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研究生: 郭哲良
Jhe-liang Guo
論文名稱: 以五軸加工實驗進行高硬度材料及葉輪製程之研究
Use of 5-Axis Machining Experiments to Study the Manufacturing Processes of Impeller with Very Hard Material
指導教授: 林清安
Ching-An Lin
口試委員: 鄭逸琳
Yih-Lin Cheng
謝文賓
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 57
中文關鍵詞: 五軸加工CAD/CAM葉輪加工高硬度材料
外文關鍵詞: five-axis machining, CAD/CAM, impeller machining, high hardness material
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渦輪葉片於航太工業及壓縮機產業之應用相當多,其尺寸精度及加工效率是非常值得深入研究的議題。本論文以五軸加工實驗來進行高硬度材料之渦輪葉片的表面品質及加工效率之分析。在實驗進行的過程中,首先以進給率、轉速、切削深度等作為實驗變數,並藉由實際加工找出最短加工時間,接著進行刀軸規劃,以達到提昇葉輪表面品質的目標。
在葉輪的加工製程方面,本研究使用的加工順序為:凹槽粗加工、葉片中加工、輪轂中加工、葉片精加工及輪轂精加工,每一道製程皆進行加工參數的測試、刀具路徑的連結及刀軸方向的規劃。由多次加工實驗的結果可得到下列結論:使用平刀可縮短粗加工的時間、刀軸方向的改變及刀具路徑的連結可消除表面的刀痕及提昇表面品質。


The applications for impellers in the aerospace industry and compressor industry are numerous. Its dimensional accuracy and processing efficiency are issues worthy of in depth research. This study uses five-axis machining experiments to perform an analysis concerning surface quality and processing performance of an impeller, material type SKD 61. During the experiments, feed rate, speed, and cut depth are used as variables, and this study finds the shortest time required for machining. Then, tool axis planning is performed to attain the objective of enhancing impellers' surface quality.
In terms of an impeller's machining procedure, this study employs machining sequencing in the following order: groove roughing, blade semi-finishing, Hub Surface semi-roughing, blade finishing and Hub Surface finishing. Testing of machining parameters, connection of tool paths, and planning of tool orientations are undertaken for each of the machining steps. Through multiple 5-axis machining experiments, this study reaches the following conclusions: using an end mill can reduce the time required for roughing, while changes in tool orientations and connections of tool paths can eliminate the blade's surface roughness and enhance surface quality.

中文摘要I AbstractII 誌謝III 目錄IV 圖目錄VI 表目錄VIII 第一章 緒論1 1.1研究動機及背景1 1.2研究目的與方法1 1.3文獻探討2 1.4論文架構6 第二章 葉輪之幾何與材質8 2.1 葉輪幾何模型與尺寸8 2.2 模具鋼 SKD61的加工特性及應用11 第三章 提昇葉輪加工效率之製程規劃13 3.1 葉輪製程規劃13 3.2凹槽粗加工17 3.3葉片中加工19 3.4 Hub Surface中加工21 3.5葉片精加工23 3.6 Hub Surface精加工24 第四章 提昇葉輪表面品質之改善28 4.1 葉片加工振刀刀痕改善28 4.2 Trailing Edge及底部圓角過切30 4.2.1 Trailing Edge 過切30 4.2.2葉片底部圓角過切32 4.3 Hub Surface surface靜點加工刀痕34 第五章 實際切削驗證37 5.1實驗設備及刀具37 5.2實際加工之結果39 第六章 結論與未來研究方向42 6.1結論42 6.2未來研究方向43 參考文獻44

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