本文主要是研究離心式葉輪輪轂面高效率、高精準度加工路徑規劃，推導建立一套刀具路徑規劃法，並使用MATLAB軟體來運算輪轂面刀具粗及精加工路徑及刀軸方向，並將MATLAB計算的刀具路徑資料輸入Unigraphics CAD/CAM (UG)軟體，進行模擬切削以確認刀具粗切及精切製程的正確性。再利用UG軟體後處理轉出合用於台中盛方源公司製造的HA-5AX3型五軸加工機(X、Y、Z、B、C)的加工程式碼來實作加工驗證，完成離心式渦輪葉片輪轂面的粗、精銑。本文輪轂面粗加工刀具路徑規劃指的是葉輪相鄰兩葉片間，除了葉片面的精切削預留量及輪轂面的精切削預留量外，切除流道內材料的路徑規劃法。另外本文也規劃輪轂面的精切削路徑。
本文係以葉輪葉片面及輪轂面的曲面參數方程式資料為基礎，選定刀具形狀規格後，應用MATLAB程式來計算刀具的刀尖點座標及刀軸方向。輪轂面的粗、精切削皆採用內插的Zig-Zag刀具路徑規劃法。粗加工均勻分成四層，主要切削方向是垂直於葉片流線方向。輪轂面的精切削路徑方向則是順葉片流線方向，可使殘留刀痕方向與氣流一致。為確保球刀不過切(overcut)或讓切(undercut)輪轂面，本文建構一套球端銑刀和輪轂面相切點的搜尋方法而能精確的定出刀具位置和軸向來精切削輪轂面，非常適用於葉輪輪轂面的切削規劃。

This paper proposed a new tool path planning method for rough milling and finish milling the hub surface of the centrifugal impeller. We use MATLAB to calculate rough milling and finish milling tool path location data including tool-axis orientation. All the calculated tool location data then input Unigraphics CAD/CAM (UG) Software to simulate and confirm that the rough milling and finish milling operations are correct. And then using UG postprocessor to transform tool location data into NC-code for five-axis machining （machine type HA-5AX3, five axes are X, Y, Z, B, and C）. The tool path planning of rough machining is meant for removing the material between two blades of the hub of impeller excluding finish milling allowance of the blade surfaces and finish milling allowance of the hub surface. This paper also plan finish milling path of the hub surface.
Based on the parametric equations of blade surfaces and hub surface, and selected form specification of the ball end mill, we use MATLAB to calculate the coordinates of tool paths and tool-axis orientation. Rough milling and finish milling operations are all adopted Zig-Zag tool path pattern. Rough machining is divided evenly into four layers, and their main cutting directions are perpendicular to flow direction of the blade. The direction of finish milling path of hub surface obeys blade flow direction, and it can remain the final finishing mark direction are indentical with airflow. This paper constructed a five-axis tool path planning method can precisely mill the hub surface of centrifugal impeller.

中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 2
1.3研究方法 5
1.4論文架構 6
第二章 離心式葉輪模型建構 7
2.1離心式葉輪之組成 7
2.2曲線參數方程式 8
2.3葉輪輪轂面建立 13
2.3.1 輪轂面曲線之建構 13
2.3.2 輪轂曲面之建構 14
2.4葉輪葉片面建立 15
2.4.1 葉片直紋曲面 16
2.4.2 葉片厚度之建構 17
2.5離心式與軸流式葉輪之比較 18
第三章 葉輪輪轂面的加工考量 19
3.1精度與效率 19
3.2刀具干涉與碰撞 19
3.3加工路徑規劃 22
3.3.1 等參數法 22
3.3.2 等平面法 24
3.4加工誤差 25
3.4.1 弦高誤差 25
3.4.2 扇形高度 27
第四章 葉輪輪轂面粗、精銑加工路徑規劃 29
4.1加工方式的選擇 29
4.2加工區域的設定 32
4.2.1 偏移曲面 32
4.2.2 傾斜曲面 34
4.2.3 輪轂面刀具位置修正 35
4.3輪轂面粗加工路徑之建立 39
4.4輪轂面精加工路徑之建立 43
第五章 刀具路徑計算（MATLAB程式）及加工模擬 45
5.1 MATLAB程式建構 45
5.2 五軸加工程式的產生 47
5.2.1 座標系的定義 47
5.2.2 齊次轉換矩陣 48
5.2.3 UG後處理器 52
5.3粗加工路徑模擬與誤差分析 54
5.4精加工路徑模擬與誤差分析 58
第六章 實作切削結果與討論 62
6.1夾治具之設計與製造 62
6.2五軸加工切削 65
6.3問題分析與對策 68
第七章 結論與展望 69
7.1結論 69
7.2未來展望 70
參考文獻 71

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