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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張吉宏
研究生(外文):Ji-Hone Chang
論文名稱:組合曲面之精密銑拋削加工-撓性刀具系統之應用分析
論文名稱(外文):Precision Mill-Polishing Processes for Blend Surface -Application and Analysis by Compliant Tool Device
指導教授:傅光華傅光華引用關係
指導教授(外文):Kuang-Hua Fuh
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:機械與輪機工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:機構設計撓性微細加工壓電制動器
外文關鍵詞:design mechanismCompliancemicro-manufacturepiezoelectricity actuate
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摘要
本論文在於研究設計出一套三軸撓性刀具系統以用於切削微細曲面或平面,該微細加工範圍約為0.001㎜至0.01㎜之間。其設計方式為利用弱化特性產生撓性刀具結構,再利用有線元素法分析結構取得其趨勢,並使用ABS材料快速成型機製作之,以求一體成形減少結合處之遲滯效應。再以壓電致動器直接推動此刀具結構以使刀具產生微毫米級之刀具路徑,經量測得X軸最大位移變化為40μm,Y軸最大位移為45μm,Z軸最大位移為31μm。但由試驗顯示ABS材料與壓電材料會產生遲滯現象,故本文利用徑向基底放射網路來補償所造成之誤差,其結果顯示X軸補償後最大誤差僅達1.85μm,Y軸補償後最大誤差為0.92μm,Z軸補償後最大誤差為2.46μm。最後依其量測數據來事先規劃產生拋物線曲線路徑,經實際驅動刀具系統所量得之路徑與規劃之拋物線路徑最大誤差為1.4μm,由於產生微細加工路徑之誤差範圍在容許範圍內,故證明本三軸撓性刀具系統適用於微細加工上。
Abstract
The purpose of this thesis is to study and to design a three-axis compliance cutting tool system for cutting kind of the miniature plane or curved surface. Ranged from 0.001mm to 0.01mm . the compliance cutting tool structure was designed using feature of the fault. Then the finite element method was used to analyze the deformation. Finally it by ABS material a rapid prototyping method to make for an integral decrease interstices. Piezoelectricity actuate to push cutting tool with meter movement, such as the micro displacement were 40 μm、45μm、31μm in X、Y、Z axle respectively. But piezoelectricity material and ABS material have hysteresis movement phenomenon. To compensate method was the error utility caused by the hysteresis movement radial basis function network. The experimental results show the error in X、Y、Z axle can be compensated as small as 1.85μm、0.92μm and 2.4μm respectively. For verifying the correctness of tool system, a parabolic curve was schemed. Then the cutting tool path was planned and actuated according to the relationship of actuated voltage and displacement. The measured results showed that the maximum error is less than 1.4μm. That error range is adequate for the study.
目錄
摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機 5
1.4 研究目的與論文架構 6
第二章 理論分析 8
2.1 形狀精度誤差的產生 8
2.2 有限元素分析 9
2.3 雷射位移位置量測 10
2.4 類神經網路 11
2.4.1 徑向基底放射網絡 11
2.4.2 梯度坡降學習法 13
2.5 壓電原理 15
2.5.1 壓電材料 15
2.5.2 壓電制動器 16
第三章 撓性刀具系統之設計 19
3.1 撓性刀具系統之需求與限制 19
3.2 撓性刀具系統之設計原理 20
3.3 撓性刀具系統之材料選用 25
3.4 撓性刀具系統之分析 25
4.1 撓性刀具系統之實驗設備 31
4.1.1 壓電制動器 31
4.2 實驗方法 34
4.3 實驗配置 37
4.4 撓性刀具系統之電壓與位移線性變化實驗 38
4.5 壓電制動器之壓電效應補正 46
4.6 撓性刀具系統之微細加工刀尖補正量測實驗 50
5.1 實驗結果 52
5.2 實驗結果模擬 56
5.3 實驗結果討論 58
第六章 結論與未來展望 60
6.1 結論 60
6.2 未來展望 61
參考文獻 63
參考文獻
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