臺灣博碩士論文加值系統

介於0.01mm至數mm尺寸的三次元精密元件已被大量需求使用於資訊產品、精密量測儀器、感測器及醫療等設備上，這些精密元件的製作有賴於精密加工機及精密射出成型模具的開發，由於其加工精度被需求在數μm，所以加工製造上相當困難，不是一般綜合切削中心機可以加工製造達到，雖然精密放電綜合加工機可達成上述元件的製作，但對於非金屬元件，及快速高效率的模具則無法達成，在此切削0.01mm至數mm尺寸之精密綜合切削中心機則扮演著輔助補足的重要角色。
本研究主要是整合一部切削上述尺寸的精密綜合切削中心機之機電系統，與就此加工機定位平台之性能做量測與分析，其中機電系統整合方面包含操作介面軟體的開發、機台結構的設計、介面控制技術的引用、周邊設備與氣壓及冷卻系統管線的配置等，而性能分析方面包含定位平台之尺寸精度與幾何精度的量測與分析、及動態性能的量測與分析等，以提供未來開發三次元精密元件及研發精密模具的加工製造技術之基礎。

The 3D microelements with dimension from a couple of micron to millimeter have been broadly used in the field of computer, precision instrument and various medicalapplications. The difficulty for making such products obtaining surface roughness under submicro require high precision machining center in level of micron. The high precision micro-EDM can reach the requirement, but the shape complexity and material are limited. For non-metal material, precision machining center are play the main role.
The purpose of the thesis are to integrate the electro mechanical system for a precision machining center of cutting preceding size, and to do the performance analysis of position stage for the precision machining center. To integrate electro mechanical system of the precision machining center include software development of manipulating interface, mechanism design, interface control technique quotation,pipelines allocation of peripheral devices, pneumatic and cooling system. In performance analysis include measurement and analysis of dimensional accuracy, geometry accuracy and dynamic performances for position stage. All the purpose of the research is to develop a precision micro-machining technique for 3D microelement fabrication in the future.

頁次
中文摘要 ……………………………………………………….………………………I
英文摘要 ………………………………………………………………………………II
誌謝 …………………………………………………………………………………..III
目錄 …………………………………………………………………………………..IV
表目錄 …………………………………………………………………………….….VI
圖目錄 ……………………………………………………………………….………VII
一、 緒論 …………………………………………………………………………1
1.1 前言 …………………………………………………………………….1
1.2 論文架構 ……………………………………………………………….3
二、 精密綜合切削中心機系統概述 …………………………………………….4
2.1 精密綜合切削中心機系統架構 ………………………………………..4
2.2 XYZ精密定位平台系統 ………………………………………………..6
2.2.1 線性馬達驅動之XY軸氣浮式定位平台 ………………………6
2.2.2 AC無刷伺服馬達驅動之Z軸定位平台 ………………………12
2.2.3 Aerotech U500控制系統 ……………………………………….13
2.3 高速主軸系統 ………………………………………………………….15
2.3.1 高速主軸 ………………………………………………………..15
2.3.2 變頻器系統 ……………………………………………………..19
2.3.3 冷卻與氣壓系統 ………………………………………………..24
2.4 PC-Based控制與Advantech介面控制卡 …………………………….26
2.4.1 PC-Based控制理念 …………………………………………….26
2.4.2 Advantech介面控制卡 …………………………………………26
2.5 機台結構與防震系統 …………………………………………………30
2.5.1 機台結構 ……………………………………………………….30
2.5.2 防震系統 ……………………………………………………….31
三、 系統控制程式設計 ……………………………………………………….32
3.1 系統控制程式設計概述 ………………………………………………32
3.1.1 U500控制程式設計概述 ……….………………………………32
3.1.2 Advantech介面控制程式設計概述 ……………………………35
3.2 系統控制程式設計架構 ………………………………………………35
3.2.1 精密綜合切削中心機系統起始表單程式設計 ………………35
3.2.2 主程式與U500控制系統程式設計 …………………………..36
3.2.3 高速主軸與周邊介面控制表單程式設計 ……………………..43
四、 系統性能分析 ……………………………………………………………..46
4.1 系統性能分析理念 …………………………………………………….46
4.2 量測設備簡介 ………………………………………………………….46
4.3 XY軸精密定位平台性能量測與分析 …….………………………..52
4.3.1 XY軸精密定位平台性能量測與分析理念 ……………………52
4.3.2 Aerotech ATS80020定位平台性能量測與分析 ……………..54
五、 結論與未來展望 ………………………………………………………….76
5.1 結論 …………………………………………………………………….76
5.2 未來展望 ……………………………………………………………….77
參考文獻 ……………………………………………………………………………..78
附錄A 精密綜合切削中心機系統設備配置圖 …………………………………..80
附錄B 精密綜合切削中心機系統零件與組合圖 ………………………………..83
附錄C 精密綜合切削中心機系統性能量測圖 ……….…………………………..90
附錄D 精密綜合切削中心機系統之系統控制程式 ……………………………100
簡歷 …………………………………………………………………………………152

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