簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 王建翔
Jian-Siang Wang
論文名稱: 以幾何驅動法則改善五軸加工路徑之切削效能
A Geometry Driven Approach to Improving the Cutting Performance of Five-axis Tool Paths
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: 94
中文關鍵詞: 幾何驅動3D CAD五軸加工路徑規劃
外文關鍵詞: geometry-driven, 3D CAD, 5-axis machining, path planning
相關次數: 點閱:210下載:44
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

隨著製造業的加工水準不斷地提昇,產品漸漸趨近於多樣化及複雜化,以往傳統的三軸加工已不足應付。近年來,五軸加工受到高度的重視,廣泛運用在複雜曲面與航太零件上,於是仰賴了許多CAM商業軟體來輔助零件的加工製造,但該類軟體在過切、干涉、提刀等處理上仍然未完全解決。本論文針對五軸加工路徑之過度提刀問題提出「幾何驅動」之解決方案,以點、線、面及基準等幾何特徵,來驅動加工路徑,使刀具擺動之位置可以由人為所控制,以減少刀具的提刀次數,並達到加工路徑平滑化的目標。
本論文除了提出幾何驅動之法則外,亦將此法則應用在葉輪實物加工及單車頭盔模具加工,其作法是先以Pro/E進行3D CAD模型設計,並規畫加工製程,再利用幾何驅動法則改善過度提刀、路徑不順及過切之問題,同時以VERICUT軟體進行五軸加工路徑之實體模擬,來評定加工路徑規劃的結果,以驗證本研究所提的法則之正確性。


As manufacturing processing standards continue to improve, products are becoming more diverse and complex, so much so that conventional 3-axis machining is becoming inadequate. In recent years, 5-axis machining is getting greater attention. Its wide application in producing components with complex surface and aeronautical components contributes to its dependency on various commercial CAM software applications to assist in manufacturing components. However, these software applications are not adequate to handle over-cutting, gouging, and retracting. This study offers a "geometry-driven" solution, which uses geometric features, such as point, curve, plane and datum to drive tool paths, to solve the over-retraction problem of tool paths in 5-axis NC machining. Thus, the movement of cutting tool can be artificially controlled in order to reduce the number of times a tool retracts and to achieve the objective of having smooth tool paths.
In addition to proposing the geometry-driven solution, this study also applies the solution on physical machining of an impeller and a helmet die processing. This is done by first designing a 3D CAD model using Creo, then planning the machining process, and finally using the geometry-driven method to improve over-retract, path deviation and over-cutting problems. Meanwhile, VERICUT is used for simulation of 5-axis machining paths in order to evaluate the results of tool path planning and to verify the accuracy of the method proposed by this study.

摘要 Abstract 誌謝 目錄 圖目錄 表目錄 第一章緒論 1.1研究動機及背景 1.2研究目的與方法 1.3文獻探討 1.4論文架構 第二章五軸加工原理與Pro/E NC加工概念 2.1五軸加工原理 2.2 Pro/E NC加工概念 2.2.1操作介面 2.2.2 NC加工製程 2.2.3選單管理器 第三章葉輪之五軸加工 3.1葉輪3D實體建構 3.2資料庫與加工作業程序 3.3葉輪加工工法 3.3.1 Shroud Surface加工 3.3.2凹槽加工 3.3.3壓力面加工與吸力面加工 3.3.4 Hub Surface加工 3.4葉輪加工模擬結果 第四章以幾何驅動法則改善切削問題 4.1幾何驅動設計 4.1.1刀具控制方式 4.1.2各驅動之差異 4.1.3建立幾何特徵 4.2切削參數調整 4.2.1設定切削定義 4.2.2自動偏置角度參數 4.3等高加工對策 4.4驗證 4.4.1過切檢測分析 4.4.2 VERICUT五軸加工路徑之實體模擬 第五章以幾何驅動法則進行單車頭盔模具加工 5.1單車頭盔簡介 5.1.1單車頭盔之結構 5.1.2單車頭盔之製作原理 5.2單車頭盔之模具設計 5.2.1分析模型 5.2.2決定滑塊數量 5.2.3決定拔模方向 5.2.4建立分模面 5.2.5開模模擬 5.3模具元件之加工工法 5.3.1外形加工 5.3.2孔洞加工 5.4驗證 5.4.1吸塑模五軸加工路徑之實體模擬 5.4.2其他模具元件五軸加工路徑之實體模擬 第六章結論與未來研究方向 6.1結論 6.2未來研究方向 參考文獻 授權書

1.胡全成,「重疊扇葉之參數化設計與3+1軸NC加工」,碩士論文,國立臺灣科技大學機械工程研究所,台北(2006)。
2.莊禮彰,「離心式壓縮機葉輪五軸加工規劃」,碩士論文,國立台灣大學機械工程研究所,台北(2003)。
3.瞿志行,黃煒能,李宇尉,宋牧奇,「離心式渦輪葉片五軸加工規劃技術之研發」,行政院國家科學委員會專題研究計畫,國立清華大學工業工程與工程管理學系(所),新竹(2005)。
4.廖凱偉,「離心式葉輪輪轂面五軸粗銑及精銑之加工路徑規劃」,碩士論文,台北(2007)。
5.周育政,「PC散熱風扇之電腦輔助多軸NC加工」,碩士論文,國立臺灣科技大學機械工程研究所,台北(1999)。
6.Morishige, K., Kase, K. and Takeuchi, Y., “Collision-free tool path generation using 2-dimensional C-space for 5-axis control machining”, 1997, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 13, pp 393-400.
7.吳佶龍,「渦輪轉子CAD模型重建、多軸加工路徑與誤差分析」,碩士論文,國立中央大學機械工程研究所碩士班,桃園(2000)。
8.侯垣裴,「五軸工具機牙冠加工之研究」,碩士論文,國立中正大學機械工程研究所,嘉義(2009)。
9.吳維軒,「五軸曲面加工時工具機構型判斷之研究」,碩士論文,國立成功大學機械工程研究所,台南(2006)。
10.林玉峰,「正交型五軸工具機運動機構及NC加工路徑之電腦模擬」,碩士論文,國立臺灣科技大學機械工程研究所,台北(2012)。
11.劉志昇,「PC風扇葉片之多軸NC加工與模具開發」,碩士論文,國立臺灣科技大學機械工程研究所,台北(2003)。
12.林清安,Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 模具設計進階應用 ,碁峰資訊股份有限公司,台北(2011)。
13.白皛,劉斌,張云杰,Pro/ENGINEER數控加工與VERICUT綜合應用教程,清華大學出版社,北京(2009)。
14.何益川,蔡正仁,Pro/ENGINEER NC加工,文魁資訊股份有限公司,台北(2006)。
15.美國Giro公司網站,http://www.giro.com/
16.單車頭盔的製作過程之影片,http://www.youtube.com/watch?v=37rc9Qgxl0Y&feature=share/
17.Mastercam. 2010. Ver.X4, N.C. CNC Software, Inc.

QR CODE