臺灣博碩士論文加值系統

近年來，隨著製造技術的加工水準日漸升高，汽車業、半導體製造工業、電子工業、和各類模具製造業等，所設計產品日趨複雜化與多樣化。在精度、效率、複雜曲面的加工要求下，研究發展高效率、高加工精度與高表面加工品質之五軸加工技術，以因應日益競爭之市場需求是業界重要的關鍵技術與競爭優勢。故本研究探討與發展結合CAD/CAM與五軸加工機以加工球形曲面之關鍵技術，達到較佳的工件表面品質，以減少在拋光、磨光等後續處理的加工成本、時間及誤差。本研究的實驗方法與步驟包括利用商用CAD/CAM系統針對實驗對象規劃三軸/五軸同動加工路徑，並經後處理程式轉換，在本實驗室之平台傾斜/旋轉型之五軸加工機上進行實驗，實驗對象為NAK80模具鋼材料之凹與凸球形曲面之加工，此外考慮的切削條件有主軸轉速、進給速度、加工路徑等，在本研究所設定之最佳切削條件下，凹球形曲面之真圓度約為0.0283 mm，粗糙度為0.247 μm，而在相同切削條件下，凸球形曲面之真圓度為0.0551 mm，粗糙度為0.250 μm。本研究之方法與結果可供業界參考。

Recently, many product designers of various industries, such as automobile, semiconductor, electronic parts, and mold industries tend to design products featured with complex surface. Request for the efficiency, accuracy and machining of these complex surface, it is the important way to achieve competition advantage by developing high efficiency, accuracy, and quality five-axis machining techniques. This paper attempts to develop key technology used in die machining with spherical surface by application of the CAD/CAM software and 5-axis machining center. The goal of the study is to find the optimal machining parameters for better surface finish, and thus significantly reduce time, cost, and error in further bench working. In this study, a commercial CAD/CAM Software is used to plan and generate the multi-axis tool path, and a table rotating/tilting type five-axis machining center is used to perform the experimental machining operation. The material of the die studied is NAK 80 die tool steel, and the geometries are modeled as concave and convex spherical surfaces. Milling parameters considered are spindle speed, feed rate, and different types of cutting tool path. The experimental results show that the surface roughness for concave spherical surface is about 0.247 μm and roundness is about 0.0283 mm and the surface roughness for convex spherical surface is about 0.250 μm and spherical roundness is about 0.0551 mm under the cutting conditions mentioned in this study. It is believed that the results and methods presented in the thesis give a good reference for industry.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法 6
1.4 研究架構 6
第二章 五軸加工與量測技術 8
2.1 立式五軸工具機的型式 8
2.2 五軸加工之特性 11
2.3 五軸加工技術 14
2.3.1 刀具路徑規劃方法 14
2.3.2 Sturz Milling Method 17
2.3.3 加工誤差 19
2.4 刀具干涉與方位檢查 26
2.5 座標系統與座標轉換矩陣 26
2.5.1 基本座標轉換之轉換矩陣 27
2.5.2 繞任意軸旋轉之轉換矩陣 31
2.5.3 尤拉角轉換 31
2.6 後處理 32
2.7 表面粗糙度量測原理 33
2.7.1 表面粗糙度 33
2.7.2 表面粗糙度量測方法 37
2.7.3 表面粗糙度的影響因素 39
2.8 輪廓量測原理 40
2.9 定位精度與雷射干涉儀 43
2.9.1 線性量測原理 43
2.9.2 定位精度暨重現性檢驗 44
第三章 球形曲面之加工規劃與實驗 46
3.1 實驗規劃 46
3.2 實驗材料與刀具 47
3.2.1 實驗材料 47
3.2.2 銑削刀具 49
3.3 實驗設備 51
3.3.1 五軸加工機 51
3.3.2 輪廓/表面粗糙度複合量測儀 53
3.3.3 硬度計 55
3.3.4 雷射動態校正儀 56
3.4 銑削參數 62
3.5 加工路徑規劃 64
3.5.1 粗加工規劃 64
3.5.2 精加工規劃 67
3.6 後處理建構 71
第四章 銑削實驗結果與討論 79
4.1 銑削實驗 79
4.2 成品粗糙度與輪廓量測 80
4.3 結果與討論 91
第五章 結論與建議 92
5.1 結論 92
5.2 建議 93
參考文獻 94

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