手骨模型製作－應用五軸加工機

1.因應本校99年10月教務評鑑，讓本校新購的五軸加工機展現具代表性的作品，看了2008年日本森精機的精密加工展中的人手骨模型，將大小定在直徑75mm長度150mm材料為鋁合金6061，設計能展現五軸加工機特點模型。

2.由於找不到適當的3D手骨模型，只好先由3D繪圖軟體Solid Works繪出3D模型，經過一段時間才畫出滿意的形狀(fig-1)

fig-1

3.模型下方有一個圓形基座，有一個最重要的用意是用來作為夾持的地方，我設計了一個圓形夾具(如fig-2)，圖中的土黃色是被加工的鋁合金，下面鐵灰色為夾具，共用了7個M6的螺絲，其中一個用來環狀螺緊，Fig3,4為在五軸機上夾持狀況，夾具的上蓋鑽孔加工也是在五軸機上加工(有一個側向的螺絲孔有位置定位關係)

Fig-2

Fig-3

Fig-4

   

   4.將3D模型讀入hypermill(fig-5)，並在下方夾具最大位置畫上二個防護面，讓hypermill在計算時可以不會加工到夾具

Fig-5

  5.由於此模型有太多的死角 (不容易加工) 位置，A軸(傾斜軸)最大用到110度，刀桿長度約要有150mm才夠，而且必須要正確把刀桿形狀畫入hypermill，才能正確防止不正當的碰撞，fig-6為德國tribos的彈性夾持刀桿(黃色延長桿)，以BT40-ER40-80刀桿夾持(鐵灰色)，可以減少夾持位置的直徑，以本圖為例夾持6mm刀具外徑只有10mm，大概是所有刀具中最小的

Fig-6

6.由於工件長150mm，可以夾持的地方只有圓形基座，基座厚度13mm，再加上刀桿又長，切削速度無法快，完成的形狀又細長，必須逐層粗加工並精加工，總共用了12把不同的刀桿(fig-7)，約220個工法才完整加工完畢，加工時間從第1支18小時、第2支15小時、減少到第3支11小時，並在底座上刻上校名(fig-8)

Fig-7

 Fig-8

7.由於hypermill的五軸工法自動閃避功能夠完善，作者於98年11月才接觸此軟體，當年12月即完成第一個作品(鑰匙飾物製作)，隔年4月即完成本件品，該軟體的操作很符合加工的思維，以下為各個加工過程的

 

 

 

 

8.完成品如下:，原材料重1500g，完成重180g

 

 

 

  

鑰匙飾物製作－應用五軸加工機

1.   先決定飾物大小，由於要適合掛在鑰匙上，將大小定在直徑40mm，厚度20mm以下，設計能展現五軸同動加工特點模型。

2. 先由3D繪圖軟體Solid Works繪出3D模型

3. 在葉片側面上刻上本校校名英文縮寫FSVS，轉入CAM(電腦輔導製造軟體) hyperMILL，作加工

       並作加工刀具模擬，以防在機台上碰撞

4.      加工情形

5.  材料及成品

五軸加工機驗收(一)

本年度本校申請『競爭型計畫』中購買一台五軸加工機，於98年10月6日上午9時順利標出，百德機械UX-300型得標，百德董事長謝瑞木先生曾捐贈一台五軸加工機給PMC(財團法人精密機械研究發展中心)，並協助制定五軸加工機的檢驗規範


依採購規格必須在『機器外部板金組裝前(可以看到滾珠螺桿、線軌)，須通知本校人員前往檢驗，並照相備查』，於98年10月16日前往百德機械照相，將過程記載如下：


機器外部板金尚未組裝(上半部)，刀具庫為48刀，上方靠右為德國WEISS原廠主軸馬力25kw，12000rpm(皮帶式)



機器外部板金尚未組裝(下半部)，為五軸機專用設計，已先降低X/Y軸高度，非一般3+2機種（以三軸機加A/C軸旋轉工作台），左下角和右下角橘色管路為滾珠導螺桿中空油冷的管路





控制器：HEIDENHAIN iTNC 530 (5 Axes) with Option 2
整個面板皆HEIDENHAIN原廠




X/Y/Z軸線軌寛度45mm為德國STAR



X/Y/Z軸導螺桿直徑45mm為台灣上銀HIWIND






圖中間有二個圓筒共有8個輸出孔，為德國WEISS自動打油到主軸軸承內鋼珠潤滑，每70小時提供17mm3的潤滑油，確保長時間高轉速時主軸軸承壽命，8個輸出孔使用了5個，可知主軸共有5個軸承(標準配備)

圖中間圓形物為HEIDENHAIN原廠A軸光學尺(標準配備)