TWI577480B - Electrochemical processing device for turbine blades - Google Patents

Description

渦輪葉片用電化學加工裝置

本發明係有關於一種供渦輪葉片成形的電化學加工裝置，特別係指一種得將渦輪葉片其表面執行一更精確深度切削之精密性電化學加工裝置。

按，隨著半導體產業、光電、生醫產業持續蓬勃發展，使許多相關產品朝向超精密化、高密度化、智能化及微小化的趨勢發展。因此，在上述加工方法中，係以電化學加工製程最具優勢，為現有加工技術中較適合高精度量產的加工技術，其具有刀具不易損耗、加工物件不受金屬材料之硬度及強度等限制、可應用於加工硬度較高之工件上，加工速度較快、表面平滑度佳、無毛邊產生的情形以及加工稜邊為小圓角等諸多的優點。

進行電化學加工時，先將工件電性連接電源之陽極，加工電極電性連接電源之陰極，並使電解液流動於工件及加工電極間，而利用陽極溶解原理，藉由陰極產生陰離子，陰離子與工件反應以移除工件上之餘料進而達成電化學加工目的。

請參閱中華民國專利公開號第200928014號「電化學加工裝置及其電化學加工方法」，其包括一容槽、一電源供應裝置、一加工電極及一控制驅動模組，該容槽可供一加工件及一電解液容置，該加工電極包括一長度延伸的電極基體及至少一分佈於該電極基體周面的攪動結構，該電極基體包含一第一端與一第二端，並以該第二端對該加工件進行電化學加工，以形成一加工結構於其上，且該控制驅動模組與該電極基體之該第一端連動，用以帶動該電極基體位移及旋轉，使該攪動結構在旋轉時得以對該電解液加壓及擾動，以帶動該電解液進、出該加工結構，以增進該加工結構內的該電解液之循環更新效果者。

前述創作係一款習式電化學加工裝置，其在進行電化學加工時，必須透過控制驅動模組(即進給裝置)帶動加工電極位移，進而控制加工電極對加工件進行電化學切割；惟，以進給裝置控制加工電極之電化學加工方式應用於高精密之切削作業時，則存在有下列缺點：

1.當欲對加工件進行極淺層之精密切削時，其進給裝置必須同步提升其驅動位移時的精準度，如此，容易造成機具成本之提升，且不利於大量加工之應用。

2.當進給裝置長期運作加工後，其進給精準度容易因機構元件老化而造成不符合標準之公差，容易使須精密加工之物件其成品失真，導致成品良率不佳。

鑑於習式以進給機構並不適合應用於以高精確度為需求的渦輪葉片電化學加工，本發明人即推出一款專為渦輪葉片用之電化學加工裝置，特別係指一種得將渦輪葉片其表面執行一更精確深度切削之精密性電化學加工裝置。

本發明係有關於一種供渦輪葉片成形的電化學加工裝置，特別係指一種得將渦輪葉片其表面執行一更精確深度切削之精密性電化學加工裝置。

為達到前述創作目的，本發明「渦輪葉片用電化學加工裝置」係包括有一主體基座、一上承座及一電極單元，該主體基座上方係具有一供渦輪葉片擺置之作業平台，該作業平台係具有一得承抵渦輪葉片之高端階台，及一與渦輪葉片欲切削部位保持一預定作業空間之低端階台，該主體基座係具有一供電解液流經預定作業空間之導流通道，該上承座係供覆蓋於主體基座上方，並與渦輪葉片另一面抵觸呈電性連結型態，該電極單元係包括有一與上承座電性連結之陽極電極，及至少一設置於主體基座之陰極電極，且該陰極電極其一端係水平切齊於低端階台；如此，透過陽極電極電性連結於渦輪葉片，及陰極電極對應於渦輪葉片欲切削部位，續加壓使電解液通過預定作業空間即可進行電化學加工，將渦輪葉片切削出陰極電極所規畫之槽型。

前述主體基座係包括有一底座、一下承座、一內環座及一外環座，該底座內部係具有一中空容室，且一側係至少有一與中空容室導接之進水口，該底座上方係環繞形成有一圈托臺，且該托臺側邊係形成有至少一供陰極電極穿入之穿口，該下承座係具有一設置於托臺上方之第一盤體，及一由第一盤體中心位置向下延伸於托臺內部並與中空容室導通之第一中心流道，該第一盤體於第一中心流道與托臺間係形成有至少一供陰極電極穿通之第一穿孔，該內環座及外環座係相對以內、外環並預留有一導流間隙型態設置於第一盤體上方，該導流間隙係與預定作業空間導通，該低端階台係位於內環座上方端面，該內環座中心係具有一與第一中心流道及預定作業空間導通之第二中心流道，該內環座係形成有至少一供陰極電極穿通至低端階台之第二穿孔，該高端階台係位於外環座內圈處之上方端面，且該外環座外側係形成至少一與導流間隙導通之出水口，該上承座係供覆蓋於外環座上方，該導流通道依續係由進水口、中空容室、第一中心流道、第二中心流道、導流間隙及出水口串接而成。

前述下承座第一中心流道於端面係環繞形成有複數個與第二中心流道導通之透孔，且該下承座於複數個透孔中心位置係設置有一穿置於第二中心流道，並與內環座內緣預留有空間之定位桿。

前述內環座材質為環氧樹脂，該第一穿孔與陰極電極間係具有一以環氧樹脂製成之隔離套環。

前述陰極電極、穿口、第一穿孔、隔離套環及第二穿孔數目均為六個。

由前述創作內容可知，本發明「渦輪葉片用電化學加工裝置」無須以進給裝置控制陰極電極，即可對渦輪葉片欲切削的部位進行電化學加工，能有效節省高精密進給裝置所帶來的高成本加工花費，且以固定之預定作業空間來控制加工後之切削深度，更能提供一穩定之加工良率；因此本發明可說是一種相當具有實用性及進步性之創作，相當值得產業界來推廣，並公諸於社會大眾。

1‧‧‧主體基座

11‧‧‧作業平台

111‧‧‧高端階台

112‧‧‧低端階台

12‧‧‧導流通道

13‧‧‧底座

131‧‧‧中空容室

132‧‧‧進水口

133‧‧‧托臺

134‧‧‧穿口

14‧‧‧下承座

141‧‧‧第一盤體

142‧‧‧第一中心流道

143‧‧‧第一穿孔

144‧‧‧透孔

145‧‧‧定位桿

146‧‧‧隔離套環

15‧‧‧內環座

151‧‧‧第二中心流道

152‧‧‧第二穿孔

16‧‧‧外環座

161‧‧‧出水口

17‧‧‧導流間隙

3‧‧‧電極單元

31‧‧‧陽極電極

32‧‧‧陰極電極

4‧‧‧渦輪葉片

A‧‧‧作業空間

第一圖係本發明電化學加工裝置之立體分解示意圖。

第二圖係本發明電化學加工裝置之外觀立體示意圖。

第三圖係渦輪葉片置放於本發明上承座及主體基座間之作業平台之實施示意圖。

第四圖係本發明電化學加工裝置之剖視示意圖。

第五圖係第四圖B部位之局部放大示意圖。

第六圖係本發明裝設有欲電化學加工之渦輪葉片之剖視示意圖。

第七圖係第六圖C部位之局部放大示意圖。

第八圖係本發明進行電化學加工時電解液導流狀態之剖視示意圖。

第九圖係第八圖D部位之局部放大示意圖。

第十圖係第八圖E部位之局部放大示意圖。

本發明係有關於一種供渦輪葉片成形的電化學加工裝置，特別係指一種得將工件表面執行一更精確深度切削之精密性電化學加工，請參閱第一圖至第十圖所示，本發明「渦輪葉片用電化學加工裝置」係包括有一主體基座1、一上承座2及一電極單元3；該主體基座1上方係具有一供渦輪葉片4擺置之作業平台11，該作業平台11係具有一得承抵渦輪葉片4之高端階台111，及一與渦輪葉片4欲切削部位保持一預定作業空間A之低端階台112，該主體基座1係具有一供電解液流經預定作業空間A之導流通道12，該上承座2係供覆蓋於主體基座1上方，並與渦輪葉片4另一面抵觸呈電性連結型態，該電極單元3係包括有一與上承座2電性連結之陽極電極31，及至少一設置於主體基座1之陰極電極32，且該陰極電極32其一端係水平切齊於低端階台112；如此，透過陽極電極31電性連結於渦輪葉片4，及陰極電極32對應於渦輪葉片4欲切削部位，續加壓使電解液通過預定作業空間A即可進行電化學加工，將渦輪葉片4切削出陰極電極32所規畫之槽型。

進一步而言，該主體基座1係包括有一底座13、一下承座14、一內環座15及一外環座16，該底座13內部係具有一中空容室131，且一側係至少有一與中空容室131導接之進水口132，該底座13上方係環繞形成有一圈托臺133，且該托臺133側邊係形成有至少一供陰極電極32穿入之穿口134，該下承座14係具有一設置於托臺133上方之第一盤體141，及一由第一盤體141中心位置向下延伸於托臺133內部並與中空容室131導通之第一中心流道142，該第一盤體141於第一中心流道142與托臺133間係形成有至少一供陰極電極32穿通之第一穿孔143，該內環座15及外環座16係相對以內、外環並預留有一導流間隙17型態設置於第一盤體141上方，該導流間隙17係與預定作業空間A導通，該低端階台112係位於內環座15上方端面，該內環座15中心係具有一與第一中心流道142及預定作業空間A導通之第二中心流道151，該內環座15係形成有至少一供陰極電極32穿通至低端階台112之第二穿孔152，該高端階台111係位於外環座16內圈處之上方端面，且該外環座16外側係形成至少一與導流間隙17導通之出水口161，該導流通道17依續係由進水口132、中空容室131、第一中心流道142、第二中心流道151、導流間隙17及出水口161串接而成(請參閱第八圖至第十圖所示)。

進一步而言，該下承座14第一中心流道142於端面係環繞形成有複數個與第二中心流道151導通之透孔144，且該下承座14於複數個透孔144中心位置係設置有一穿置於第二中心流道151，並與內環座15內緣預留有空間之定位桿145；如此，該透孔144係得依據電化學加工時所需之電解液流量進行孔徑、數量之變化設計，定位桿145與內環座15呈現內桿與外環之對應設置，係供套環型之渦輪葉片4具有一穩定之套設結構(如第六圖所示)。

進一步而言，該內環座15材質為環氧樹脂，該第一穿孔143與陰極電極32間係具有一以環氧樹脂製成之隔離套環146；如此，透過內環座15與隔離套環146均為環氧樹脂之非導電特性，得陰極電極32避免與主體基座1電性導通。

進一步而言，該陰極電極32、穿口134、第一穿孔143、隔 離套環146及第二穿孔152數目均為六個；本發明其陰極電極32係以數目為六個並環繞排列型態設置，其應用上係可獨立、交錯亦或全體供電進行電化學加工。

由前述創作內容可知，本發明「渦輪葉片用電化學加工裝置」無須以進給裝置控制陰極電極，即可對渦輪葉片欲切削的部位進行電化學加工，能有效節省高精密進給裝置所帶來的高成本加工花費，且以固定之預定作業空間來控制加工後之切削深度，更能提供一穩定之加工良率，此外，其操作上僅需將渦輪葉片置放於上承座及主體基座間之作業平台，即可進行電化學加工，其機台之操作、設定相對簡易之。

由上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖具以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所做有關本發明之任何修飾或變更者，為其他可據以實施之態樣且具有相同效果者，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇內。

綜上所述，本發明「渦輪葉片用電化學加工裝置」，於結構設計及使用實用性上，確實符合實用性，且所揭露之結構發明，亦是具有前所未有之創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較之習用結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利申請之規定，故，爰依法向 鈞局提出專利申請，懇請 鈞局能早日賜予本案專利權，至感德便。

1‧‧‧主體基座

12‧‧‧導流通道

13‧‧‧底座

132‧‧‧進水口

133‧‧‧托臺

134‧‧‧穿口

14‧‧‧下承座

141‧‧‧第一盤體

142‧‧‧第一中心流道

143‧‧‧第一穿孔

144‧‧‧透孔

145‧‧‧定位桿

146‧‧‧隔離套環

15‧‧‧內環座

151‧‧‧第二中心流道

152‧‧‧第二穿孔

16‧‧‧外環座

161‧‧‧出水口

3‧‧‧電極單元

31‧‧‧陽極電極

32‧‧‧陰極電極

Claims (5)

1. 一種渦輪葉片用電化學加工裝置，係包括有一主體基座、一上承座及一電極單元，其中；該主體基座上方係具有一供渦輪葉片擺置之作業平台，該作業平台係具有一得承抵渦輪葉片之高端階台，及一與渦輪葉片欲切削部位保持固定之一預定作業空間之低端階台，該主體基座係具有一供電解液流經預定作業空間之導流通道，該上承座係供覆蓋於主體基座上方，並與渦輪葉片另一面抵觸呈電性連結型態，該電極單元係包括有一與上承座電性連結之陽極電極，及至少一設置於主體基座之陰極電極，且該陰極電極其一端係水平切齊於低端階台；如此，透過陽極電極電性連結於渦輪葉片，及陰極電極對應於渦輪葉片欲切削部位，續加壓使電解液通過預定作業空間即可進行電化學加工，將渦輪葉片切削出陰極電極所規畫之槽型。
2. 根據申請專利範圍第1項之渦輪葉片用電化學加工裝置，該主體基座係包括有一底座、一下承座、一內環座及一外環座，該底座內部係具有一中空容室，且一側係至少有一與中空容室導接之進水口，該底座上方係環繞形成有一圈托臺，且該托臺側邊係形成有至少一供陰極電極穿入之穿口，該下承座係具有一設置於托臺上方之第一盤體，及一由第一盤體中心位置向下延伸於托臺內部並與中空容室導通之第一中心流道，該第一盤體於第一中心流道與托臺間係形成有至少一供陰極電極穿通之第一穿孔，該內環座及 外環座係相對以內、外環並預留有一導流間隙型態設置於第一盤體上方，該導流間隙係與預定作業空間導通，該低端階台係位於內環座上方端面，該內環座中心係具有一與第一中心流道及預定作業空間導通之第二中心流道，該內環座係形成有至少一供陰極電極穿通至低端階台之第二穿孔，該高端階台係位於外環座內圈處之上方端面，且該外環座外側係形成至少一與導流間隙導通之出水口，該上承座係供覆蓋於外環座上方，該導流通道依續係由進水口、中空容室、第一中心流道、第二中心流道、導流間隙及出水口串接而成。
3. 根據申請專利範圍第2項之渦輪葉片用電化學加工裝置，該下承座第一中心流道於端面係環繞形成有複數個與第二中心流道導通之透孔，且該下承座於複數個透孔中心位置係設置有一穿置於第二中心流道，並與內環座內緣預留有空間之定位桿。
4. 根據申請專利範圍第2項之渦輪葉片用電化學加工裝置，該內環座材質為環氧樹脂，該第一穿孔與陰極電極間係具有一以環氧樹脂製成之隔離套環。
5. 根據申請專利範圍第4項之渦輪葉片用電化學加工裝置，該陰極電極、穿口、第一穿孔、隔離套環及第二穿孔數目均為六個。