臺灣博碩士論文加值系統

車銑複合機由於同時具備車床與銑床兩項功能，只需在一台機床上便能完成需複雜工序之產品，可減少因更換機台所耗費時間及人為誤差，因此，於現今產業界使用相當廣泛，而如何有效率開發出車銑數控程式更是一個重要課題。
產生車銑複合數控程式，傳統作法是使用電腦輔助設計製造軟體建構幾何外型，接著產生刀具路徑並轉換NC程式，最後實機加工。對於複雜車銑數控程式，例如多刀塔同動加工，因需控制時序，更需仰賴專用車銑軟體才能產生正確加工時序之程式。本文研究之目的為利用Borland C++ Builder建立一車銑複合加工視窗化介面，可規劃加工簡單車銑特徵之路徑，例如車削外型、軸向開槽銑削、徑向口袋銑削等，並產生對應的NC程式。
本文所建立的介面，在銑床功能方面，利用刀具中心點沿著多邊形角度向量，計算出偏置座標後，轉換出數控程式；在車床功能方面，透過匯入2D平面之Dxf圖檔並輸入相關參數，可擷取加工特徵座標並演算出對應的數控程式。本文所產生的數控程式經由實體模擬切削軟體及實際試切削驗證，證實路徑演算法的正確性，如此可節省添購商用軟體之成本，並縮短大幅產生程式時間，增加工作效率。

Since one mill-turn machine is equipped with 2 functions, lathe and milling machines, products in need of complex processes can be manufactured on one machine only. The time spent on machine replacement and human mistakes can both be reduced. Therefore, mill-turn machines are adopted widely in current industries. Moreover, it is an important topic to develop the numerical control program of CNC mill-turn machine efficiently.
To develop the numerical control program of CNC mill-turn machine, the traditional method is to apply the computer-aided design and manufacture software to construct the geometric model, then to generate tool path and transfer the path to NC program, and finally to make performance on an actual machine tool. For complex numerical control program of CNC mill-turn machine, such as the multiple turret synchronized motion machining, because of the need to control time sequence, the professional program of CNC mill-turn machine is highly required to develop the program with accurate machining time sequence. The objective of this research is to establish one mill-turn machining program with window interface of via the language of Borland C++ Builder. The program can plan the machining path of simple mill-turn features, including turning shape, axial slot milling, and radial packet milling, and generate the corresponding NC program.
On the basis of the interface established in this research, for milling machine functions, after the offset coordinates are calculated along the polygonal angle vector in the center point of cutters, the NC program is translated. For the lathe functions, through importing the 2D Dxf file and inputting related configurations, the machining characteristic coordinates can be retrieved and the corresponding NC program can be performed. By means of the physical simulation cutting and turning software, and practical cutting and turning verification for the numerical control program generated in this research, the accuracy of the path algorithm can be proved. Hence, the cost of purchasing commercial software can be saved, the time of generating program can be decreased, and the work efficiency can be enhanced.

摘要………………………………………………………………………i
Abstrac t…………………………………………………………………iii
誌謝………………………………………………………………………v
目錄 ……………………………………………………………………vi
表目錄 …………………………………………………………………ix
圖目錄 …………………………………………………………………xi
符號對照表……………………………………………………………xvi
第一章 緒論 ……………………………………………………………1
1.1研究動機與目的…………………………………………………1
1.2文獻回顧…………………………………………………………3
1.2.1銑削刀具路徑偏置 …………………………………………3
1.2.2銑削刀具路徑規劃 …………………………………………5
1.2.3車削刀具路徑模擬 …………………………………………6
1.3 論文架構 ………………………………………………………7
第二章 相關技術………………………………………………………9
2.1車銑複合工具機介紹 …………………………………………9
2.1.1直交式車銑複合工具機……………………………………9
2.1.2非直交式車銑複合工具機…………………………………9
2.2 DXF介紹………………………………………………………10
2.2.1 DXF各區間介紹 …………………………………………10
2.3VERICUT介紹…………………………………………………12
2.4.1 OpenGL繪圖函式庫介紹…………………………………13
2.4.2 OpenGL常用函數…………………………………………14
第三章 相關理論及程式介面功能介紹………………………………15
3.1 程式介面介紹 …………………………………………………15
3.1.1車銑複合加工種類…………………………………………15
3.2 車削功能概念介面介紹 ………………………………………18
3.2.1解析DXF檔案格式 ………………………………………18
3.2.2車削數學公式計算…………………………………………20
3.2.3粗加工程式產生及模擬……………………………………25
3.2.4精加工程式產生……………………………………………28
3.2.5外徑車牙及鑽孔相關理論…………………………………29
3.2.6外徑車牙及車削鑽孔程式產生……………………………32
3.3 軸向銑削功能介面介紹………………………………………34
3.3.1數學公式計算………………………………………………34
3.3.2軸向島嶼銑削………………………………………………37
3.3.3軸向袋槽銑削………………………………………………40
3.4 徑向袋槽概念介面介紹 ………………………………………44
3.4.1解析DXF檔案格式 ………………………………………44
3.4.2介面使用功能介紹…………………………………………45
第四章 結果與討論……………………………………………………50
4.1 車銑驗證工件資料 ……………………………………………50
4.2 車銑驗證模擬 …………………………………………………52
4.2.1驗證模擬流程………………………………………………52
4.2.1實際加工驗證NC程式……………………………………53
4.2.3模擬驗證結果………………………………………………55
4.2.4實際加工驗證模擬結果……………………………………58
4.3 實機加工驗證模擬 ……………………………………………63
第五章 結論與未來展望 ……………………………………………68
5.1 結論 ……………………………………………………………68
5.2 未來展望 ………………………………………………………69
參考文獻 ………………………………………………………………71
附錄A模擬驗證工件之介面執行程序………………………………73
附錄B實際加工工件之介面執行程序………………………………74
Extended Abstract ………………………………………………………80
簡歷 ……………………………………………………………………86

[1]H. Persson, "NC machining of arbitrarily shaped pockets", Computer Aided Design, Vol. 10, No. 3, pp. 169-174, 1983.
[2]吳采芬，“含島嶼的口袋切削刀具路徑自動生成”，國立中興大學機械工程研究所，碩士論文，2002。
[3]A. Hansen, F. Arbab, "An algorithm for generation NC tool paths for arbitrarily shaped pockets with islands", ACM Transactions on Graphics, Vol. 11, No. 2, pp. 152-182, 1992.
[4]陳聖鋒，“口袋形模穴之刀具路徑規劃與產生之研究”，大葉大學機械工程研究所，碩士論文，1998。
[5]詹世朗，“智慧型NC工具機人機介面系統設計”，國立高雄應用科技大學模具工程研究所，碩士論文，2005。
[6]鄭有泰，“以特徵辨識應用於快速NC重建及模擬之研究”，國立虎尾科技大學，碩士論文，2009。
[7]孫榮宏，“數值控制銑削之刀具尺寸選擇與路徑規劃”，國立中山大學機械工程研究所，博士論文，1994。
[8]高銘和，“刀具路徑之規劃與有線元素網格之建立的研討與軟體開發”，中原大學機械工程研究所，碩士論文，1996。

[9]沈柏廷，“加工特徵的辨識與其刀具路徑的規劃”，國立臺灣大學機械工程學研究所，碩士論文，2005。
[10]黃俊豪，“車銑複合特徵辨識與加工系統開發”，大葉大學機械工程研究所碩士班，碩士論文，2008。
[11]王子癸，“使用CAD軟體自動產生CNC車削程式研究”，國立師範大學工業教育學系，碩士論文，1996。
[12]徐明佑，“車床NC加工碼實體化之模擬系統”，國立中興大學機械工程學系所，碩士論文，2006。
[13]吳錫章，“非正交型車銑複合虛擬工具機運動模擬系統之發展”，國立成功大學機械工程學系，碩士論文，2007。
[14]王文騰，沈添吉，“車銑複合加工應用介紹”，機械工業雜誌，第312期，pp. 29-30，2009。
[15]Autodesk, http://www.autodesk.com.tw/。
[16]VERICUT, http://www.cgtech.com/
[17]OpenGL, http://www.opengl.org/
[18]陳天生，黃寶建，“數控工具機原理與實習”，高立圖書有限公司，第四版，1999。