智慧型刀把於薄件加工切削力驗證及工件體積誤差補償分析

Abstract

在機械零件加工中，加工精度在製程中扮演極為關鍵的角色，尤其在薄件加工時，隨著材料被移除，工件剛性降低，薄工件便容易受切削力的影響而產生彈性變形，使加工精度下降。而在傳統製程中，通常藉由多道次的加工，減少刀具對工件產生的切削力，避免工件彈性變形問題的產生，但此方法便會使切削效率降低。因此，本文為了能同時確保成品加工精度及切削效率，允?工件在適度範圍內產生彈性變形，並藉由修正刀具路徑之方法，補償因彈性變形所產生之刀尖點與工件間之誤差。 首先藉由實驗求得該工件、刀具材料之切削常數，再藉由加工參數預測切削力大小，並將所預測之切削力做為負載，對工件進行結構分析，以求得工件之彈性變形量，再藉由此變形量結果，於NX CAM軟體中建立出補償後的加工路徑，最後以此加工路徑進行切削實驗。本文使用智慧型刀把(Sensory tool holder)做為切削力量測設備，其可直接量測刀具端之切削力，此外，本文建立一套流程進行量測數據的座標系統轉換及定位，以方便後續所量測之數據可在同一座標系統下進行分析。 本文以三軸加工薄板為實例，驗證工件材料 SS316L 及刀具材料鎢鋼之切削力預測值與實驗值，並應用體積補償方法進行切削實驗，最後使用三次元量床對原始加工路徑與補償後加工路徑之成品進行加工精度之比較。 本文於 MATLAB 中建立三個主要程式介面：切削常數計算程式、切削力模擬程式、建立補償路徑之程式，對於不同的工件、刀具材料，工件幾何模型及加工方式皆適用，使用者能以方便簡單的操作，快速獲得體積誤差補償之路徑，以解決薄件彈性變形之問題，同時提升產品精度及加工效率。

Date of Award	2018 Aug 22
Original language	Chinese
Supervisor	Sheng-Jye Hwang (Supervisor)