23.复合式线上精微研削系统开发.PDF

產學合作成果專刊 23. 複合式線上精微研削系統開發 陳順同 副教授、葉明桀、林憲志、楊弘意、杜致緯 國立台灣師範大學 機電科技學系、工業教育研究所 摘要 都不需拆卸 ，沒有定位誤差與精度校正問題 ；而研削系 統的主機頭座 ，採用臥/立兩用及高/低速主軸合併方式 本研究主要目的在開發複合式線上精微研削系統 ， 設計 ，刀具加工方向與轉數選用更具彈性 。圖1(a)所示 應用於光學玻璃或硬化鋼料的研削加工 。文中提出一種 為超薄輪刀線上研削示意圖 ，透過W EDG機構[4] ，輪刀 精微複合製造技術 ，先開發研磨用之工具胚料 ，再進 以線切割放電加工方式修整薄化及同心 ；圖1(b)為懸臂 行工具成型修整 ，最後再以及光學玻璃和硬化鋼料進 樑式精微搪研工具開發 ，經由線上微線切割放電加工 ， 行研削 ，所有製程技術均於一部微型複合加工系統上 實心磨棒胚料可被切割成懸臂式磨棒 。經由放電參數調 完成 ，以實現精密線上研削技術 。精微研削系統開發 整 ，研磨工具之削銳與削正均可同時完成 ，並立即進行 包含交換式工作槽設計 、複合沉積槽設計 ，以及高/ 低 硬脆材料的線上精研 。工具與工件的座標均由C NC控制 速軸設計等 。研削用的磨輪透過複合沉積製程 ，可於 器精密對位 ，故加工精度可獲致研削系統本身之精度 。 線上製作 、薄化 、同心成型 ，最後線上研削 ；包括研 削工具與被加工工件都不須拆卸 ，直至加工完成 ，故 能獲致最佳加工精度 。實驗顯示 ，以高速快淺研削方 式對光學玻璃進行開溝加工 ，可獲得溝寬15 μm 、溝深 10 μm 、研削面粗糙度達Ra0.0309 μm的微細溝槽 ；而 線上開發的微細搪研工具搪削硬化鋼微型孔後 ，可得微 孔直徑為φ201 μm ，表面粗糙度Ra0.0529 μm ，真圓度 0.573 μm ，圓柱度1 μm以內 ，顯示此項線上精微研削 系統能達到預期開發的目標 。 關鍵詞 ：鑽石輪刀 ，複合沉積 ，高速快淺研削、微型搪 研工具 、微線切割放電加工 (a) 超薄輪刀開發 一、前言 微型產品具反應速度快 、省能源 、省空間優點[1] ， 應用領域涵蓋精微模具 、生醫產業 、檢測儀器與光電 產業等 。相應於微型產品 ，其加工所需之刀具 、工具 與夾具等 ，皆須隨之微小化 ；為提高精微製品的精度 ， 傳統加工法如車削、鑽孔 、磨削、銑製 、沖壓成型等已 不敷使用 ，其切削力與加工熱所造成的材料變形及刀具 磨耗問題不得不重視 ，故 『非傳統微技術』是重要選項 之ㄧ ；而模具與製品之材料選用 ，也已由傳統金屬材料 偏向超硬材料趨勢 ，主要取其強度與耐磨耗特性 ；工件 與刀具的夾持更是影響加工精度重要的因素 ，因此 ，兼 (b) 懸臂樑精微搪研應用(發明第I 309594號) 顧製造精度的同時 ，微型製品易位時的精度維持也是非 圖1 線上精微研削技術開發 常重要的 。本研究開發一套 『複合式線上精微研削系 統』 ，提出多項提高精度的策略 ，包括高低速軸合併設 計 、交換式工作槽設計 、微線切割放電加工機構開發 二、實驗硬體開發 [2] 、線上複合沉積[3]與高速快淺研削(Hi-s peed fast- s ha llow grinding)等技術開發 ；實驗證明 ，此精微研削 為實現高精度的微細研削加工 ，本研究提出一種 系統能符合製造精度需求 ，部分技術已轉移工業界使 『線上微製造技術』方法 ，藉由改