葉輪五軸加工之刀具防撞策略研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	林國豪 Kuo-hao Lin
論文名稱：	葉輪五軸加工之刀具防撞策略研究 A Study of Strategy for Avoidance of Tool Collision for Five-axis Machining of Impeller
指導教授：	林清安 Ching-an Lin
口試委員:	簡孟樹 Meng-shu Jian 鍾俊輝 Chun-hui Chung
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：	2014
畢業學年度：	102
語文別：	中文
論文頁數：	74
中文關鍵詞：	CAD/CAM 、離心式葉輪、五軸加工、側傾角度、導引曲線
外文關鍵詞：	CAD/CAM, Centrifugal impeller, Five axis machining, Tilting angle, Pivot curve
相關次數：	點閱：241 下載：0
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隨著製造業的加工水準日益提升，產品的複雜性與多樣化將成為市場的主流，五軸加工以其高自由度的加工特性，解決了諸多傳統三軸加工的限制，逐步成為現有精密加工產業的主流。以離心式葉輪為例，其包含高度扭轉的曲面，伴隨著葉片與葉片之間的空間重疊特性，使得葉輪的加工容易遭遇刀具過切及刀把碰撞的問題，本研究針對此問題提出「導引曲線」的概念，以及改變刀具「側傾角度」之解決方案，藉此規範刀具於空間中之擺動位置，以達到防止刀具過切及刀把碰撞的目標。除此之外，本論文亦將上述之刀具防撞解決方案應用於各種不同形式的離心式葉輪，包含：葉片數量的不同、葉片扭轉程度的差異，以及含有分流葉片的葉輪，並藉由套裝軟體Creo進行刀具路徑的規劃以及實體切削模擬，以驗證本研究提出的法則之正確性。

Since the improving standards in manufacturing and processing, manufactured goods are increasingly complex and diverse. Five axis machining technology resolve many restrictions in the traditional approach of three axis machining and understandably, they are becoming the mainstream technology in precision machining due to great flexibility. For example, centrifugal impellers contain highly twisted surface. The spatial overlay between blades makes impellers prone to overcuts and collision. Therefore, this paper proposes the concept of “pivot curve” and the employment of tool tilting angles as solutions to the problems of overcuts and collision by regulating the swing position of the tool. Meanwhile, this paper applies the solution to avoid collision to different types of centrifugal impellers, such as different number of blades, the variance in the degree of torsion of the blade, and the impellers with splitter blades. A comparison of the tool path calculated with the software package Creo and the cutting simulations proposed in this thesis is made in order to validate the accuracy of the methodologies developed by this paper.

中文摘要 ..................................................................................................... I
Abstract ...................................................................................................... II
誌謝 ........................................................................................................... III
目錄 .......................................................................................................... IV
圖目錄 ..................................................................................................... VII
表目錄 ..................................................................................................... XII
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 ...................................................................................... 5
第二章 離心式葉輪之五軸加工規劃 ...................................................... 7
2.1離心式葉輪之實體模型建構 ...................................................... 7
2.2離心式葉輪之之幾何模型 .......................................................... 8
2.3 葉輪加工之工法規劃 ................................................................. 9
2.4 刀具設備 ................................................................................... 10
2.5 葉輪加工工法之問題探討 ....................................................... 12
2.6刀具以及刀把之干涉現象 ........................................................ 14
V
第三章 以改變側傾角避免過切現象 .................................................... 17
3.1刀刃過切問題 ............................................................................ 19
3.2 利用側傾角改善過切問題 ....................................................... 21
3.3側傾角度之探討 ........................................................................ 22
第四章 以導引曲線控制加工軸向 ........................................................ 28
4.1導引曲線的設計概念 ................................................................ 28
4.2導引曲線的建構流程 ................................................................ 29
4.3導引曲線的修正 ........................................................................ 30
4.3.1干涉現象 ......................................................................... 30
4.3.2導引曲線的修正方式 ..................................................... 32
4.4驗證 ............................................................................................. 36
4.5 五軸加工之刀具路徑及實體切削模擬 ................................... 42
4.5 1五軸加工之刀具路徑模擬 ............................................. 42
4.5 2 五軸加工之實體切削模擬 ............................................ 43
第五章 導引曲線於不同型式的葉輪之加工應用 ................................ 45
5.1葉輪型式的變化 ........................................................................ 45
5.2導引曲線應用於葉片數量眾多的高扭度葉輪 ........................ 49
5.3導引曲線應用於含有分流葉片的高扭度葉輪 ........................ 55
5.4刀具路徑及實體切削模擬 ........................................................ 66
VI
第六章 結論與未來研究方向 ................................................................ 71
6.1結論 ............................................................................................. 71
6.2未來研究方向 ............................................................................ 72

                                

1. 莊禮彰，「離心式壓縮機葉輪五軸加工規劃」（2003），碩士論文，國立臺灣大學機械工程研究所，臺北。
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國立清華大學工業工程與工程管理學系，新竹。
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13. 林子寬，「鞋楦精加工4軸NC程式之產生」（2004），碩士論文，國立臺灣科技大學機械工程研究所，臺北。

全文公開日期 2019/08/04 (校內網路)
全文公開日期 2024/08/04 (校外網路)
全文公開日期 2024/08/04 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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