專(zhuān)利名稱(chēng)：電化學(xué)加工裝置及加工方法及其電極單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種加工裝置及方法，尤其是指一種電化學(xué)加工裝置及加工方 法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)(electrochemistry)是一門(mén)涉及電子與化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)，而電 子的各種性質(zhì)與行為，直到近百年來(lái)，才逐漸明了。使得電化學(xué)雖比其它科學(xué)古老，但發(fā)展 卻較為延遲。然而，在環(huán)保意識(shí)高漲的今日，電化學(xué)已成為一門(mén)「新興」且倍受期待的科學(xué)。 一般而言，電化學(xué)(electrochemistry)是指與電有關(guān)的化學(xué)現(xiàn)象的技術(shù)，而探討化學(xué)反 應(yīng)與電荷轉(zhuǎn)移間的關(guān)系，并利用電源的電位而調(diào)整電極的表面電子能量，使得電活性物種 (electroactivespecies)與電極發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。基于此原理，現(xiàn)今發(fā)展出電化學(xué)加工(electro chemicalmachining)，其有別于傳 統(tǒng)加工方法，是用來(lái)加工極硬材料或者傳統(tǒng)加工方法難以加工的材料或加工對(duì)象，電化學(xué) 加工方法又稱(chēng)為電解加工。然而，其限制條件是加工對(duì)象必須可導(dǎo)電。運(yùn)用電化學(xué)加工時(shí)， 電極是陰極用于作為刀具，而加工對(duì)象是陽(yáng)極，也就是電極與加工對(duì)象分別耦接電源的陰 極與陽(yáng)極。電源的高電流從加工對(duì)象經(jīng)電解液至電極，如此即可對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行加工，而移 除加工對(duì)象不要的部份，電化學(xué)加工在加工的過(guò)程中沒(méi)有和加工對(duì)象接觸，也沒(méi)有電火花 的產(chǎn)生，所以相當(dāng)安全。由上述說(shuō)明可知，電極是用于作為加工刀具而控制加工對(duì)象的加工位置與深度。 一般而言，若電極相對(duì)于工件不需要加工的處，是會(huì)形成有一絕緣層，以避免電極對(duì)工件不 需要加工之處進(jìn)行加工。但是，絕緣層的厚度，是會(huì)影響電極的加工精度，所以若形成于電 極的絕緣層的厚度控制不當(dāng)，則會(huì)發(fā)生工件的加工尺寸不符合預(yù)期，如此則必須丟棄原有 電極，而更換新電極并調(diào)整絕緣層形成于新電極的厚度，這樣反復(fù)調(diào)整絕緣層的厚度即會(huì) 提高加工成本，且不易控制加工精度。因此，如何提高加工精度與節(jié)省加工成本，乃為現(xiàn)今 電化學(xué)加工的一重要課題。因此，本發(fā)明即在針對(duì)上述問(wèn)題而提出一種電化學(xué)加工裝置及加工方法及其電極 單元，不僅可改善上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，又可提高加工精度與節(jié)省加工成本，以解決上述問(wèn) 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，在于提供一種電化學(xué)加工裝置及加工方法及其電極單元，其 藉由控制導(dǎo)磁層吸附電解液中的磁性體的磁力，即可控制磁性體吸附于電極的厚度，而控 制電極的絕緣厚度，如此可提高加工精度與節(jié)省加工成本。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種電化學(xué)加工裝置，該電化學(xué)加工裝置用以加工至少一工件，該電化學(xué)加工裝置包含有一槽體，具有一電解液，其中該工件位于該電解液中；
一電極，位于該電解液中；一導(dǎo)磁層，形成于該電極的部份表面；復(fù)數(shù)個(gè)磁性體，位于該電解液中，且該些磁性體不導(dǎo)電；一磁力控制單元，耦接該導(dǎo)磁層，并控制該導(dǎo)磁層吸附該些磁性體，如此以使該些 磁性體形成一絕緣體，該絕緣體覆蓋該導(dǎo)磁層；以及一電源單元，其兩極分別耦接該工件與該電極。本發(fā)明中，其中該導(dǎo)磁層覆蓋于該電極的側(cè)向表面或該電極的底部表面。本發(fā)明中，其中該導(dǎo)磁層為鎳材或鐵材所制。本發(fā)明中，其中每一該磁性體更包含一金屬體；以及一絕緣層，覆蓋于該金屬體的外表面。本發(fā)明中，其中該金屬體為一鎳珠或一鋼珠。本發(fā)明中，其中該絕緣層為一陶瓷、一樹(shù)脂或一塑料。本發(fā)明中，其中該磁力控制單元為一磁鐵或一電磁鐵。本發(fā)明中，其中該導(dǎo)磁層包含一第一圖案，該絕緣體包含一第二圖案而大體上相 同于該第一圖案，該工件包含一第三圖案對(duì)應(yīng)于該第二圖案。本發(fā)明還公開(kāi)了一種電化學(xué)加工方法，其包含有下列步驟提供一槽體，具有一電解液；將至少一工件配置于該電解液中；提供一電極及一導(dǎo)磁層，其中該導(dǎo)磁層形成于該電極的部份表面，該電極位于該 電解液中；加入復(fù)數(shù)個(gè)磁性體于該電解液中，且該些磁性體不導(dǎo)電；控制該導(dǎo)磁層吸附該些磁性體，如此以使該些磁性體形成一絕緣體，該絕緣體覆 蓋該導(dǎo)磁層；以及分別耦接一電源單元的兩極于該工件與該電極。本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于電化學(xué)加工的電極單元，其包含有一 電極；一導(dǎo)磁層，形成于該電極的部份表面；復(fù)數(shù)個(gè)磁性體，該些磁性體不導(dǎo)電；以及一磁力控制單元，耦接該導(dǎo)磁層，并控制該導(dǎo)磁層吸附該些磁性體，如此以使該些 磁性體形成一絕緣體，該絕緣體覆蓋該導(dǎo)磁層。本發(fā)明具有的有益效果，本發(fā)明電化學(xué)加工裝置及加工方法及其電極單元，其包 含一電極、一導(dǎo)磁層、復(fù)數(shù)磁性體與一磁力控制單元，而用以加工至少一工件，工件與電極 分別位于一電解液中，導(dǎo)磁層形成于電極的部分表面，該些磁性體加入于電解液中，且該些 磁性體為不導(dǎo)電材質(zhì)，磁力控制單元耦接導(dǎo)磁層，以控制導(dǎo)磁層吸附該些磁性體的多寡，如 此即調(diào)整電極的絕緣厚度。另外，本發(fā)明更包含一電源單元，其兩極分別耦接工件與電極。 由于本發(fā)明可簡(jiǎn)易控制吸附于電極的該些磁性體的多寡，而簡(jiǎn)易控制電極的絕緣厚度，如 此，即可達(dá)到提高加工精度與節(jié)省加工成本的目的。


圖1是本發(fā)明電化學(xué)加工裝置的一較佳實(shí)施例的示意圖；圖2是本發(fā)明電化學(xué)加工裝置的磁性體的一較佳實(shí)施例的示意圖；圖3是本發(fā)明電化學(xué)加工方法的一較佳實(shí)施例的流程圖；以及圖4A至圖4C是本發(fā)明電化學(xué)加工進(jìn)行圖案化加工的一較佳實(shí)施例的流程示意 圖。圖號(hào)簡(jiǎn)單說(shuō)明10槽體12工件13電解液14電極16導(dǎo)磁層17第一圖案19第二圖案 18磁性體181金屬體183絕緣層22磁力控制單元24電源單元
具體實(shí)施例方式為使對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的 實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下首先，請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明電化學(xué)加工裝置的一較佳實(shí)施例的示意圖。如圖所示， 本發(fā)明電化學(xué)加工裝置包含一槽體10、一電解液13、一電極14、一導(dǎo)磁層16、復(fù)數(shù)磁性體 18、一磁力控制單元22與一電源單元24。其中，電極14、導(dǎo)磁層16、該些磁性體18與磁力 控制單元22用于作為電化學(xué)加工的一電極單元。電解液13容置于槽體10，且槽體10內(nèi)更 放置有欲進(jìn)行加工的工件12，電極14與工件12皆浸于電解液13中。導(dǎo)磁層16形成于電 極14的部份表面，例如外側(cè)表面。磁性體18為不導(dǎo)電且位于電解液13中，以供電極14的 表面的導(dǎo)磁層16吸附，如此以使該些磁性體18形成一絕緣體，而覆蓋導(dǎo)磁層16，以作為電 極14的絕緣體。本發(fā)明的磁性體18的一較佳實(shí)施例為微粒狀體。上述的導(dǎo)磁層16并未 覆蓋電極14的所有表面，即電極14的部分表面外露接觸于電解液13。導(dǎo)磁層16可覆蓋于 電極14的側(cè)向表面或底部表面。于此實(shí)施例中，導(dǎo)磁層16覆蓋于電極14的側(cè)向表面，而電極14的底部表面則外 露接觸于電解液13，以對(duì)工件12進(jìn)行縱向加工。磁力控制單元22可為一磁鐵或可為一電 磁鐵，以耦接于導(dǎo)磁層16，其用于控制導(dǎo)磁層16吸附電解液13中的磁性體18，而吸附于電 極14作為絕緣體，或者釋放磁性體18，以進(jìn)行操作選擇性的電化學(xué)加工。此外，磁力控制單 元22更可控制導(dǎo)磁層16的磁性大小，進(jìn)而控制電解液13中的磁性體18吸附于導(dǎo)磁層16 的數(shù)量多寡，以控制電極14的絕緣厚度。承接上述，電源單元M的兩極分別耦接于工件12與電極14。如圖所示，電源單元 24的正極耦接工件12，而負(fù)極耦接電極14。如此，電極14配合電解液13即可對(duì)工件12進(jìn) 行加工，而移除工件12不要的部份。由于，本發(fā)明的電極14的導(dǎo)磁層16會(huì)吸附電解液13 中的磁性體18，而吸附于電極14的表面，以作為電極14的絕緣體，如此即可避免電極14對(duì)
6工件12不需要加工之處進(jìn)行加工。于此實(shí)施例中，是并未對(duì)工件12進(jìn)行側(cè)向加工，所以導(dǎo) 磁層16是覆蓋于電極14的側(cè)向表面，以避免電極14對(duì)工件12進(jìn)行側(cè)向加工。此外，本發(fā) 明的電極14本身具有導(dǎo)電性且為低導(dǎo)磁，例如銅材，而無(wú)法吸附磁性體18 ；而導(dǎo)磁層16可 為導(dǎo)電，例如導(dǎo)磁層16可為鎳材或者鐵材所制，并藉由電鍍制程而形成于電極14外表面， 以形成導(dǎo)磁層16。本發(fā)明的電化學(xué)加工裝置在對(duì)工件12進(jìn)行加工時(shí)，可隨時(shí)依據(jù)工件12的加工狀 態(tài)，即隨時(shí)觀(guān)測(cè)工件12的加工尺寸是否符合預(yù)計(jì)，而藉由磁力控制單元22控制導(dǎo)磁層16 的磁性大小，進(jìn)而控制導(dǎo)磁層16吸附電解液13中的磁性體18的數(shù)量多寡，而調(diào)整電極14 的絕緣厚度與電阻大小，以精確控制加工精度；或者，磁力控制單元22可控制磁性體18無(wú) 吸附于導(dǎo)磁層16，以便于進(jìn)行此電極狀態(tài)的電化學(xué)加工。磁力控制單元22的設(shè)定值可依加 工需求而事先設(shè)定一數(shù)值，而且在加工過(guò)程中亦可隨時(shí)做更動(dòng)，以精確控制加工精度。由上 述可知，本發(fā)明可隨時(shí)在線(xiàn)調(diào)整電極14的絕緣厚度，而不需因絕緣厚度的調(diào)整而需重新制 作不同厚度絕緣體的電極，因此可大幅降低電極的制作成本，如此即可達(dá)到節(jié)省加工成本 的目的。此外，本發(fā)明的導(dǎo)磁層16更可具有導(dǎo)電性，而本發(fā)明可控制導(dǎo)磁層16不吸附磁性 體18于電極14的表面，如此即能利用電極14表面的導(dǎo)磁層16對(duì)工件12進(jìn)行加工。于此 實(shí)施例來(lái)說(shuō)，起初電極14進(jìn)行加工時(shí)，由于電極14的側(cè)向表面的導(dǎo)磁層16會(huì)吸附磁性體 18，所以即會(huì)于電極14的側(cè)向表面形成絕緣體，而僅具有底部表面加工能力，而不具側(cè)向 加工能力。然而，若欲對(duì)工件12進(jìn)行側(cè)向加工時(shí)，即可控制導(dǎo)磁層16釋放所吸附的磁性體 18，如此電極14即能擁有不同之側(cè)向與底部表面加工能力，因而可以提升電極14的加工能 力與其應(yīng)用的范圍。另外，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，并不局限本發(fā)明的實(shí) 施例僅為上述方式。例如，本發(fā)明亦可在槽體10內(nèi)設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)工件12與電極14，以對(duì)該些 工件12進(jìn)行加工。請(qǐng)參閱圖2，是本發(fā)明的磁性體18的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的每一磁性體18 更包含一金屬體181與一絕緣層183，絕緣層183覆蓋金屬體181的外表面，使得磁性體18 具有導(dǎo)磁而不導(dǎo)電的特性。本發(fā)明的磁性體18的金屬體181的一較佳實(shí)施例為一鎳珠或 一鋼珠，而絕緣層183的一較佳實(shí)施例為一陶瓷、一樹(shù)脂或一塑料，其中樹(shù)脂可為一環(huán)氧樹(shù) 脂。上述的金屬體181與絕緣層183的材質(zhì)僅為本發(fā)明的一實(shí)施例，而并非限制其種類(lèi)僅 可于此。請(qǐng)參閱圖3，是本發(fā)明電化學(xué)加工的另一較佳實(shí)施例的流程圖，本發(fā)明可應(yīng)用于對(duì) 工件12進(jìn)行圖案化加工，例如欲于工件12的表面形成一圖案。首先，請(qǐng)參閱圖4A，提供一 電極14及一導(dǎo)磁層16，導(dǎo)磁層16形成于電極14的外側(cè)表面上。接著，請(qǐng)參閱圖4B，將導(dǎo) 磁層16圖案化，例如利用機(jī)械力加工或雷射加工以移除部份導(dǎo)磁層16，而裸露電極14的表 面，以于導(dǎo)磁層16形成一第一圖案17，亦即完成圖案化導(dǎo)磁層16。如圖3的步驟Sl所示，本發(fā)明是提供電極14及圖案化導(dǎo)磁層16。在本實(shí)施例中， 上述圖案化導(dǎo)磁層16是指依據(jù)第一圖案17而形成圖案化導(dǎo)磁層16于電極14的表面，也 就是電極14相對(duì)于第一圖案17的表面不覆蓋有導(dǎo)磁層16，而電極14相對(duì)于第一圖案17 的其余表面則全部覆蓋有導(dǎo)磁層16。也就是說(shuō)，電極14相對(duì)于第一圖案17之外的表面全 部覆蓋有導(dǎo)磁層16，僅有相對(duì)于第一圖案17的電極14表面并未覆蓋有導(dǎo)磁層16而外露。在另一實(shí)施例中，上述圖案化導(dǎo)磁層16亦可依據(jù)第一圖案17而形成圖案化導(dǎo)磁層16于電 極14的表面，但是電極14相對(duì)于第一圖案17的表面覆蓋有導(dǎo)磁層16，而電極14相對(duì)于 第一圖案17的其余表面則全部不覆蓋有導(dǎo)磁層16。也就是說(shuō)，電極14相對(duì)于第一圖案17 之外的表面全部不覆蓋有導(dǎo)磁層16而外露，僅有相對(duì)于第一圖案17的電極14表面覆蓋有 導(dǎo)磁層16。本發(fā)明對(duì)導(dǎo)磁層16進(jìn)行圖案化的一實(shí)施方式如圖4B所示，是在電極14的外側(cè)表 面形成導(dǎo)磁層16，而覆蓋電極14的外側(cè)表面。接著，移除部份導(dǎo)磁層16而形成第一圖案 17，如此即形成圖案化的導(dǎo)磁層16于電極14上，而提供具有圖案化導(dǎo)磁層16的電極14。 之后，如圖3的步驟S3與S4所示，加入磁性體18于電解液13，且電極14放置于電解液13， 并控制導(dǎo)磁層16的磁力大小，進(jìn)而控制導(dǎo)磁層16吸附磁性體18的多寡，而吸附磁性體18 為絕緣體。如此在本實(shí)施例中，即會(huì)如圖4C所示，電極14的外側(cè)表面未吸附有磁性體18 的部分，即形成一第二圖案19，因此即完成圖案化的絕緣體，即該些磁性體18所形成的絕 緣體具有第二圖案19，且第二圖案19大體上相同于第一圖案17，而如圖3的步驟S5所示， 可利用具有圖案化的絕緣體(磁性體18)的電極14對(duì)工件12進(jìn)行圖案化加工，如此在工 件12上即形成對(duì)應(yīng)第二圖案19的一第三圖案。由上述可知，本發(fā)明可依欲形成于工件12的不同圖案，而形成不同圖案的導(dǎo)磁層 16于電極14上，以藉由不同圖案的導(dǎo)磁層16而吸附磁性體18，以成為圖案化的絕緣體于 電極14的外側(cè)表面，如此即形成具有圖案化的絕緣體(磁性體18)的電極14，而對(duì)工件12 進(jìn)行圖案化加工。 綜上所述，本發(fā)明為一種電化學(xué)加工裝置及加工方法及其電極單元，其包含電極、 導(dǎo)磁層、復(fù)數(shù)磁性體與磁力控制單元，工件與電極浸于電解液中，電極用于對(duì)工件進(jìn)行加 工，導(dǎo)磁層形成于電極的部分表面，磁性體加入于電解液中且不導(dǎo)電，磁力控制單元用于控 制導(dǎo)磁層吸附磁性體，進(jìn)而控制電極的絕緣厚度。因?yàn)楸景l(fā)明可控制導(dǎo)磁層吸附磁性體，所 以可輕易調(diào)整電極的絕緣厚度，而不需更換電極而調(diào)整絕緣厚度，如此，本發(fā)明可節(jié)省電化 學(xué)加工的加工成本，且提高其加工精度。 綜上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡 依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應(yīng)包括于 本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)加工裝置，該電化學(xué)加工裝置用以加工至少一工件，該電化學(xué)加工裝置 包含有一槽體，具有一電解液，其中該工件位于該電解液中； 一電極，位于該電解液中； 一導(dǎo)磁層，形成于該電極的部份表面； 復(fù)數(shù)個(gè)磁性體，位于該電解液中，且該些磁性體不導(dǎo)電；一磁力控制單元，耦接該導(dǎo)磁層，并控制該導(dǎo)磁層吸附該些磁性體，如此以使該些磁性 體形成一絕緣體，該絕緣體覆蓋該 導(dǎo)磁層；以及一電源單元，其兩極分別耦接該工件與該電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，其中該導(dǎo)磁層覆蓋于該電極 的側(cè)向表面或該電極的底部表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，其中該導(dǎo)磁層為鎳材或鐵材 所制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，其中每一該磁性體更包含 一金屬體；以及一絕緣層，覆蓋于該金屬體的外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，其中該金屬體為一鎳珠或一 鋼珠。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，其中該絕緣層為一陶瓷、一樹(shù) 脂或一塑料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，其特征在于，其中該磁力控制 單元為一磁鐵或一電磁鐵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)加工裝置，其特征在于，其中該導(dǎo)磁層包含一第一圖 案，該絕緣體包含一第二圖案而大體上相同于該第一圖案，該工件包含一第三圖案對(duì)應(yīng)于 該第二圖案。
9.一種電化學(xué)加工方法，其特征在于，其包含有下列步驟 提供一槽體，具有一電解液；將至少一工件配置于該電解液中；提供一電極及一導(dǎo)磁層，其中該導(dǎo)磁層形成于該電極的部份表面，該電極位于該電解 液中；加入復(fù)數(shù)個(gè)磁性體于該電解液中，且該些磁性體不導(dǎo)電；控制該導(dǎo)磁層吸附該些磁性體，如此以使該些磁性體形成一絕緣體，該絕緣體覆蓋該 導(dǎo)磁層；以及分別耦接一電源單元的兩極于該工件與該電極。
10.一種用于電化學(xué)加工的電極單元，其特征在于，其包含有 一電極；一導(dǎo)磁層，形成于該電極的部份表面； 復(fù)數(shù)個(gè)磁性體，該些磁性體不導(dǎo)電；以及一磁力控制單元，耦接該導(dǎo)磁層，并控制該導(dǎo)磁層吸附該些磁性體，如此以使該些磁性 體形成一絕緣體，該絕緣體覆蓋該導(dǎo)磁層。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種電化學(xué)加工裝置及加工方法及其電極單元，其包含一電極、一導(dǎo)磁層、復(fù)數(shù)個(gè)磁性體與一磁力控制單元，以用于加工至少一工件，工件與電極分別位于一電解液中，導(dǎo)磁層形成于電極外部部分表面，該些磁性體加入于電解液中，且該些磁性體為不導(dǎo)電，磁力控制單元耦接導(dǎo)磁層，并控制導(dǎo)磁層吸附該些磁性依如此以使該些磁性體形成一絕緣體而覆蓋于導(dǎo)磁層。由于，本發(fā)明藉由控制導(dǎo)磁層吸附該些磁性體，即可控制該些磁性體吸附于電極的厚度，即控制絕緣體的厚度，如此可提高加工精度與節(jié)省加工成本。
文檔編號(hào)B23H3/00GK102101205SQ20091026134
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者林大裕, 洪榮洲, 許志成 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心