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CN106808038A - 电化学加工装置及加工方法 - Google Patents

电化学加工装置及加工方法 Download PDF

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CN106808038A
CN106808038A CN201510870824.9A CN201510870824A CN106808038A CN 106808038 A CN106808038 A CN 106808038A CN 201510870824 A CN201510870824 A CN 201510870824A CN 106808038 A CN106808038 A CN 106808038A
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electrochemical machining
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electrode
machining apparatus
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范智文
林大裕
杨曜光
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Metal Industries Research and Development Centre
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Metal Industries Research and Development Centre
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
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  • Electrochemistry (AREA)
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Abstract

本发明为一种电化学加工装置及加工方法，其形成一螺纹于一工件的表面，本发明驱使工件的周缘的电解液流场呈螺旋涡流状态，如此进行电化学加工，即可形成螺纹于工件的表面。

Description

电化学加工装置及加工方法
技术领域
本发明是有关于一种电化学加工，其尤指一种可形成螺纹于工件表面的电化学加工装置与电化学加工方法。
背景技术
按，电化学加工是有别于传统机械加工的非传统加工制程，其是利用金属阳极溶解的原理，而对金属加工件进行移除加工。由于进行电化学加工的过程，并没有直接接触工件表面进行机械加工，因此工件的表面无残留应力，且加工过程无电极损耗，所以适合对大量工件进行加工，此为电化学加工的优点。
但是，在利用电化学对工件进行成形加工前，一般需根据工件欲成形的形状进行电极及夹治具设计，且电极的轮廓通常与欲成形的形状互补，因此加工的前置作业的设计及机械加工制程较长，例如欲于工件的表面形成螺纹，即必须先行加工出具有对应于螺纹轮廓的电极，因此如何简化电化学加工形成螺纹于工件表面的制程，以提升制程效率，其为目前电化学加工的一问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电化学加工装置及电化学加工方法，其可简易形成螺纹于工件表面。
本发明的另一目的在于提供一种电化学加工装置及电化学加工方法，其可形成锥状螺纹于工件的表面。
本发明提供一种电化学加工装置，其形成一螺纹于一工件的表面，该电化学加工装置包含一旋转单元，而旋转该工件，该工件的周缘的一电解液流场呈一螺旋涡流状态，以及一电极对应于工件设置，该电极的轮廓非对应于该螺纹的轮廓。
本发明另提供一种电化学加工方法，其包含:驱使工件的周缘的电解液流场呈螺旋涡流状态，并进行电化学加工。
附图说明
图1:其为本发明的第一实施例的电化学加工装置的示意图；
图2:其为本发明的一实施例的工件与黏稠层的示意图；
图3:其为本发明的一实施例的电化学加工方法的流程图；
图4:其为本发明的第二实施例的电化学加工装置的示意图；
图5:其为本发明的第三实施例的电化学加工装置的示意图；以及
图6:其为本发明的第四实施例的电化学加工装置的示意图。
【图号对照说明】
10 电解液容置槽
11 电解液
12 电极
14 旋转单元
16 电源供应单元
18 移行单元
20 工件
21 螺纹
22 螺纹
30 黏稠层
40 支撑件
42 电解液传输单元
44 绝缘管
46 支撑件
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
参阅图1，其为本发明的第一实施例的电化学加工装置的示意图。如图所示，本发明的电化学加工装置包含一电解液容置槽10、一电极12、一旋转单元14、一电源供应单元16与一移行单元18。电极12与一工件20垂直(Z轴方向)容置于电解液容置槽10，且电极12对应于工件20而设置，两者间具有一间隔距离，电解液容置槽10并容置有电解液11，即电极12与部分工件20位于电解液11中。于本发明的一实施例中，工件20为圆柱状，电极12为一平板电极，其表面为一平面，即工件20的表面轮廓并未对应于螺纹的轮廓。电源供应单元16的阳极与阴极分别耦接于工件20与电极12，以供应电源至电极12与工件20。于本实施例中，电源供应单元16的阳极经由旋转单元14而耦接于工件20。
工件20的一端固定于旋转单元14，旋转单元14带动工件20旋转，如此工件20的周缘的电解液流场会呈一螺旋涡流状态，如此电极12对工件20进行电化学加工时，工件20的表面即会形成螺纹21。此外，旋转单元14设置于移行单元18，移行单元18带动旋转单元14于垂直(Z轴)方向移动，以移动部分工件20进入或者离开电解液容置槽10。
工件20进行电化学加工时，其在极限电流状态下，也就是电流密度不会随电压上升而上升时，如图2所示，工件20的表面与电解液11的交界处将产生一黏稠液状接口层，其为黏稠层30(viscous layer)，其包含工件20溶解的阳离子与电解液11中的阴离子，黏稠层30的电阻比电解液11的电阻大，所以黏稠层30为电的不良导体。本发明藉由旋转单元14旋转工件20，如此在一定转速下，工件20的周缘的电解液流场受到工件20的旋转的影响下，电解液流场会呈一螺旋涡流(spiral vortex)状态，如此黏稠层30会受到电解液流场的影响而呈螺旋状。
承接上述，呈螺旋状的黏稠层30的整体厚度即不相同，螺旋状的黏稠层30的螺谷的厚度较薄，电流较容易通过，因此工件20对应黏稠层30的螺谷的位置处即会受到较大电流，即工件20的此位置的溶解速度较快，相对而言，螺旋状的黏稠层30的螺峰的厚度较厚，如此经过黏稠层30的螺峰的电流相对较小，工件20的对应位置的溶解速度较慢。基于上述原因，工件20的表面会受到不同强度的电流，且电流强度是对应螺旋状的黏稠层30的厚度，如此工件20进行电化学加工时，工件20的表面并不是均匀被溶解，而是对应螺旋状的黏稠层30，即形成螺纹21。如图1所示，形成于工件20的螺纹21上密下疏，即靠近工件20的末端的螺纹21较疏，所以表示螺纹21并非为等间距。本发明可依据使用需求调整加工参数，而调整螺纹21的间距。
由上述说明可知，本发明利用表面轮廓并未对应螺纹21的轮廓的电极12对工件20进行电化学加工，即可形成螺纹21于工件20的表面，电极12的表面轮廓不需要如同习用电极需要对应螺纹21的轮廓，如此可以减少电极12的设计与加工时间，而减少电化学加工前的前置作业。此外，藉由调整电化学加工的加工参数可以调整螺纹21的轮廓，例如螺纹角度、螺纹深度或者螺纹间距，例如调整旋转工件20的转速或者加工电压强度，可以调整螺纹21的角度；调整加工电压强度或者加工时间，可以调整螺纹21的深度。
请一并参阅图3，其为本发明的一实施例的电化学加工方法的流程图。如图所示，步骤S1，提供工件20与电极12，电极12对应于工件20而设置，电极12的轮廓非对应于螺纹21的轮廓，并且如步骤S3所示，提供电解液11于工件20与电极12间，且电极12与工件20间具有间隔距离。之后，进行步骤S5，旋转工件20，以使工件20的周缘电解液流场达螺旋涡流状态；接着，如步骤S7所示，进行电化学加工，形成螺纹21于工件20的表面。由上述说明可知，本发明的电化学加工方法驱使工件20的周缘的电解液流场呈螺旋涡流状态，并进行电化学加工，如此可形成螺纹21于工件20的表面。
请参阅图4，其为本发明的第二实施例的电化学加工装置的示意图。如图所示，本实施例的电极12为中空筒，于进行电化学加工时，工件20位于电极12内，电极12的内表面为平面，其余组件与作动同于上述实施例，于此不再赘述。
请参阅图5，其为本发明的第三实施例的电化学加工装置的示意图。如图所示，当工件20进行电化学加工的过程，移行单元18会上下往复移动旋转单元14，而对应于电极12上下往复移动工件20，而形成锥状的螺纹22于工件20的表面。
请参阅图6，其为本发明的第四实施例的电化学加工装置的示意图。如图所示，本实施例的旋转单元14与工件20水平(横式)设置，移行单元18水平移动旋转单元14，而水平移动工件20，以进行电化学加工。此外，本实施例更包含一支撑件40，其用于支撑工件20。于本发明的一实施例中，工件20穿过支撑件40而被支撑。另外，本实施例更包含一电解液传输单元42，其传输电解液11于电极12与工件20之间。于本发明的一实施例中，电解液传输单元42为一喷头。
本实施例更可包含一绝缘管44，其对应于工件20的末端并为中空管。当工件20进行电化学加工而螺纹21已形成于表面时，移行单元18朝绝缘管44的方向移动旋转单元14而移动工件20，使得已形成螺纹21的部分工件20进入绝缘管44，而避免接触电解液11，以避免已形成螺纹21的部分工件20持续进行电化学加工，即保护已形成螺纹21。换言之，本发明的电化学加工方法更可包含保护已形成的螺纹21。此外，本实施例更可包含一支撑件46，其用于支撑绝缘管44。本实施例的支撑件40与46仅为本发明的一实施例，并非限制本发明的支撑件40与46仅能于此。
综合上述，本发明的电化学加工装置与电化学加工方法使工件的周缘的电解液流场呈螺旋涡流状态，如此进行电化学加工时，运用非对应螺纹的轮廓的电极即可形成螺纹于工件的表面。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种电化学加工装置，其特征在于，其形成一螺纹于一工件的表面，该电化学加工装置包含一旋转单元，而旋转该工件，该工件的周缘的一电解液流场呈一螺旋涡流状态，以及一电极对应于该工件设置，该电极的轮廓非对应于该螺纹的轮廓。
2.如权利要求1所述的电化学加工装置，其特征在于，其更包含有一移行单元与一绝缘管，该绝缘管对应于该工件设置，该移行单元朝该绝缘管的方向移动该工件。
3.如权利要求1所述的电化学加工装置，其特征在于，其更包含有一移行单元，该移行单元对应于该电极往复移动该工件，而形成锥状螺纹于该工件的表面。
4.如权利要求1所述的电化学加工装置，其特征在于，其中该电极的表面为一平面。
5.一种电化学加工方法，其特征在于，其包含驱使工件的周缘的电解液流场呈螺旋涡流状态，并进行该电化学加工，形成螺纹于该工件的表面。
6.如权利要求5所述的电化学加工方法，其特征在于，其更包含旋转该工件，而驱使该电解液流场呈该螺旋涡流状态。
7.如权利要求6所述的电化学加工方法，其特征在于，更包含调整该电化学加工的至少一加工参数，而调整该螺纹的轮廓。
8.如权利要求7所述的电化学加工方法，其特征在于，其中该加工参数包含旋转该工件的转速、进行该电化学加工的电压强度或者加工时间。
9.如权利要求5所述的电化学加工方法，其特征在于，其更包含保护已形成的螺纹。
10.如权利要求5所述的电化学加工方法，其特征在于，其更包含形成黏稠层于该工件的表面，且该黏稠层呈螺旋状。
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