TW201600202A - 多線式細線切割放電加工裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種多線式細線切割放電加工裝置，包含有一主體、一第一軸、一第二軸、一扭力元件、一振動模組以及至少三條線電極。主體具有一第一側與一第二側，第一軸設置於第一側，第二軸設置於第二側且與扭力元件連接，至少三條線電極固定於第一軸以及第二軸之間；振動模組與一工件連接並帶動工件振動；藉由扭力元件轉動與其連接的第二軸，至少三條線電極得以被拉緊，配合振動模組，以達成提升加工效率以及清除加工餘屑之效。

Description

多線式細線切割放電加工裝置

本發明是關於一種細線切割放電加工裝置，特別是有關於一種具有複數條線電極以進行線切割放電加工的細線切割放電加工裝置。

傳統線切割放電加工法，係以直徑均在0.05mm以上的單一金屬線作為切割電極之用，且為立式方向切割，加工速度緩慢且耗時，尤其是用於具陣列且微細的結構物件之切割加工時，特別是用於加工具高深寬比的微細結構物，如高深寬比微細陣列式探針或衝頭。以探測3D-IC電路的陣列式微細探針為例，若使用單一金屬線電極，切割過程中，所需切割的次數會變得很多，放電殘渣更是容易殘留於工件與線電極間，導致二次放電甚至短路，大大影響加工效率。

因應前述問題，本發明係提供一種多線式細線切割放電加工裝置，藉由複數條線電極進行線切割放電加工，以提升加工效率，並搭配振動模組與待加工工件接觸且帶動振動，以抖落排除殘留於線電極與待加工工件之間的加工餘屑，避免二次放電的產生。多線式細線切割放電加工裝置包含：一主體、一第一軸、一第二軸、一振動模組、複數條線電極、一扭力元件以及一樞接模組。

其中主體具有一容置空間，容置空間內具有一第一側與一第 二側，第一軸具有複數道溝槽，且設置於第一側，第二軸具有複數道溝槽，且設置於第二側並與扭力元件連接，複數條線電極之二端分別容納且固定於第一軸與第二軸的複數道溝槽內。藉由旋轉扭力元件來旋轉第二軸，使複數條線電極在第一軸與第二軸之間被拉緊。振動模組設置於一待加工工件(將被加工製備成陣列探針)的表面，藉由振動模組帶動待加工工件振動，得以在線切割加工過程，將加工餘屑以高頻(1M Hz)振動抖落排除，以避免二次放電；樞接模組可使主體按使用者之需求來調整主體之傾斜角，以提供多線式細線切割放電加工裝置多個加工方向。

相較於習知技術，本發明所提供之多線式細線切割放電加工 裝置可提升加工效率、有效排除加工時的餘屑，且能提供各種方位的切割放電加工，另外，由於本案發明為一適用於加工高深寬比且陣列式的元件所製作的小型機構，例如微細陣列式探針或微細陣列式衝頭等元件的切割加工，本案發明具有低成本以及輕量化之優勢。經實驗證實，振動模組所提供之高頻(1M Hz)振動輔助，著實能改善放電殘渣排除不易的問題，切割結構物之細長比可超過120。

1‧‧‧多線式細線切割放電加工裝置

10‧‧‧主體

101‧‧‧容置空間

1011‧‧‧第一側

1012‧‧‧第二側

102‧‧‧凸出部

11‧‧‧第三軸

12‧‧‧第一軸

13‧‧‧第四軸

14‧‧‧第二軸

15‧‧‧第五軸

16‧‧‧扭力元件

17‧‧‧第六軸

18‧‧‧線電極

181‧‧‧工作區域

19‧‧‧壓持構件

20‧‧‧振動模組

30‧‧‧待加工工件

40‧‧‧樞接模組

111、121、131、141、151、171‧‧‧溝槽

H‧‧‧高度落差

圖一繪製了根據本發明之多線式細線切割放電加工裝置一具體實施例之立體圖。

圖二繪製了應用本發明來進行製備陣列探針的示意圖。

圖三繪製了根據本發明之一具體實施例之部分剖視圖。

圖四繪製了根據本發明之另一具體實施例之部分剖視圖。

圖五繪製了根據本發明之再一具體實施例之部分剖視圖。

圖六繪製了根據本發明之另一具體實施例之部分剖視圖。

圖七繪製了根據本發明之再一具體實施例之部分剖視圖。

圖八繪製了根據圖七之一具體實施例之主要部份的立體圖示意圖。

圖九A至圖九C分別繪製了根據本發明之一具體實施例藉由樞接模組而轉動之示意圖，以及相對應之陣列探針加工方式的示意圖。

圖十繪製了藉由本發明所製備之陣列探針，以及探針針尖形狀之示意圖。

以下將詳述本發明之較佳具體實施例，藉以充分說明本發明之特徵、精神及優點。

請參閱圖一，圖一繪製了根據本發明之一具體實施例之立體圖。如圖一所示，本發明之多線式細線切割放電加工裝置1係至少包含了一主體10、一第一軸12、一第二軸14、一扭力元件16、複數條線電極18、一振動模組20以及一樞接模組40等基本元件。

其中主體10具有一容置空間101，容置空間101具有一第一側1011以及一第二側1012；第一軸12具有複數道溝槽121，複數道溝槽121用以容納且固定複數條線電極18，第一軸12的外型不限定為一圓桿，亦可如圖一所示，為一圓桿上設有一直徑大於圓桿的圓盤，而複數道溝槽121設置於圓盤上；第二軸14具有複數道溝槽141，而第二軸的功能與外型與前述第一軸12得為相同，於此不多贅述；扭力元件16與第二軸14連接並設置於本 體10之外側，扭力元件16得為一馬達，以調整固定在第一軸12以及第二軸14上之複數條線電極18的線張力；複數條線電極18之二端分別嵌設於第一軸12以及第二軸14之複數道溝槽121與141中，複數條線電極18分別具有一工作區域181，工作區域181處於第一軸12及第二軸14之間(於圖一中被待加工工件30所覆蓋而不可視之)；振動模組20設置於一待加工工件30(將被加工製備成陣列探針)之表面，振動模組20使待加工工件30被振動模組20產生之高頻(1M Hz)振動帶動，振動模組20得為壓電陶瓷振動元件或超音波振動元件；樞接模組40連接於主體10的底部，用以按使用者之需求來調整主體10之傾斜角，並改變對待加工工件30施以線切割放電加工的方向。

如圖一所示，本發明之多線式細線切割放電加工裝置1進一 步包含了其餘元件：一第三軸11、一第四軸13、一第五軸15、一第六軸17以及一壓持構件19。第三軸11至第六軸17個別具有複數道溝槽111、131、151以及171，複數道溝槽111、131、151以及171用以容納並引導複數條線電極18，並調整複數條線電極18於容置空間101內之位置與張力；壓持構件19用以施加壓力於複數條線電極18上，以避免複數條線電極18產生非預期之振動。

第一軸12設置於第一側1011，第二軸14設置於第二側1012， 複數條線電極18之二端分別固定於第一軸12的溝槽121與第二軸14的溝槽141內，第三軸11至第六軸17設置於第一軸12與第二軸14之間，壓持構件19設置於第三軸11與第五軸15之間、以及第二軸13與第六軸17之間。藉由扭力元件16帶動第二軸14，以拉緊遍佈在第一軸12至第六軸17之間的複數條線電極18，複數條線電極18與一放電裝置(未繪製於圖上)電性連接，以 對設置於第五軸15與第六軸17之間(即工作區域181)的待加工工件30進行線切割放電加工，振動模組20使待加工工件30產生振動，以抖落排除線切割放電加工時，殘留在複數條線電極18以及待加工工件30的餘屑。本發明之線切割放電加工方式如圖二所示，圖二繪製了應用本發明之多線式線切割放電加工製備陣列探針的示意圖，利用複數條線電極18同時進行加工，可提升加工效率。

需強調的是，前述的振動模組20並不限於設置在待加工工件 30之表面，於需要時，振動模組20亦可設置於複數條線電極18之下方並與複數條線電極18接觸，在應用時，振動模組20振動複數條線電極18以抖落排除線切割放電加工時，殘留在複數條線電極18以及待加工工件30的餘屑。

接著利用圖三至圖七來仔細說明本案發明之各部分元件配 置位置。首先，請參閱圖三，圖三繪製了根據本發明之一具體實施例之部分剖視圖。如圖三所示，本發明之多線式細線切割放電加工裝置1包含了：主體10、第一軸12、第二軸14、複數條線電極18、振動模組20以及樞接模組40等基本元件，其中扭力元件16因配置於圖三中第二軸14的後方與第二軸14連接，故於圖三之剖視圖中無法視之。第一軸12與第二軸14設置於主體10所具有之容置空間101內，且分別設置於容置空間101內的第一側1011以及第二側1012；複數條線電極18的二端分別嵌設並固定於第一軸12的溝槽121與第二軸14的溝槽141內，複數條線電極18分別具有一工作區域181，工作區域181處於第一軸12及第二軸14之間，而複數條線電極18的張力則得藉由扭力元件16對第二軸14進行轉動以為調整；待加工工件(將被製備成陣列探針)30設置於複數條線電極18之工作區域181，透由一外力F作用， 使待加工工件30與工作區域181接觸以進行線切割放電加工程序，其中外力F來源得為一夾持待加工工件30的機械臂或機台等；振動模組20設置於待加工工件30之表面上，藉由施加一電壓訊號至振動模組20，使振動模組20產生高頻(1M Hz)振動並帶動待加工工件30同步振動，藉由振動來抖落排除線切割放電加工時，殘留於複數條線電極18與待加工工件30之間的餘屑，以避免二次放電產生；樞接模組40設置於主體10之底側，用以按使用者之需求來調整主體10之傾斜角，來改變本發明之多線式細線切割放電加工裝置1對待加工工件30的加工方向，以提供多種陣列探針的製備需求。

接著請參閱圖四，圖四繪製了根據本發明之另一具體實施例 之部分剖視圖。如圖四所示，本實施例在第一軸12與待加工工件30之間進一步設置了第三軸11，以及在第二軸14與待加工工件30之間進一步設置了第四軸13，第三軸11與第四軸13分別具有複數道溝槽111與131，以容納並引導複數條線電極18，且第三軸11與第四軸13係設置於複數條線電極18之上方，並與第一軸12以及第二軸14之間有一高度落差H。第三軸11與第四軸13以增長複數條線電極18行進路線之方式，來調整複數條線電極18於容置空間101內之位置以及複數條線電極18的線張力。而其餘元件之位置與功能相同於前一段落所敘述，故於此不再贅述，於本實施例中，第三軸11與第四軸13分別與第一軸12以及第二軸14之間具有相同的高度落差H，但本發明並不以此為限，第三軸11與第四軸13可分別與第一軸12以及第二軸14具有不同的高度落差。

請參閱圖五，圖五繪製了根據本發明之再一具體實施例之部 分剖視圖。如圖五所示，本實施例在第三軸11與待加工工件30之間進一步 設置了第五軸15，以及在第四軸13與待加工工件30之間進一步設置了第六軸17，第五軸15與第六軸17分別具有複數道溝槽151與171，以容納並引導複數條線電極18，且第五軸15與第六軸17係設置於複數條線電極18之上方，並與第一軸12以及第二軸14之間有一高度落差H。第五軸15與第六軸17以增長複數條線電極18行進路線之方式，來調整複數條線電極18於容置空間101內之位置以及複數條線電極18的線張力，其中於本實施例中，第五軸15與第六軸17以及第三軸11與第四軸13係配置於同一水平面上，亦即第三軸11至第六軸17分別與第一軸12以及第二軸14之間有一相同的高度落差H，但本發明並不以此為限，第三軸11至第六軸17的配置位置可依使用需求進行變更，例如第三軸11與第五軸15之間另有一高度落差等。而其餘元件之位置與功能相同於前述段落所敘述，故於此不再贅述。

請參閱圖六，圖六繪製了根據本發明之另一具體實施例之部 分剖視圖。於本實施例中，在第三軸11與第五軸15之間，以及第四軸13與第六軸17之間各自配置有一壓持構件19，壓持構件19對複數條線電極18施加壓力以減少複數條線電極18的振動。而其餘元件之位置與功能相同於前述段落所敘述，故於此不再贅述。需強調的是，前述的壓持構件19的設置方式並不限於本段落所敘述，於應用中，壓持構件19與容置空間101之底側之間得進一步設置有一彈簧，用以變化壓持構件19對複數條線電極18施加之壓力。

接著請參閱圖七與圖八，圖七繪製了根據本發明之再一具體 實施例之部分剖視圖；圖八繪製了根據圖七之一具體實施例之主要部份的立體圖。圖七所示之另一實施例與圖六之實施例差異在於，主體10的容置 空間101之底側可選擇性地包含有一凸出部102，而振動模組20設置於凸出部102之上，並與複數條線電極18接觸，用以使振動模組20產生高頻(1M Hz)振動並帶動複數條線電極18同步振動，藉由以振動來抖落排除線切割放電加工時，殘留於複數條線電極18與待加工工件30之間的餘屑，以避免二次放電產生。需強調的是，該凸出部102並非必需，於需要時，振動模組20得被設置於主體之容置空間之底側表面亦可。而圖八則是本發明之多線式細線切割放電加工裝置1以圖七之實施例的部分立體圖，如圖八所示。

接著請參閱圖九A至圖九C，以及圖十，圖九A至圖九C分別 繪製了根據本發明之一具體實施例藉由樞接模組而轉動之示意圖，以及相對應之陣列探針加工方式的示意圖；圖十繪製了藉由本發明所製備之陣列探針，以及探針針尖形狀之示意圖。

如圖九A至圖九C所示，本發明之多線式細線切割放電加工 裝置1藉由樞接模組40，按使用者之需求來調整主體10之傾斜角，以在線切割放電加工過程中，對待加工工件30進行多種方向、加工深度、角度等參數的加工；或是如圖十所示，可製備出前端筆直，後端如蛇行狀彎曲的待加工工件30(陣列探針)型態，亦或是不同的探針針尖，如圖十中的放大區間所示。

綜上所述，本案發明提供了一種多線式細線切割放電加工裝 置，藉由扭力元件轉動容納於主體內之第二軸，使與第一軸以及第二軸連接的複數條線電極在第一軸以及第二軸之間被拉緊，以進行線切割放電加工；振動模組設置於待製備成陣列探針的待加工工件上，使待加工工件與振動模組共振，以抖落排除加工餘屑避免二次放電產生；設置於主體下方 之樞接模組讓主體可擺動，增加了對陣列探針加工的加工方向，以及多種多樣的陣列探針外型。

相較於習知技術，本案發明所提供之多線式細線切割放電加 工裝置藉由複數條線電極進行線切割放電加工，可提升加工效率；藉由振動模組與待加工工件接觸並使工件振動，可提升加工精度，並有效排除加工時的餘屑，以避免因餘屑而造成之二次放電產生；藉由樞接模組使本案發明能提供多種方向的線切割放電加工。另外，由於本案發明為一適用於製作高深寬比且陣列式的元件的小型機構，例如微細陣列式探針或微細陣列式衝頭等元件的切割加工，本案發明具有低成本以及輕量化之優勢。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本 發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

1‧‧‧多線式細線切割放電加工裝置

10‧‧‧主體

101‧‧‧容置空間

1011‧‧‧第一側

1012‧‧‧第二側

11‧‧‧第三軸

12‧‧‧第一軸

13‧‧‧第四軸

14‧‧‧第二軸

15‧‧‧第五軸

16‧‧‧扭力元件

17‧‧‧第六軸

18‧‧‧線電極

19‧‧‧壓持構件

111、121、131、141、151、171‧‧‧溝槽

20‧‧‧振動模組

30‧‧‧待加工工件

40‧‧‧樞接模組

Claims (10)

1. 一種多線式細線切割放電加工裝置，包含有：一主體，具有一容置空間，該容置空間具有一第一側以及一第二側；一第一軸，設置於該容置空間中的該第一側處，該第一軸之表面係具有複數道溝槽；一第二軸，設置於該容置空間中的該第二側處，該第二軸之表面係具有複數道溝槽；一扭力元件，與該第二軸連動；以及複數條線電極，該些線電極之二端係分別嵌設於該第一軸以及該第二軸之該複數道溝槽中，該些線電極係分別具有一工作區域，該工作區域係處於該第一軸及該第二軸之間；其中，使用者得藉由旋轉該扭力元件來旋轉該第二軸以調整該些線電極的張力，在應用時，一待加工工件係被設置於該些線電極之工作區域處以與該些線電極接觸以為一線切割放電加工程序。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多線式細線切割放電加工裝置，進一步包含有一樞接模組，該樞接模組設置於該主體之一底側，適於按使用者之需求來調整該主體之傾斜角。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多線式細線切割放電加工裝置，進一步包含有一第三軸及一第四軸，該第三軸設置於該第一軸與該些工作區域之間，該第三軸之表面係形成有複數道溝槽，該複數道溝槽係適於容納並引導該些線電極，該第三軸係設置於該些線電極之上方，該第四軸設置於該第二軸與該些工作區域之間，該第四軸之表面係形成有複數道溝槽，該複數道溝槽係適於容納並引導該些線電極，該第四軸係設置於該些線電極之上方。
4. 如申請專利範圍第3項所述之多線式細線切割放電加工裝置，進一步包含有一第五軸及一第六軸，該第五軸設置於該第一軸與該第三軸之間，該第五軸之表面係形成有複數道溝槽，該複數道溝槽係適於容納並引導該些線電極，該第五軸係設置於該些線電極之上方，該第六軸設置於該第二軸與該第四軸之間，該第六軸之表面係形成有複數道溝槽，該複數道溝槽係適於容納並引導該些線電極，該第六軸係設置於該些線電極之上方。
5. 如申請專利範圍第4項所述之多線式細線切割放電加工裝置，其中該第三軸、該第四軸、該第五軸以及該第六軸係設置於與該第一軸以及該第二軸之相對下方並具有一高度落差。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多線式細線切割放電加工裝置，進一步包含有一壓持構件，該壓持構件設置於該第三軸與該第五軸之間或該第四軸與該第六軸之間，該壓持構件係設置於該些線電極之上方，其中，該壓持構件對該些線電極施加壓力以減少該些線電極之振動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之多線式細線切割放電加工裝置，進一步包含有一振動模組，其中，在應用時，該振動模組係被設置於該些線電極之下方相對於該第三軸及該第五軸之間或是該第四軸及該第六軸之間處並與該些線電極接觸，其中，在應用時，該振動模組振動該些線電極並排除該線切割放電加工程序中所產生之餘屑。
8. 如申請專利範圍第1項所述之多線式細線切割放電加工裝置，進一步包含有一振動模組，其中，在應用時，該振動模組適於被設置於該待加工工件之表面，使該待加工工件振動並排除該線切割放電加工程序中所產生之餘屑。
9. 如申請專利範圍第1項所述之多線式細線切割放電加工裝置，進一步包 含有一振動模組，設置於該些線電極之下方並與其接觸，其中，在應用時，該振動模組振動該些線電極並排除該線切割放電加工程序中所產生之餘屑。
10. 如申請專利範圍第9項所述之多線式細線切割放電加工裝置，其中該振動模組包含一壓電陶瓷振動元件或一超音波振動元件。