電化學加工裝置及加工方法與流程

2023-06-04 19:35:49 1

本發明是有關於一種電化學加工，其尤指一種可形成螺紋於工件表面的電化學加工裝置與電化學加工方法。

背景技術：

按，電化學加工是有別於傳統機械加工的非傳統加工製程，其是利用金屬陽極溶解的原理，而對金屬加工件進行移除加工。由於進行電化學加工的過程，並沒有直接接觸工件表面進行機械加工，因此工件的表面無殘留應力，且加工過程無電極損耗，所以適合對大量工件進行加工，此為電化學加工的優點。

但是，在利用電化學對工件進行成形加工前，一般需根據工件欲成形的形狀進行電極及夾治具設計，且電極的輪廓通常與欲成形的形狀互補，因此加工的前置作業的設計及機械加工製程較長，例如欲於工件的表面形成螺紋，即必須先行加工出具有對應於螺紋輪廓的電極，因此如何簡化電化學加工形成螺紋於工件表面的製程，以提升製程效率，其為目前電化學加工的一問題。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種電化學加工裝置及電化學加工方法，其可簡易形成螺紋於工件表面。

本發明的另一目的在於提供一種電化學加工裝置及電化學加工方法，其可形成錐狀螺紋於工件的表面。

本發明提供一種電化學加工裝置，其形成一螺紋於一工件的表面，該電化學加工裝置包含一旋轉單元，而旋轉該工件，該工件的周緣的一電解液流場呈一螺旋渦流狀態，以及一電極對應於工件設置，該電極的輪廓非對應於該 螺紋的輪廓。

本發明另提供一種電化學加工方法，其包含:驅使工件的周緣的電解液流場呈螺旋渦流狀態，並進行電化學加工。

附圖說明

圖1:其為本發明的第一實施例的電化學加工裝置的示意圖；

圖2:其為本發明的一實施例的工件與黏稠層的示意圖；

圖3:其為本發明的一實施例的電化學加工方法的流程圖；

圖4:其為本發明的第二實施例的電化學加工裝置的示意圖；

圖5:其為本發明的第三實施例的電化學加工裝置的示意圖；以及

圖6:其為本發明的第四實施例的電化學加工裝置的示意圖。

【圖號對照說明】

10 電解液容置槽

11 電解液

12 電極

14 旋轉單元

16 電源供應單元

18 移行單元

20 工件

21 螺紋

22 螺紋

30 黏稠層

40 支撐件

42 電解液傳輸單元

44 絕緣管

46 支撐件

具體實施方式

為了使本發明的結構特徵及所達成的功效有更進一步的了解與認識，特用較佳的實施例及配合詳細的說明，說明如下：

參閱圖1，其為本發明的第一實施例的電化學加工裝置的示意圖。如圖所示，本發明的電化學加工裝置包含一電解液容置槽10、一電極12、一旋轉單元14、一電源供應單元16與一移行單元18。電極12與一工件20垂直(Z軸方向)容置於電解液容置槽10，且電極12對應於工件20而設置，兩者間具有一間隔距離，電解液容置槽10並容置有電解液11，即電極12與部分工件20位於電解液11中。於本發明的一實施例中，工件20為圓柱狀，電極12為一平板電極，其表面為一平面，即工件20的表面輪廓並未對應於螺紋的輪廓。電源供應單元16的陽極與陰極分別耦接於工件20與電極12，以供應電源至電極12與工件20。於本實施例中，電源供應單元16的陽極經由旋轉單元14而耦接於工件20。

工件20的一端固定於旋轉單元14，旋轉單元14帶動工件20旋轉，如此工件20的周緣的電解液流場會呈一螺旋渦流狀態，如此電極12對工件20進行電化學加工時，工件20的表面即會形成螺紋21。此外，旋轉單元14設置於移行單元18，移行單元18帶動旋轉單元14於垂直(Z軸)方向移動，以移動部分工件20進入或者離開電解液容置槽10。

工件20進行電化學加工時，其在極限電流狀態下，也就是電流密度不會隨電壓上升而上升時，如圖2所示，工件20的表面與電解液11的交界處將產生一黏稠液狀接口層，其為黏稠層30(viscous layer)，其包含工件20溶解的陽 離子與電解液11中的陰離子，黏稠層30的電阻比電解液11的電阻大，所以黏稠層30為電的不良導體。本發明藉由旋轉單元14旋轉工件20，如此在一定轉速下，工件20的周緣的電解液流場受到工件20的旋轉的影響下，電解液流場會呈一螺旋渦流(spiral vortex)狀態，如此黏稠層30會受到電解液流場的影響而呈螺旋狀。

承接上述，呈螺旋狀的黏稠層30的整體厚度即不相同，螺旋狀的黏稠層30的螺谷的厚度較薄，電流較容易通過，因此工件20對應黏稠層30的螺谷的位置處即會受到較大電流，即工件20的此位置的溶解速度較快，相對而言，螺旋狀的黏稠層30的螺峰的厚度較厚，如此經過黏稠層30的螺峰的電流相對較小，工件20的對應位置的溶解速度較慢。基於上述原因，工件20的表面會受到不同強度的電流，且電流強度是對應螺旋狀的黏稠層30的厚度，如此工件20進行電化學加工時，工件20的表面並不是均勻被溶解，而是對應螺旋狀的黏稠層30，即形成螺紋21。如圖1所示，形成於工件20的螺紋21上密下疏，即靠近工件20的末端的螺紋21較疏，所以表示螺紋21並非為等間距。本發明可依據使用需求調整加工參數，而調整螺紋21的間距。

由上述說明可知，本發明利用表面輪廓並未對應螺紋21的輪廓的電極12對工件20進行電化學加工，即可形成螺紋21於工件20的表面，電極12的表面輪廓不需要如同習用電極需要對應螺紋21的輪廓，如此可以減少電極12的設計與加工時間，而減少電化學加工前的前置作業。此外，藉由調整電化學加工的加工參數可以調整螺紋21的輪廓，例如螺紋角度、螺紋深度或者螺紋間距，例如調整旋轉工件20的轉速或者加工電壓強度，可以調整螺紋21的角度；調整加工電壓強度或者加工時間，可以調整螺紋21的深度。

請一併參閱圖3，其為本發明的一實施例的電化學加工方法的流程圖。如圖所示，步驟S1，提供工件20與電極12，電極12對應於工件20而設置，電極12的輪廓非對應於螺紋21的輪廓，並且如步驟S3所示，提供電解液11於工件20與電極12間，且電極12與工件20間具有間隔距離。之後，進行步驟S5，旋轉工件20，以使工件20的周緣電解液流場達螺旋渦流狀態；接著，如步驟S7所示，進行電化學加工，形成螺紋21於工件20的表面。由上述說明可知，本發明的電化學加工方法驅使工件20的周緣的電解液流場呈螺旋渦流狀態，並進行電化學加工，如此可形成螺紋21於工件20的表面。

請參閱圖4，其為本發明的第二實施例的電化學加工裝置的示意圖。如圖所示，本實施例的電極12為中空筒，於進行電化學加工時，工件20位於電極12內，電極12的內表面為平面，其餘組件與作動同於上述實施例，於此不再贅述。

請參閱圖5，其為本發明的第三實施例的電化學加工裝置的示意圖。如圖所示，當工件20進行電化學加工的過程，移行單元18會上下往復移動旋轉單元14，而對應於電極12上下往復移動工件20，而形成錐狀的螺紋22於工件20的表面。

請參閱圖6，其為本發明的第四實施例的電化學加工裝置的示意圖。如圖所示，本實施例的旋轉單元14與工件20水平(橫式)設置，移行單元18水平移動旋轉單元14，而水平移動工件20，以進行電化學加工。此外，本實施例更包含一支撐件40，其用於支撐工件20。於本發明的一實施例中，工件20穿過支撐件40而被支撐。另外，本實施例更包含一電解液傳輸單元42，其傳輸電解液11於電極12與工件20之間。於本發明的一實施例中，電解液傳輸單元42為一噴頭。

本實施例更可包含一絕緣管44，其對應於工件20的末端並為中空管。當工件20進行電化學加工而螺紋21已形成於表面時，移行單元18朝絕緣管44的方向移動旋轉單元14而移動工件20，使得已形成螺紋21的部分工件20進入絕緣管44，而避免接觸電解液11，以避免已形成螺紋21的部分工件20持續進行電化學加工，即保護已形成螺紋21。換言之，本發明的電化學加工方法更可包含保護已形成的螺紋21。此外，本實施例更可包含一支撐件46，其用於支撐絕緣管44。本實施例的支撐件40與46僅為本發明的一實施例，並非限制本發明的支撐件40與46僅能於此。

綜合上述，本發明的電化學加工裝置與電化學加工方法使工件的周緣的電解液流場呈螺旋渦流狀態，如此進行電化學加工時，運用非對應螺紋的輪廓的電極即可形成螺紋於工件的表面。

上文僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的權利要求範圍內。