臺灣博碩士論文加值系統

　　工具機的演進由九零年代的五軸加工機到今日以車銑複合工具機為主要的研發方向。面對複雜形狀的工件，若在車銑複合工具機上完成所有的加工工序，可減少夾持的次數，能有效的提高加工速率與產品精度。然而由於機台構型較複雜，因此應用虛擬實境技術於車銑複合虛擬工具機運動模擬系統上，可避免機台發生干涉的情形並可檢視產品的加工情況，以評估其可製造性。
　　本文針對非正交型的車銑複合工具機，發展出ㄧ套建構運動模擬系統之方法。在組裝虛擬工具機時，利用D-H修正標記法來表達工具機各軸之相對位置與運動方向，系統在接受構型資訊後，會自動定義出各軸元件間的座標系統，藉由D-H參數的輸入，就能迅速精準的建構出車銑複合虛擬工具機。另外，系統也利用D-H修正標記法建立出車銑複合工具機之後處理程式，此方法不論正交或非正交構型皆適用之，可提供一般化的解決方法。
　　本文以視窗程式為架構，使用OpenGL作為視窗顯示畫面，發展出讓使用者以操作介面選擇工具機構型並建構出車銑複合虛擬工具機模擬系統。最後以ㄧ車銑複合工件，透過本文所提出之方法來呈現虛擬工具機建構流程以及車銑複合工具機加工時的運動模擬，並利用VERICUT實體切削模擬軟體驗證系統後處理轉換的NC程式。

　　The evolution of machine tool has transferred from five-axis machine to mill-turn machine tool since 90’s, and it has become the major research and development trend today. For complex shape workpiece, if all of the machining processes can be finished on the mill-turn machine tool, the set-up time can be reduced; therefore, the production rate and the product precision would be increased effectively. Since the machine configuration of mill-turn is more complex, the application of virtual reality technology to the motion simulation system for mill-turn virtual machine tool is necessary to avoid interference. Therefore, the machining situation of products can be evaluated.
　　This thesis aims at non-orthogonal mill-turn virtual machine tool. A method of constructing motion simulation system is developed. When assembling virtual machine tool, it utilizes modified D-H notation to represent the relative position and motion direction of machine tool axes. Once the configuration information is input to the system, the system can assign the coordinate frames of machine tool components along with the D-H parameters. Thus, the mill-turn virtual machine tool can be constructed quickly and precisely. In addition, the system also utilizes modified D-H notation to develop the postprocessor of mill-turn machine tool, for both orthogonal and non-orthogonal axis configuration. Hence, an universal solution is obtained.
　　In this thesis, user interface is also developed. The displayed window is based on OpenGL. User can select the configuration of machine tool and construct simulation system for mill-turn virtual machine tool. A mill-turn workpiece is given to demonstrate the construction procedure for virtual machine tool. The motion simulation of mill-turn machine tool machining was compared with VERICUT software to verify the NC program of postprocessor transformation.

中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 IV
總目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 X
符號說明 XIV
第一章 前言 1
1-1 概述 1
1-2 文獻回顧 2
1-2-1 虛擬實境與虛擬製造 2
1-2-2 後處理程式 5
1-3 研究目的與範疇 7
1-4 章節瀏覽 7
第二章 座標系統與座標轉換矩陣 9
2-1 基本座標轉換之轉換矩陣 9
2-2 繞任意軸旋轉之轉換矩陣 15
第三章 系統核心理論 16
3-1 車銑複合工具機構型之探討 16
3-1-1 工具機構造碼與形狀創成函數 16
3-1-2 複合化工具機之構型分類 17
3-2 D-H修正標記法於虛擬工具機建構之應用 21
3-2-1 D-H修正標記法概述 21
3-2-2 應用D-H修正標記法建構車銑複合虛擬工具機 27
3-2-2-1 軸元件座標系之前處理轉換 28
3-2-2-2 軸元件座標系之定義 30
3-3 車銑複合工具機後處理程式設計 34
3-3-1 工具機加工之幾何意義 35
3-3-2 逆向運動學介紹 36
3-3-3 座標系統設定 36
3-3-4 車削機能之NC參數方程式 39
3-3-4-1 車削機能形狀創成函數矩陣 39
3-3-4-2 逆向運動學求解接頭參數 42
3-3-5 銑削機能之NC參數方程式 45
3-3-5-1 銑削機能形狀創成函數矩陣 45
3-3-5-2 逆向運動學求解接頭參數 46
第四章 車銑複合工具機模擬系統實作 50
4-1 系統設計需求 50
4-2 系統架構 52
4-2-1 開發工具 54
4-2-2 OpenGL概述 55
4-2-3 人機介面架構 56
4-3 車銑複合虛擬工具機實作建構流程 64
第五章 車銑複合工具機模擬系統實例 72
5-1 車銑複合加工件資料 72
5-2 NC程式設計 77
5-2-1 刀具路徑檔的產生 77
5-2-2 NC程式的產生 79
5-3 車銑複合虛擬工具機運動模擬系統之驗證 80
5-3-1 自動加工模擬流程 80
5-3-2 結果與討論 82
5-3-2-1 系統運動模擬之正確性 82
5-3-3-2 後處理程式之正確性 97
第六章 結論與建議 99
6-1 結論 99
6-2 建議 100
參考文獻 102
附錄一 105
附錄二 105
自述 106

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