放電加工模具表面清潔方法
2023-05-10 23:58:11 1
專利名稱：放電加工模具表面清潔方法
技術領域：
本發明有關於一种放電加工模具表面清潔方法，尤其是一種用以清潔放電加工模具，使放電加工模具表面活化以維持產品精度的放電加工模具表面清潔方法。
背景技術：
「真空電漿」及「大氣電漿」都為已廣泛應用於各產業的物品表面清潔方法；其中，針對放電加工模具表面的清潔方法而言，真空電漿清潔的效果雖然很好，但能夠處理的工件受限於真空電漿清潔裝置的真空腔體的形式與尺寸大小，使得工藝相容性低，且又有產率低及設備昂貴等因素，均間接增加了產品的製造成本，因此並不適合以真空電漿清潔的方法清潔放電加工模具的表面。相對地，大氣電漿是在常壓環境中，利用高能電場作用，使中性氣體解離而成為電漿態，無須使用價格昂貴的真空腔體及真空系統；因此，目前清潔放電加工模具表面的方法，多以具有高工藝相容性、快速簡便、低溫及低成本等優點的大氣電漿清潔方式為之。然而，大氣電漿清潔的能量較低，對於放電加工模具上有嚴重積碳的地方，並無法達到完全清除積碳的作用；在一次次積碳累積的情況下，導致產品的鍍膜合格率漸漸變差，使得該放電加工模具在使用一定次數後就需被淘汰，不僅不易維持產品的品質，同時也增加了製造的成本。
發明內容
本發明目的乃解決上述現有技術的缺點，以提供一种放電加工模具表面清潔方法，可利用雷射複合大氣電漿的清潔方法，將放電加工模具表面的積碳或髒汙徹底清除，以提升表面清潔度。為達到前述發明目的，本發明的放電加工模具表面清潔方法，包含:一個初步清潔步驟，以溼式清洗的方式清洗一個待清潔的放電加工模具，並於清洗後將該放電加工模具乾燥；一個雷射表面處理步驟，將至少一個完成該初步清潔步驟後的放電加工模具置放於一個雙軸定位設備的工作平臺，通過該雙軸定位設備設定一個移行路徑，由該雙軸定位設備控制一個雷射裝置及一個攝像裝置沿該移行路徑相對於該工作平臺產生位移，並在通過該攝像裝置發現該至少一個放電加工模具表面有積碳或髒汙時，以該雷射裝置產生一個雷射光束去除該積碳或髒汙；及一個大氣電漿處理步驟，以一個大氣電漿清潔裝置清潔該至少一個放電加工模具的表面。本發明的放電加工模具表面清潔方法，另包含一個檢測步驟，該檢測步驟檢查經該大氣電漿處理步驟清潔後的各該放電加工模具表面的清潔度是否已達合格標準。本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，該移行路徑具有數個停滯點，當該攝像裝置對位至各該停滯點時，該工作平臺與攝像裝置之間的相對位移將暫停一段預設時間，並隨後繼續沿該移行路徑位移。本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，該雷射光束的功率為3 100W。
本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，該大氣電漿清潔裝置架設於該雙軸定位設備，並與該工作平臺相對。 本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，該雙軸定位設備控制該大氣電漿清潔裝置與該工作平臺產生相對位移，且同時由該大氣電漿清潔裝置向該至少一個放電加工模具噴射大氣電漿。本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，該大氣電漿清潔裝置與該工作平臺之間的相對位移速率為5 100 mm/second。本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，該大氣電漿清潔裝置的工作氣體為空氣、氮氣、氧氣、氬氣或其混合氣體，工作電壓為10(T500V。本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，由該檢測步驟檢出清潔度未達該合格標準的放電加工模具，則再次進行該雷射表面處理步驟及大氣電漿處理步驟，以清除表面的積碳或髒汙，直至由該檢測步驟檢出的清潔度達合格標準為止。本發明的放電加工模具表面清潔方法，其中，該溼式清洗包含脫脂及水洗程序。本發明的有益效果在於:本發明的放電加工模具表面清潔方法，可利用雷射複合大氣電漿的清潔方法，將放電加工模具表面的積碳或髒汙徹底清除，以提升表面清潔度，從而提升產品的鍍膜合格率，並延長該放電加工模具的使用壽命，不僅可維持產品的品質，同時也降低了製造的成本。
圖1:本發明較佳實施例的流程方塊圖。圖2:本發明進行雷射表面處理步驟的示意圖。圖3a:本發明的攝像裝置與工作平臺相對位移的路徑示意圖(一)。圖3b:本發明的攝像裝置與工作平臺相對位移的路徑示意圖(二)。圖3c:本發明的攝像裝置與工作平臺相對位移的路徑示意圖(三)。圖4:本發明進行大氣電漿處理步驟的示意圖。圖5: —放電加工模具表面清潔前進行水滴接觸角測試的測試結果的示意圖。圖6:該放電加工模具表面僅以大氣電漿清潔處理過並進行水滴接觸角測試的測試結果的示意圖。圖7:該放電加工模具表面以雷射複合大氣電漿清潔處理過並進行水滴接觸角測試的測試結果的示意圖。其中:
I放電加工模具2雷射裝置21噴頭
3雙軸定位設備31工作平臺4攝像裝置
41鏡頭5大氣電漿清潔裝置51噴頭
SI初步清潔步驟S2雷射表面處理步驟 S3大氣電漿處理步驟
S4檢測步驟Rl移行路徑R2移行路徑 P停滯點。
具體實施例方式為讓本發明的上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下:
本發明所述的「超音波清潔裝置」，是指設有清洗槽，且可通過超音波震動該清洗槽中的液體，以提升清洗效率。本發明所述的「烘箱」，是指具有一容室，且可利用電熱或燃燒熱等熱源升高該容室中氣體溫度，可用以蒸發置放於該容室中物品的水分。本發明所述的「雷射裝置」，是指可由一噴頭髮射雷射光束，用以對物品表面進行雷射清潔；其中，適用於本發明的雷射裝置，可產生波長範圍在10(Tl200nm的雷射光束，並可依據需求調整雷射光束的功率。本發明所述的「雙軸定位設備」，是指具有一用以架設物品的工作平臺，及一用以架設預設加工裝置的加工座，並可通過一控制單元設定一移行路徑，以驅動該工作平臺與加工座在X-Y平面上沿該移行路徑產生相對位移。本發明所述的「攝像裝置」，指可通過一鏡頭擷取預設範圍內的影像。本發明所述的「大氣電漿清潔裝置」，是指可於常壓下，利用高能電場將中性氣體解離成電漿態(等離子態)，並通過一噴頭噴射出電漿態的工作流體以對物品表面進行清潔。本發明所述的「水滴接觸角量測儀」，是指可量測水滴與物件表面夾角，可用以判斷該物件表面的清潔度。請參閱圖1所示，為本發明的較佳實施例，該放電加工模具表面清潔方法包含一初步清潔步驟S1、一雷射表面處理步驟S2及一大氣電漿處理步驟S3，以清潔至少一放電加工模具I (如圖2所示)表面的積碳和/或髒汙。本發明的初步清潔步驟SI，以溼式清洗的方式清洗一待清潔的放電加工模具1，並於清洗後將該放電加工模具I乾燥。更詳言之，為提升清潔效率，可通過一超音波清潔裝置，於一清洗槽中依序對該放電加工模具I進行脫脂及水洗等溼式清洗的程序，藉助超音波震動該清洗槽中的液體，使溼式清洗的清潔效果提升。其中，該脫脂程序利用脫脂劑將該放電加工模具I表面附著的油脂、髒汙及附著物去除，該水洗程序則是將該放電加工模具I表面殘留的脫脂劑洗淨。該放電加工模具I完成溼式清洗後，可選擇自然風乾或加熱烘烤等方式，去除該放電加工模具I上的水分；在本實施例中，為提升乾燥該放電加工模具I的效率，可將該放電加工模具I置入一烘箱中，並較佳以不超過250°c的溫度加熱適當時間，使該放電加工模具I乾燥，以完成初步清潔該放電加工模具I的步驟。請參閱圖1及圖2所示，本發明的雷射表面處理步驟S2，是針對該至少一放電加工模具I表面的積碳或髒汙處，以一雷射裝置2進行雷射表面處理。更詳言之，可將至少一完成該初步清潔步驟SI後的放電加工模具1，定位置放於一雙軸定位設備3的工作平臺31上；該雷射裝置2架設於該雙軸定位設備3的加工座(圖未繪示)，且該雷射裝置2旁另架設有一高倍率的攝像裝置4，該攝像裝置4電連接一顯示器(圖未繪示)，該雷射裝置2的噴頭
21以及該攝像裝置4的鏡頭41，均與該工作平臺31相對，並與該工作平臺31間隔預設距離。其中，本實施例中的雷射裝置2可選用能夠發出波長為532nm的雷射光束。再者，還可依據定位置放於該工作平臺31上的放電加工模具I數量，通過該雙軸定位設備3的控制單元設定一合適的移行路徑Rl。舉例而言，當定位置放於該工作平臺31上的放電加工模具I數量為單一個時，較佳將該移行路徑Rl設定成繞行於該放電加工模具I的各式連續路徑，例如圖3a、圖3b所示，但不以此為限；當定位置放於該工作平臺31上的放電加工模具I數量為數個時，除了可以將該移行路徑Rl設定成個別針對各放電加工模具I完成繞行，也可以將該移行路徑Rl設定成橫跨該數個放電加工模具I的各式連續路徑，例如圖2、圖3c所示,但不以此為限。該雷射表面處理步驟S2的操作溫度可選擇為室溫即可，並通過前述結構，由該雙軸定位設備3精確控制該雷射裝置2及攝像裝置4，與該工作平臺31之間在X-Y平面上沿預設的移行路徑Rl產生相對位移；其中，可以使該工作平臺31保持不動，驅動該雷射裝置2及攝像裝置4產生位移，或者是使該雷射裝置2及攝像裝置4保持不動，驅動該工作平臺31產生位移。此外，由於該攝像裝置4的鏡頭41僅能擷取預設範圍內的影像，因此可通過該雙軸定位設備3的控制單元，在該移行路徑Rl上設數個停滯點P，當該攝像裝置4對位至各停滯點P時，該工作平臺31與攝像裝置4之間的相對位移將暫停一停留時間，並隨後繼續沿該移行路徑Rl位移；其中，該停留時間可以為0.5飛秒，較佳為I秒。據此，使用者可通過該攝像裝置4，即時地由該顯示器觀察該放電加工模具I表面被拍攝到的位置；若在一停滯點P上看到嚴重積碳或髒汙處，則可對該雙軸定位設備3的控制單元下一暫停指令，使該工作平臺31與攝像裝置4之間的相對位移暫停，並控制該雷射裝置2發出功率為3 100W (較佳為35W)的雷射光束，針對該嚴重積碳或髒汙處進行清潔，以局部清除該放電加工模具I上的積碳或髒汙。其中，通過該攝像裝置4的設置，使該雷射裝置2可精確地僅針對積碳或髒汙處進行清潔，使得高能量的雷射光束不會掃過沒有積碳或髒汙的地方，可有效避免該放電加工模具I的表面受損，從而得以延長該放電加工模具I的使用壽命。在該停滯點P上清除該放電加工模具I上的積碳或髒汙後，可解除該暫停指令，使該工作平臺31與攝像裝置4之間繼續沿該移行路徑Rl產生相對位移，而該攝像裝置4對位至下一個停滯點P時，將再短暫地停滯以供觀察是否有需要進行雷射清潔的地方，如此重複直至完成該移行路徑Rl上所有停滯點P的檢查。請參閱圖1及圖4所示，本發明的大氣電漿處理步驟S3，以一大氣電漿清潔裝置5清潔該至少一放電加工模具I的表面。更詳言之，該大氣電漿清潔裝置5同樣可被架設於該雙軸定位設備3的加工座，且該大氣電漿清潔裝置5的噴頭51也與該工作平臺31相對並間隔預設距離，以及可通過該雙軸定位設備3的控制單元設定一合適的移行路徑R2，該移行路徑R2可與該移行路徑Rl相同，也可不同。據此，該至少一放電加工模具I表面在經過該雷射表面處理步驟S2，以局部清除嚴重積碳或髒汙處後，可由該雙軸定位設備3精確控制該大氣電漿清潔裝置5與該工作平臺31之間在X-Y平面上沿預設的移行路徑R2產生相對位移，並同步地由該大氣電漿清潔裝置5向該工作平臺31上的該至少一放電加工模具I噴射大氣電漿，以全面性地清除該至少一放電加工模具I表面的殘留積碳或髒汙。在本實施例中，該大氣電漿處理步驟S3的操作溫度也可選擇為室溫即可，該大氣電漿清潔裝置5的工作氣體可以為空氣、氮氣、氧氣、氬氣或其混合氣體等，工作電壓可以為10(T500V (較佳為250V)，該大氣電漿清潔裝置5與工作平臺31之間的相對位移速率可以為 5 100 mm/second (較佳為 20 mm/second)。請參閱圖1所示，本發明較佳另包含一檢測步驟S4，該檢測步驟S4用以檢查經該大氣電漿處理步驟S3清潔後的各該放電加工模具I表面的清潔度是否已達合格標準。更詳言之，可選擇通過「水滴接觸角測試法」，檢測該放電加工模具I的表面，在經過該雷射表面處理步驟S2及大氣電漿處理步驟S3的清潔處理後，是否已達到合格的清潔度標準；也即，可將固定體積的液態去離子水滴灑在該放電加工模具I的表面，並通過一水滴接觸角量測儀，量測水滴與該放電加工模具I表面的夾角，借「清潔度越高，水滴接觸角越小」的準則，判斷該放電加工模具I表面的清潔度。另外，對於清潔度未達該合格標準的放電加工模具1，則可再次進行該雷射表面處理步驟S2及大氣電漿處理步驟S3，清除表面的積碳或髒汙，直至由該檢測步驟S4檢測出清潔度達合格標準為止。請參閱圖5 7所示，圖5 7分別為「清潔前」、「僅以大氣電漿清潔處理過」及「以雷射複合大氣電漿清潔處理過」三種情況，於同一放電加工模具的相同位置上進行水滴接觸角測試所得的測試結果。由圖5可知，清潔前的放電加工模具，其表面的水滴接觸角大於70度；由圖6可知，僅以大氣電漿清潔處理過的放電加工模具，其表面的水滴接觸角已降至小於20度左右；由圖7可知，但以雷射複合大氣電漿清潔處理過的放電加工模具，其表面的水滴接觸角甚至可小於10度，故本發明的放電加工模具表面清潔方法可有效提升放電加工模具的表面清潔度。綜上所述，由於本發明的放電加工模具表面清潔方法，可利用雷射複合大氣電漿的清潔方法，將放電加工模具表面的積碳或髒汙徹底清除，以提升表面清潔度，從而提升產品的鍍膜合格率，並延長該放電加工模具的使用壽命，不僅可維持產品的品質，同時也降低了製造的成本。雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明的精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護的技術範疇，因此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。但以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，都應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
權利要求
1.一种放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，包含: 一個初步清潔步驟，以溼式清洗的方式清洗一個待清潔的放電加工模具，並於清洗後將該放電加工模具乾燥； 一個雷射表面處理步驟，將至少一個完成該初步清潔步驟後的放電加工模具置放於一個雙軸定位設備的工作平臺，通過該雙軸定位設備設定一個移行路徑，由該雙軸定位設備控制一個雷射裝置及一個攝像裝置沿該移行路徑相對於該工作平臺產生位移，並在通過該攝像裝置發現該至少一個放電加工模具表面有積碳或髒汙時，以該雷射裝置產生一個雷射光束去除該積碳或髒汙；及 一個大氣電漿處理步驟，以一個大氣電漿清潔裝置清潔該至少一個放電加工模具的表面。
2.如權利要求1所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，另包含一個檢測步驟，該檢測步驟檢查經該大氣電漿處理步驟清潔後的各該放電加工模具表面的清潔度是否已達合格標準。
3.如權利要求1或2所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，該移行路徑具有數個停滯點，當該攝像裝置對位至各該停滯點時，該工作平臺與攝像裝置之間的相對位移將暫停一段預設時間，並隨後繼續沿該移行路徑位移。
4.如權利要求1或2所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，該雷射光束的功率為3 100W。
5.如權利要求1或2所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，該大氣電漿清潔裝置架設於該雙軸定位設備，並與該工作平臺相對。
6.如權利要求5所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，該雙軸定位設備控制該大氣電漿清潔裝置與該工作平臺產生相對位移，且同時由該大氣電漿清潔裝置向該至少一個放電加工模具噴射大氣電漿。
7.如權利要求6所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，該大氣電漿清潔裝置與該工作平臺之間的相對位移速率為5 100 mm/second。
8.如權利要求5所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，該大氣電漿清潔裝置的工作氣體為空氣、氮氣、氧氣、氬氣或其混合氣體，工作電壓為10(T500V。
9.如權利要求2所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，由該檢測步驟檢出清潔度未達該合格標準的放電加工模具，則再次進行該雷射表面處理步驟及大氣電漿處理步驟，以清除表面的積碳或髒汙，直至由該檢測步驟檢出的清潔度達合格標準為止。
10.如權利要求1所述的放電加工模具表面清潔方法，其特徵在於，該溼式清洗包含脫脂及水洗程序。
全文摘要
本發明公布了一种放電加工模具表面清潔方法，包含一個初步清潔步驟，以溼式清洗的方式清洗一個待清潔的放電加工模具，並於清洗後將該放電加工模具乾燥；一個雷射表面處理步驟，針對該放電加工模具表面的積碳或髒汙處，以一個雷射裝置進行雷射表面處理；及一個大氣電漿處理步驟，以一個大氣電漿清潔裝置清潔該放電加工模具的表面。本發明利用雷射複合大氣電漿的清潔方法，將放電加工模具表面的積碳或髒汙徹底清除，以提升表面清潔度，從而提升產品的鍍膜合格率，並延長該放電加工模具的使用壽命，不僅可維持產品的品質，同時也降低了製造的成本。
文檔編號B08B7/04GK103170481SQ20111044094
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者高於迦, 莊道良, 黃建龍, 陸培雄, 施國彰 申請人:財團法人金屬工業研究發展中心