壓泵浦 351a:殼體 351b:轉軸 351c:轉動元件 351d:馬達本體 351e:軸承 351f:轉軸座 351g:端部 351h:開口 351i:流體入口 351j:擺線通道 352:電解裝置 352a:管體 352b:流道 352c:電解電極部 36:排出部 360:排出口 4:儲液槽 80~82:管路 90:加工液 91:第一相流體 91a:第一相流體 92:第二相流體 92a:氣體 95:加工液 95a:高壓水柱 96:第一相流體 97:第二相流體 98:輔助流體 98a:液體 98b:研磨顆粒 99:第二輔助流體 W:加工件 LA:雷射光
圖1為習用細孔放電加工機示意圖。
圖1A為混入微奈米氣泡之加工流體在不同的壓力測試後進行常壓的滴定實驗並量測其滴定重量的結果。
圖2A為本發明之加工裝置第一實施例示意圖。
圖2B為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。
圖3A本發明另一加工裝置實施例示意圖。
圖3B為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。
圖4為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。
圖5為本發明之加工裝置另一實施例示意圖。
圖6A與圖6B為本發明之電解裝置實施例示意圖。
圖 7為本發明之電解裝置另一實施例示意圖。
圖8為本發明之電解裝置另一實施例示意圖。
2:放電加工裝置
20:噴射頭
200:噴嘴
201:流體通道
21:線電極
210:中空通道
22:容器
220:第一儲存容器
221:第二儲存容器
23:加工槽
24a:第一過濾元件
24b:第二過濾元件
25:高壓泵浦
250:泵浦本體
251:第一進口
252:第二進口
253:出口
80~82:管路
90:加工液
91:第一相流體
91a:第一相流體
92:第二相流體
92a:氣體
W:加工件
Claims (21)
- 一種液態加工液，經由一管路輸送至放電加工裝置或者是水刀雷射加工裝置，該液態加工液包括有：一第一相流體，該第一相流體為液體；以及一第二相流體，其係為一氣體經由高壓溶解於該第一相流體內，以形成該液態加工液，再經由該管路輸送至該放電加工裝置或者是該水刀雷射加工裝置。
- 如請求項1所述之液態加工液，該氣體為空氣、可燃氣體、助燃氣體或可燃氣體與助燃氣體之組合。
- 如請求項1所述之液態加工液，其係更包括有複數個微氣泡，其中該微氣泡為可燃氣體、助燃氣體或可燃氣體與助燃氣體之組合所形成的氣泡結構。
- 如請求項2或3所述之液態加工液，其中該助燃氣體為氧氣，該可燃氣體為烴類氣體或氫氣。
- 如請求項1所述之液態加工液，該第一相流體為水或油。
- 如請求項1所述之液態加工液，其中該高壓介於0.3MPa~80MPa之間。
- 一種放電加工裝置，包括有：一噴射頭，具有一噴嘴以及一線電極，噴射頭內具有一流體通道與該噴嘴相連接，該流體通道與一管路相連接，用以導引該管路內的一液態加工液，經由該噴嘴噴出，該線電極內具有一中空通道，用以導引經由該噴嘴噴出的液態加工液，其中該液態加工液更包括有： 一第一相流體，該第一相流體為液體；以及一第二相流體，其係為一氣體經由高壓溶解於該第一相流體內，以形成該液態加工液，再經由該管路輸送至該流體通道。
- 如請求項7所述之放電加工裝置，該氣體為可燃氣體、助燃氣體或可燃氣體與助燃氣體之組合。
- 如請求項7所述之放電加工裝置，其係更包括有複數個微氣泡，其中該微氣泡為可燃氣體、助燃氣體或可燃氣體與助燃氣體之組合所形成的氣泡結構。
- 如請求項8或9所述之放電加工裝置，其中該助燃氣體為氧氣，該可燃氣體為烴類氣體或氫氣。
- 如請求項7所述之放電加工裝置，該第一相流體為水或油。
- 如請求項7所述之放電加工裝置，其係更具有一高壓泵浦，具有泵浦本體、第一進口、一第二進口以及與該噴射頭相連接的一出口，其中該第一進口用以導引該第一相流體進入該泵浦本體，該第二進口用以導引該氣體進入該泵浦本體形成該第二相流體溶解於該第一相流體內以形成該液態加工液經由該出口排出。
- 如請求項7所述之放電加工裝置，其中該第二進口更連接有一電解裝置，該電解裝置透過電解產生該氣體供應給高壓泵浦。
- 如請求項7所述之放電加工裝置，其中該高壓介於0.3MPa~80MPa之間。
- 一種水刀雷射加工裝置，包括有：一光源裝置，用以產生一雷射光；以及 一噴嘴裝置，具有一噴嘴以及一流體通道與該噴嘴相連接，該流體通道與一管路相連接，用以導引該管路內的一液態加工液，經由該噴嘴噴出至一加工件，該噴嘴裝置接收該雷射光，將該雷射光經由該噴嘴導引至該加工件，其中該液態加工液有第一相流體以及一第二相流體，其中該第一相流體為液體，該第二相流體係為一氣體經由高壓溶解於該第一相流體內，以形成該液態加工液，再經由該管路輸送至該流體通道。
- 如請求項15所述之水刀雷射加工裝置，其中該液態加工液為具有複數個微氣泡之流體，其中該第一相流體之體積占比90~99%，該第二相流體之體積占比1~10%。
- 如請求項15或16所述之水刀雷射加工裝置，其中該氣體包括有可燃氣體或助燃氣體或可燃氣體與助燃氣體兩者之組合。
- 如請求項15所述之水刀雷射加工裝置，其中該噴射頭更具有一第一流道與該流體通道相連通，該第一流道用以供應一第一輔助流體進入該流體通道與該液態加工液混合，其中該第一輔助流體含有複數個研磨顆粒。
- 如請求項15所述之水刀雷射加工裝置，其中該噴射頭更具一第二流道與該流體通道相連通，該第二流道供應一第二輔助流體進入該流體通道。
- 如請求項15所述之水刀雷射加工裝置，其係更具有一加工液供應裝置，該加工液供應裝置包括有一液體供應源、一高壓泵浦以及一電解裝置，該高壓泵浦透過管路與該液體供應源連接，用以抽取從該液體供應源內所蓄存的一反應液體，該高壓泵浦對該反應液體施加一高壓，該電解裝置透過 管路與該高壓泵浦連接，用以接收該反應液體並進行電解反應的氣體，於該高壓作用下，溶解在管路內的反應液體內，形成該液態加工液。
- 如請求項20所述之水刀雷射加工裝置，其中該高壓介於0.3MPa~80MPa之間。
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