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研究生:田基樣
研究生(外文):Chi-Yang Tien
論文名稱:CNC深孔加工機之設計與研究
論文名稱(外文):Design and Study of CNC
指導教授:陳財榮陳財榮引用關係王朝興王朝興引用關係
指導教授(外文):Tsair-Rong ChenChau-Shing Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:CNC深孔加工機工具機五軸加工機械
外文關鍵詞:CNC deep hole drilling machinesmachine tools5th axis machines
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在深孔加工的領域之中,技術層次可分成精準度的公差、加工速度、加
工成本及同心圓加工的層次。傳統型的單軸深孔加工機相當依賴熟練人工技
術的操作,且只限於砲管、膛線、鋼管中心深孔加工的層次;因受限於主軸
與刀具轉速太慢,每分鐘10~800 轉,且機台佔地面積大、重量重、成本高,
品質穩定性不佳,並缺乏自動化,未能廣泛的被使用。本研究CNC 深孔加工
機基本的三軸機,並可以在工作台上增設旋轉軸360 度之第四軸又可再增設
傾斜軸0~90 度之第五軸,同時把主軸增加設計到內藏式主軸馬達把轉速提升
到每分鐘30000 轉;本研究藉由電腦控制,不但提升高層次的技術加工,達
到深孔精密加工外,並增加加工的範圍與精度,更能符合產業技術升級各類
相關工具機的加工要求,使加工中心機走向機能複合化,五軸鑚深孔與鏜孔、
銑平面、攻牙等功能性強且自動化附加價值高之機台。
In the field of deep hole drilling machine, technique levels can be divided into
of precision, speed of machined, cost of process and concentric circles. Traditional
deep hole drilling machines of single axis relies on labor operation who is
experienced, limited in cannon tube, rifling and the central machining in steel pipe.
But due to the low speed of 10~800rpm, machine is occupied a lot of floor space,
over weight, high manufacturing costs, quality not in stability and difficult for
automatic operation, hence, this type of machine can not be applied in various
applications. This thesis on deep hole drilling machine for 3 axes movement, it can
install 360° rotary table on the machine table, also available to add 0~90° tilting
table as 5th axis.These designs are based on high tech computerized control. It
improves the process procedure to higher technology level to reach the high
accuracy of deep hole machining and expand the machining area and precision. It
can meet the request of various complication machining ,then, make the machining
center towards to compound functions, 5th axis deep hole drilling, boring, milling,
tapping and high value added automation machines.
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
謝誌 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖次 Ⅶ
表次 Ⅹ

第一章緒論
1.1 研究動機 1
1.2 論文大綱 3
1.3 文獻探討 5
1.4 市場分析 7

第二章理論分析
2.1 設計流程 8
2.2 設計結構 10
2.3 設計規格 14
2.4 設計特性 16
2.5 加工條件分析 17
2.6 加工原理 21
2.7 刀具分析 27
2.8 精度要求 31
2.8.1 雷射測量 32
2.9 滾珠螺桿應用 34
2.10 伺服馬達之應用 37

第三章深孔加工機設計面臨的問題
3.1 現階段設計工程師的疑難 42
3.2 重要參考的觀念 43

第四章機電合一C N C 電腦運動控制輔助
4.1 工業控制器之選用與運用 45
4.1.2 CNC 控制器分析 46
4.1.3 PC-Based 控制器分析 48
4.2 利用PLC 控制時間補償 50

第五章實測結果
5.1 實驗步驟 51
5.2 實驗結果 52
5.3 加工成品 56

第六章結論與未來研究方向
6.1 結論 58
6.2 未來研究方向 60

參考文獻 62

圖次
圖2-1 設計流程圖 9
圖2-2 主軸箱示意圖 10
圖2-3 底座示意圖 11
圖2-4 床軌示意圖 12
圖2-5 床台示意圖 13
圖2-6 深孔加工機實體圖 14
圖2-7 不同深孔加工鑚孔方法的應用範圍圖 17
圖2-8 不同鑚孔尺寸與冷卻容積圖 17
圖2-9 BTA 炮鑚加工速率參考圖 18
圖2-10 槍鑚加工速率參考圖 18
圖2-11 槍鑚深孔加工機構圖 19
圖2-12 BTA 深孔加工機構圖 19
圖2-13 噴射深孔加工機構圖 20
圖2-14 深孔加工機內部示意圖 22
圖2-15 高壓泵浦馬達示意圖 23
圖2-16 鐵屑箱入口示意圖 23
圖2-17 捲屑機及推車示意圖 24
圖2-18 進刀裝置示意圖 24
圖2-19 銅固定導套示意圖 25
圖2-20 橡膠導套示意圖 25
圖2-21 刀導套示意圖 26
圖2-22 GKT 槍鑚加工刀具圖 27
圖2-23 BTA 深孔加工刀具圖 28
圖2-24 噴射深孔加工刀具圖 29
圖2-25 Y 軸雷射測量示意圖 32
圖2-26 X 軸雷射測量示意圖 33
圖2-27 滾珠導螺桿示意圖 34
圖2-28 槍鑚X軸馬達示意圖 38
圖2-29 槍鑚Y軸馬達示意圖 39
圖2-30 槍鑚Z 軸馬達示意圖 39
圖2-31 槍鑚主軸馬達示意圖 40
圖4-1 CNC 控制器操做面板圖 47
圖4-2 PC-Based 控制器操做面板圖 48
圖5-1 軟鋼示意圖 54
圖5-2 加工實圖 54
圖5-3 前孔徑示意圖 55
圖5-4 後孔徑示意圖 55
圖5-5 熱交道散熱管成品圖 56
圖5-6 塑膠射出油封模座成圖 56
圖5-7 飼料直徑大小分條噴嘴實圖 57

表次
表1-1 工業生產統計表 2
表2-1 深孔加工機規格表 15
表2-2 各種螺桿長度之導程誤差表 36
表5-1 新舊機種比較溫升和成功率分表 52
表5-2 原有舊傳統機種實測結果分析表 53
表5-3 新開發CNC 機種實測結果分析表 53
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