《真空离心微加工装置及方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真空离心微加工装置及方法.pdf（14页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103302596 A (43)申请公布日 2013.09.18 CN 103302596 A *CN103302596A* (21)申请号 201210060617.3 (22)申请日 2012.03.09 B24C 3/02(2006.01) B24C 5/00(2006.01) (71)申请人 海纳微加工股份有限公司 地址 中国台湾新北市深坑区北深路三段 274 号 8 楼 (72)发明人 江朝宗 康禄坤 (74)专利代理机构 天津三元专利商标代理有限 责任公司 12203 代理人 钱凯 (54) 发明名称 真空离心微加工装置及方法 (57) 摘要 本发明为一种。
2、真空离心微加工装置及方法， 包含一真空腔、 至少一真空泵、 加工移动平台及至 少一离心加工机构， 其中， 该真空腔连结真空泵， 以将该真空腔内压力控制于-100托(TORR， mmHg) 以下的负压环境， 该加工移动平台设于该真空腔 内， 供至少一工件安置及使该工件进行至少一轴 向方向的移动， 该离心加工机构设于真空腔内， 经 由上方输入微粉粒磨料， 以让离心加工机构借由 旋转离心力将该微粉粒磨料于真空负压环境下集 中抛射向该工件表面， 以对工件冲击切削加工， 以 构成一种可在负压值环境下对工件进行微粉粒离 心力抛射微加工的装置及方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 。
3、页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103302596 A CN 103302596 A *CN103302596A* 1/2 页 2 1. 一种真空离心微加工装置， 其特征在于， 包括 ： 一真空腔， 为一可密封成真空负压环境的腔体 ； 至少一具有抽真空负压功能的真空泵， 且具有至少一进气口及排气口， 该进气口穿入 该真空腔内部， 以将该真空腔内部的空气快速与大量抽出， 并经由该排气口排出， 使该真空 腔内部形成 -100 托以下的负压值的环境 ； 至少一加工移动平台， 设于真空腔内部，。
4、 该加工移动平台供一工件安置， 并可带动该工 件作至少一轴向方向的位移移动 ； 及 至少一离心加工机构， 设于该真空腔内部， 该离心加工机构内部容置有数个微粉粒磨 粒， 该微粉粒磨料借由该离心加工机构以旋转离心力且沿离心力切线方向与路径高速抛射 射出， 以令该微粉粒磨料高速撞击切削加工移动平台上的工件， 而对该工件进行微加工。 2. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工装置， 其特征在于， 所述真空腔为真空罩。 3. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工装置， 其特征在于， 所述真空泵控制真容腔 内的负压值范围为 -100 托至 -760 托。 4. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工。
5、装置， 其特征在于， 所述加工移动平台为步 进马达所组成可数字控制的加工平台。 5. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工装置， 其特征在于， 所述加工移动平台为伺 服马达所组成可数字控制的加工平台。 6. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工装置， 其特征在于， 所述加工移动平台设于 真空腔内部一侧。 7. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工装置， 其特征在于， 所述离心加工机构包含 ： 至少一驱动马达， 设于该真空腔的底端， 该驱动马达的转轴可作顺时针方向旋转或逆 时针方向旋转 ； 至少一转盘， 结合于该驱动马达的转轴上， 受该驱动马达的驱动而作顺时针或逆时针 方向旋转， 该转盘上。
6、设有若干隔板， 各隔板间分别形成一槽 ； 及 至少一进料单元， 设于该转盘的上方， 且该进料单元内容置有数个微粉粒磨料， 该进料 单元并控制该微粉粒磨料向下落入该转盘中的进料动作， 使该微粉粒磨料由上而下落入该 转盘中， 以借转盘旋转而令该微粉粒磨料依离心力带动至转盘的槽， 再由转盘离心力的切 线方向与路径抛射射出。 8. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工装置， 其特征在于， 所述离心加工机构包含 ： 至少一驱动马达， 设于该真空腔的外部， 该驱动马达的转轴穿入该真空腔内， 该驱动马 达的转轴可作顺时针方向旋转或逆时针方向旋转 ； 至少一转盘， 结合于该驱动马达的转轴上， 受该驱动马达的。
7、驱动而作顺时针或逆时针 方向旋转， 该转盘上设有若干隔板， 各隔板间分别形成一槽 ； 及 至少一进料单元， 设于该转盘的上方， 且该进料单元内容置有数个微粉粒磨料， 该进料 单元并控制该微粉粒磨料向下落入该转盘中的进料动作， 使该微粉粒磨料由上而下落入该 转盘中， 以借转盘旋转而令该微粉粒磨料依离心力带动至转盘的槽， 再由转盘离心力的切 线方向与路径抛射射出。 9. 根据权利要求 1 所述的真空离心微加工装置， 其特征在于， 所述离心加工机构结合 一移动装置， 该移动装置带动该离心加工机构作至少一轴向方向的位移移动。 权 利 要 求 书 CN 103302596 A 2 2/2 页 3 10.。
8、 一种真空离心微加工方法， 其特征在于， 其步骤系包括 ： (a) 微加工设备设置， 于一真空腔中设置一离心加工机构， 该离心加工机构为具微粉粒 磨料借旋转离心力抛射研磨功能的加工机构， 该真空腔内设置一加工移动平台， 该加工移 动平台供一工件安置与进行至少一轴向方向的移动 ； (b) 真空腔形成负压， 由步骤 a 的真空腔连结一真空泵， 借该真空泵将该真空腔内压力 抽吸形成 -100 托以下负压值的负压环境 ； (c) 形成旋转离心力抛射微粉粒磨料， 由步骤 a 的离心加工机构旋转产生离心力， 以将 该离心加工机构内的微粉粒磨料进行旋转， 以形成旋转离心力， 使微粉粒磨料借由该离心 力抛射出。
9、离心加工机构外 ； (d) 对工件进行微加工， 由该步骤 c 的离心加工机构所高速抛射射出的微粉粒磨料对 步骤 a 的加工移动平台上的工件进行高速撞击切削微加工， 并由加工移动平台以至少一轴 向方向移动， 而令该离心加工机构所高速抛射的微粉粒磨料对工件整体作切削微加工。 权 利 要 求 书 CN 103302596 A 3 1/5 页 4 真空离心微加工装置及方法 技术领域 0001 本发明是关于一种真空离心微加工装置及方法， 特别是应用于用于工件微加工， 以及在于负压值的真空腔中， 以离心力将微粉粒磨料抛射微加工工件的装置及方法。 背景技术 0002 现有以颗粒为磨料的微加工装置， 应用于工。
10、件的细部加工， 利用金刚砂、 氧化铝、 碳化硅、 铁砂或其它硬质材料颗粒为主要磨料， 经由加压该磨料， 使该磨料由微加工装置喷 嘴喷出射向工件进行微加工， 然而， 上述现有以颗粒为磨料的微加工装置， 其操作环境皆在 于 1 大气压力或略低于 1 大气压力之 -1 -5 托 ( 在相对压力条件下， 例如 ： 1 大气压等于 0 托时， 真空度为 0， 100绝对真空度时为 -760 托 ) 间压力值下， 致使该颗粒磨料在撞击 工件前， 易受大气压力中气流干扰影响而产生乱流， 减缓磨料的速度及切削力， 同时磨料随 乱流形成粉尘飘移弥漫与需另外设置集尘设备的缺点， 如磨料粒径更小 ( 例如 ： 粒径。
11、在 20 微米以下 ) 且质量更轻时， 受大气压力的气流阻力抵消， 根本无法产生切削工件表面的力 量， 而直接随空气气流变成粉尘， 使工件微细部的微加工效果与功能受到大幅的限制。 0003 此外， 在相关的先前专利文献方面， 如中国台湾专利公报第 I284075 号 磨料螺旋 研抛装置及其方法 发明专利案， 则揭示在于工件研磨加工螺杆中设置容纳磨料的本体， 以 随螺杆螺旋时将磨料螺旋抛出撞击研磨工件表面， 以修饰去除工件加工后的毛边， 但无法 对工件进行选择性的局部细微加工， 如精密打孔、 开槽、 切割等细微加工方式与功能。 发明内容 0004 本发明所要解决的主要技术问题在于， 克服现有技术。
12、存在的上述缺陷， 而提供一 种真空离心微加工装置及方法， 特别是具有不需额外集尘设备， 不会形成气流阻力， 且可以 旋转离心力抛射极小粒径的磨料进行工件细部微加工功能与效果的装置及方法， 以解决现 有以颗粒为磨料的微加工装置需额外设置集尘设备， 以及， 无法以更小粒径磨料 ( 例如 ： 粒 径在 20 微米以下 ) 进行工件细部微加工功能限制的缺点。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 0006 一种真空离心微加工装置， 包含一真空腔、 至少一真空泵、 加工移动平台及至少一 离心加工机构， 其中， 该真空腔连结真空泵， 以将该真空腔内压力控制于 -100 托以下之负 压环境，。
13、 该加工移动平台设于该真空腔内， 供至少一工件安置及使该工件进行至少一轴向 方向的移动， 该离心加工机构设于真空腔内， 经由上方输入微粉粒磨料， 以让离心加工机构 借由旋转离心力将该微粉粒磨料于真空负压环境下集中抛射向该工件表面， 以对工件冲击 切削加工， 以在于负压值环境下对工件进行微粉粒离心力抛射冲击切削微加工。 0007 所述真空离心微加工装置， 其中， 该真空腔为真空罩。 0008 所述真空离心微加工装置， 其中， 该真空泵控制真容腔内的负压值范围为 -100 托 至 -760 托。 0009 所述真空离心微加工装置， 其中， 该加工移动平台为步进马达所组成可数字控制 说 明 书 CN。
14、 103302596 A 4 2/5 页 5 的加工平台。 0010 所述真空离心微加工装置， 其中， 该加工移动平台为伺服马达所组成可数字控制 的加工平台。 0011 所述真空离心微加工装置， 其中， 该加工移动平台设于真空腔内部一侧。 0012 所述真空离心微加工装置， 其中， 该离心加工机构包含 ： 0013 至少一驱动马达， 设于该真空腔的底端， 该驱动马达的转轴可作顺时针方向旋转 或逆时针方向旋转 ； 0014 至少一转盘， 结合于该驱动马达的转轴上， 受该驱动马达的驱动而作顺时针或逆 时针方向旋转， 该转盘上设有若干隔板， 各隔板间分别形成一槽 ； 及 0015 至少一进料单元， 。
15、设于该转盘的上方， 且该进料单元内容置有数个微粉粒磨料， 该 进料单元并控制该微粉粒磨料向下落入该转盘中的进料动作， 使该微粉粒磨料由上而下落 入该转盘中， 以借转盘旋转而令该微粉粒磨料依离心力带动至转盘的槽， 再由转盘离心力 的切线方向与路径抛射射出。 0016 所述真空离心微加工装置， 其中， 该离心加工机构包含 ： 0017 至少一驱动马达， 设于该真空腔的外部， 该驱动马达的转轴穿入该真空腔内， 该驱 动马达的转轴可作顺时针方向旋转或逆时针方向旋转 ； 0018 至少一转盘， 结合于该驱动马达的转轴上， 受该驱动马达的驱动而作顺时针或逆 时针方向旋转， 该转盘上设有若干隔板， 各隔板间。
16、分别形成一槽 ； 及 0019 至少一进料单元， 设于该转盘的上方， 且该进料单元内容置有数个微粉粒磨料， 该 进料单元并控制该微粉粒磨料向下落入该转盘中的进料动作， 使该微粉粒磨料由上而下落 入该转盘中， 以借转盘旋转而令该微粉粒磨料依离心力带动至转盘的槽， 再由转盘离心力 的切线方向与路径抛射射出。 0020 所述真空离心微加工装置， 其中， 该离心加工机构结合一移动装置， 该移动装置带 动该离心加工机构作至少一轴向方向的位移移动。 0021 本发明更进一步提供一种真空离心微加工方法， 其步骤包括 ： 0022 (A) 微加工设备设置， 于一真空腔中设置一离心加工机构， 该离心加工机构为具。
17、微 粉粒磨料借旋转离心力抛射切削功能的加工机构， 该真空腔内设置一加工移动平台， 该加 工移动平台供一工件安置与进行至少一轴向方向的移动 ； 0023 (B) 真空腔形成负压， 由步骤 A 的真空腔连结一真空泵， 借该真空泵将该真空腔内 压力抽吸形成 -100 托以下负压值的负压环境 ； 0024 (C) 形成旋转离心力抛射微粉粒磨料， 由步骤 A 的离心加工机构旋转产生离心力， 以将该离心加工机构内的微粉粒磨料进行旋转， 以形成旋转离心力， 使微粉粒磨料借由该 离心力以切线方向抛射出离心加工机构外 ； 0025 (D) 对工件进行微加工， 由该步骤 C 的离心加工机构所高速抛射射出的微粉粒磨。
18、 料对步骤 A 的加工移动平台上的工件进行高速撞击磨削微加工， 并由加工移动平台以至少 一轴向方向移动， 而令该离心加工机构所高速抛射的微粉粒磨料对工件整体作选择性局部 或全面材料去除微加工。 0026 本发明的真空离心微加工装置及方法的功效， 在于利用该真空腔内形成的负压几 近于无气流阻力环境， 以及， 该离心加工机构内所产生的旋转离心力， 让微粉粒磨料由离心 说 明 书 CN 103302596 A 5 3/5 页 6 加工机构高速抛射撞击切削该加工移动平台的工件， 以对该工件进行微加工处理， 而得以 在真空负压值环境及离心力加速抛射中进行工件的微粉粒磨料撞击切削微加工操作时， 大 幅降低。
19、大气压力的气流阻力干扰， 以维持微粉粒磨料的冲击速度及不会产生乱流， 因此不 需另设集尘设备， 且可使该微粉粒磨料不受限于粒径与质量条件， 例如 ： 粒径细如灰尘的微 粉末磨料， 皆可应用于该工件的切削加工， 以达到微米级的细微加工， 尤其是该真空腔内的 真空度越高效果越好， 可完全消弭现有颗粒磨料微加工机构所易于产生的粉尘弥漫与受限 磨料粒径、 质量的问题与缺点。 0027 本发明的有益效果是， 其是具有不需额外集尘设备， 不会形成气流阻力， 且可以旋 转离心力抛射极小粒径的磨料进行工件细部微加工功能与效果的装置及方法， 以解决现有 以颗粒为磨料的微加工装置需额外设置集尘设备， 以及， 无法。
20、以更小粒径磨料 ( 例如 ： 粒径 在 20 微米以下 ) 进行工件细部微加工功能限制的缺点。 附图说明 0028 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0029 图 1 为本发明的真空离心微加工装置的第一实施例图 ； 0030 图 2 为图 1 中的离心加工机构的立体外观结构图 ； 0031 图 3 为一俯视图， 显示本发明的真空离心微加工装置的较佳应用例 ； 0032 图 4 为本发明的真空离心微加工装置的第二实施例图 ； 0033 图 5 为本发明的真空离心微加工装置的第三实施例图 ； 0034 图 6 为本发明的真空离心微加工方法的流程图。 0035 图中标号说明 ： 0036 1。
21、00 微加工装置 10 真空腔 0037 20 真空泵 21 进气口 0038 22 排气口 30 加工移动平台 0039 40 离心加工机构 41 驱动马达 0040 411 转轴 42 转盘 0041 421 隔板 422 槽 0042 43 进料单元 431 微粉粒磨料 0043 44 移动装置 200 工件 0044 X 切线 P 负压值 0045 300 微加工设备设置 310 真空腔形成负压 0046 320 形成旋转离心力抛射 330 对工件进行微加工 0047 微粉粒磨料 具体实施方式 0048 请参阅图 1 及图 2 所示， 为本发明的真空离心微加工装置 100 的第一实施例。
22、， 其 中， 该微加工装置 100 包含一真空腔 10， 该真空腔 10 为一可密封成真空负压环境的腔体， 例如 ： 真空罩， 至少一真空泵 20， 具有抽出真空腔 10 内气体， 使真空腔内形成负压的功能， 且具有至少一进气口 21 及排气口 22， 该进气口 21 穿入该真空腔 10 内部， 以将该真空腔 10 说 明 书 CN 103302596 A 6 4/5 页 7 内部的空气快速与大量抽出， 并经由该排气口 22 排出， 使该真空腔 10 内部形成 -100 托以 下的负压的负压值 P， 该负压值 P 在本发明中， 以 -100 托 ( 在相对压力条件下， 例如 ： 1 大气 压等。
23、于 0 托时， 真空度为 0， 100绝对真空度时为 -760 托 ) 以下为例， 其范围值在 -100 托 -760 托之间。 0049 至少一加工移动平台30， 设于真空腔10内部， 在本发明中列举设于真空腔10的一 侧， 该加工移动平台 30 供一工件 200 安置， 并可带动该工件 200 作至少一轴向方向的位移 移动， 在本发明中系列举如 CNC( 计算机化数值控制 ) 移动平台型态的加工移动平台 30， 亦 可以为步进或伺服马达所组成可数字控制的加工平台， 以带动工件 200 作多轴向方向的移 动位移， 其它如球形坐标、 多轴向直角坐标的等效功能的加工移动平台， 亦不脱本发明的主 。
24、张范畴。 0050 至少一离心加工机构 40， 设于该真空腔 10 内部， 在本发明中列举于该移动加工平 台 30 的一侧， 该离心加工机构 40 的型式不限， 在本发明的第一实施例中， 列举包括至少一 驱动马达 41、 转盘 42 及进料单元 43 构成为例， 其中， 该驱动马达 41 设于该真空腔 10 的底 端， 该驱动马达 41 的转轴 411 可作顺时针方向旋转或逆时针方向旋转， 该转盘 42 结合于该 驱动马达 41 的转轴 411 上， 受该驱动马达 41 的驱动而作顺时针或逆时针方向旋转， 该转盘 42 上设有若干隔板 421， 各隔板 421 间分别形成一槽 422， 该进料。
25、单元 43 设于该转盘 42 的 上方， 且该进料单元 43 内部容置有数个微粉粒磨料 431， 该微粉粒磨料 431 粒径系列举在 20微米以下的微粉粒磨料为例， 该进料单元43并控制该微粉粒磨料431可借重力向下落入 该转盘 42 中的进料动作， 使该微粉粒磨料 431 可以在 -100 托以下负压几乎无气流干扰的 状态下， 以自由落体重力方式落入该转盘 42 中， 而该微粉粒磨料 431 落入该转盘 42 的方向 及位置， 并不以此种由上而下的自由落体方式与方向为限， 其它如由转盘 42 侧面的微粉粒 磨料 431 进料方式， 亦不脱本发明的范畴。 0051 上述的转盘42结合于驱动马达。
26、41的转轴411的方式不限， 在本发明中以转轴411 朝上的方式结合该转盘42， 亦可为整组颠倒方式组合， 即驱动马达41及转轴411朝下， 由该 转轴 411 向下结合该转盘 42。 0052 请再配合图 3 所示， 为本发明的微加工装置 100 的较佳应用例图， 其中， 显示当该 图 1 及图 2 中的离心加工机构 40 中的进料单元 43 将该微粉粒磨料 431 由上而下落入转盘 42时， 由于转盘42处于转旋状态， 使该微粉粒磨料431被转盘42旋转离心力先逐一带往各 隔板 421 间的槽 422 内， 而当转盘 42 转动至该离心力相对应抛射路径的切线 X 方向时， 该 槽 422 。
27、内的微粉粒磨料 431 则沿该切线 X 方向与路径抛射， 使该微粉粒磨料 431 抛射撞击 切削该加工移动平台 30 的工件 200， 再由该加工移动平台 30 沿至少一轴向方向位移移动， 而达成该工件 200 的微加工操作。 0053 上述的微粉粒磨料431自该转盘42抛射的切线X路径与方向， 可由该进料单元43 对应该转盘42的进料位置、 转盘42旋转方向与该加工移动平台30、 工件200设置的相对应 位置而定， 而该微粉粒磨料 431 沿切线 X 路径与方向抛射向加工移动平台 30 的工件 200 的 撞击切削力道与成束或成面的微加工方式， 则可由该驱动马达41转速、 转向与转盘42的隔。
28、 板 421 数量、 密度而定。 0054 请配合图 4 所示， 为本发明的微加工装置 100 的第二实施例， 其中， 显示该离心加 工机构 40 的驱动马达 41 设于该真空腔 10 外部， 该驱动马达 41 的转轴 411 穿过入该真空 说 明 书 CN 103302596 A 7 5/5 页 8 腔 10 内部连结该转盘 42， 使该驱动马达 41 可置于真空腔 10 外部， 可进一步作真空容器 10 内部空间的应用与驱动马达 41 进一步的控制应用。 0055 请再参阅图 5 所示， 为本发明的微加工装置 100 的第三实施例， 其中， 显示该离心 加工机构40的驱动马达41结合一移动。
29、装置44， 该移动装置44可作至少一轴向方向的位移 移动， 以使该离心加工机构 40 除可借离心力抛射微粉粒磨料 431 撞击研磨工件 200 外， 更 进一步可以让整个离心加工机构40因应工件200微加工部位的需要， 而作对应加工方向与 位置的位移移动， 而该移动装置44带动离心加工机构40的位移移动模式， 可以与该加工移 动平台 30 一同作相对应的运动， 或者 ； 离心加工机构 40 的移动装置 44 与加工移动平台 30 两者， 仅由其中任一者为位移移动， 而另一者为静止状态。 0056 请再配合图 6 所示， 为本发明的真空离心微加工方法的流程图， 其步骤包括步骤 300 330， 。
30、其中 ： 0057 (300) 微加工设备设置， 于该真空腔 10 中设置一离心加工机构 40， 该离心加工机 构 40 为具微粉粒磨料 431 借旋转离心力抛射切削功能的加工机构， 该真空腔 10 内设置一 加工移动平台 30， 该加工移动平台 30 供一工件 200 安置与进行至少一轴向方向的移动 ； 0058 (310) 真空腔形成负压， 由步骤 300 的真空腔 10 连结一真空泵 20， 借该真空泵 20 将该真空腔 10 内压力抽吸形成 -100 托以下负压值 P 的负压环境 ； 0059 (320) 形成旋转离心力抛射微粉粒磨料， 由步骤 300 的离心加工机构 40 旋转产生 。
31、离心力， 以将该离心加工机构40内的微粉粒磨料431进行旋转， 以形成旋转离心力， 使微粉 粒磨料 431 借由该离心力抛射切线 X 方向与路径抛射出离心加工机构 40 外 ； 0060 (330) 对工件进行微加工， 由该步骤 320 的离心加工机构 40 所高速抛射射出的微 粉粒磨料对步骤 300 的加工移动平台 30 上的工件 200 进行高速撞击切削微加工， 并由加工 移动平台30以至少一轴向方向移动， 而令该离心加工机构40所高速抛射的微粉粒磨料431 对工件 200 整体作选择性局部或全面材料去除切削微加工。 0061 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非对本发明作任何形。
32、式上的限制， 凡 是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰， 均仍属于 本发明技术方案的范围内。 说 明 书 CN 103302596 A 8 1/6 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103302596 A 9 2/6 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103302596 A 10 3/6 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103302596 A 11 4/6 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103302596 A 12 5/6 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103302596 A 13 6/6 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103302596 A 14 。