Transcript MDX-40A
工場實習:三軸雕刻機 MDX-40A MDX-540 校正：藍兆杰 工廠主任 主編：吳健安 助教 更新日期：104.02.03 三軸雕刻機教學目標及實習大綱 教學目標： 認識三軸雕刻機的各部分功能，並能正確使用雕刻機加 工。 實習大綱： 1. 三軸雕刻機的各部分功能介紹，能正確開關機、 裝卸刀具、固定工件、操作軟體、移動主軸、及 按緊急鈕。 2. 認識基本銑工常識。 3. 學習如何從Solidworks將零件圖匯入雕刻機並建立 加工環境及參數。 4. 學習粗加工與精加工的方法。 5. 認識分序精加工及多次精加工的使用時機。 6. 學習如何縮短加工時間。 7. 實作一立體零件並檢查其加工尺寸是否確實。 2 大綱 1.三軸雕刻機規格介紹 2.使用注意事項 3. MDX-40A簡介 4.MDX-540簡介 5.工件固定方法 6.刀具種類介紹 7.MDX-40A硬體操作 8.MDX-540硬體操作 9.SRP軟體介紹 10.加工時間評估 3 1.規格介紹 MDX-40A規格 4 1.規格介紹 MDX-540規格 5 2.使用注意事項 安全守則 1.需簽名報到後方可使用雕刻機。 2.安全第一，若有任何情況，請按下緊急停機鈕(右上角紅色按鈕) 或求助技工和專業人員。 3.工作中請確定安全蓋（門）要關上。 4.三軸雕刻機以加工塑膠件為主，請勿加工鋁等金屬材料，若有需要， 請事先申請並請技工評估是否合宜。 5.加工時，務必在工件材料底部墊一塊底板(木板或塑膠板)以避免傷 及機械平台。 6.機械運轉中，請勿使用刷子清理工件和量測工件尺寸。 7.加工刀軌若未完成執行就加工完畢時，要確實將加工機內的程 式移除，以免又誤觸開始鍵造成危險。 8.使用完畢後，請將加工切屑清理乾淨，工具物歸原處，以便後續同 學使用。 6 3.MDX-40A簡介 MDX-40A如何開機 1.先將安全外蓋蓋上 (因外蓋裝有感應器，若外蓋 沒蓋上，機台是不會運作的) 2.將機械後方開關打開， 並等待POWER燈亮起 3.按下總開關(如圖示) 並等待機械回歸機械原點 方可使用 7 3.MDX-40A簡介 MDX-40A緊急按鈕介紹 (重要)緊急停機鈕 加工時，若發生緊急意外，或機台出現異常，立即用緊急停機鈕關 閉機台。 1.發生緊急事故時，直接按壓機台 右上方的紅色緊急停機鈕，即可 立即停止機台。 2.若要解除緊急停機狀態，須先關閉 機台後方總電源後，再將緊急停機鈕 以順時針方向旋開，再重新開機即可。 8 3.MDX-40A簡介 MDX-40A按鈕介紹 1.暫停鍵用法:在加工途中按下VIEW鍵會停 止加工，並自動將機械平台移動到外蓋 以便加工者觀察加工狀況，再按住VIEW鍵 2~3秒，就會繼續回到加工程序。 總開關 暫停鍵 2.清除程式:若加工發生問題，需要重新輸入加 工參數，或修改程式時，同時並長按UP和 DOWN鍵五秒以上可清除當前的機台程式。 3.加工刀軌若未完整執行就加工完畢時，務 必使用清除程式功能將加工機內的程式清 掉，避免又誤觸開始鍵，造成危險。 Z軸上下鍵 4.加工途中，若是發現工件異狀或加工異常 可以使用VIEW鍵功能，先暫時停止加工， 並檢查是否有誤，因為如果使用緊急停機鈕 將會重新開機，並將目前程式和進度紀錄 全部洗掉，造成加工困擾。 9 3.MDX-40A簡介 MDX-40A刀具安裝 夾套 刀具 安裝方向 1.將刀具裝入適當尺寸的夾套中，夾套尺寸 以該刀具刀柄尺寸為主，實習使用直徑3或 4mm，長為5cm的端銑刀，凸出適當長度， 3mm刀具凸出約1.5cm，4mm刀具凸出約 2cm，並因工件厚度而有調整。 刀具凸出太短易撞擊工 件，太長會振擺 夾套 1.5或2cm 2.將裝有刀具的夾套，先用 手稍微 鎖上主軸，並注意 刀具凸出長度是否改變。 刀具 3.利用兩隻板手，上是17號板手， 以順時針旋轉，下是10號板手， 以逆時針旋轉，將夾套鎖上主軸 鎖緊方向 備註:在鎖夾套的時後，請鎖到緊即可，請勿 過度用力，以免傷到夾套螺紋或主軸。 10 4.MDX-540簡介 MDX-540如何開機 1.先將主軸保護外蓋蓋上 2.將機械側邊(右邊)開關打開 3.按下ENTER鍵 (如圖示) 並等待機械回歸機械原點 方可使用 11 4.MDX-540簡介 MDX-540緊急按鈕介紹 (重要)緊急停機鈕 加工時，若發生緊急意外，或機台出現異常，立即用緊急停機鈕關閉機台。 1.發生緊急事故時，直接按壓機台 外罩右方的紅色緊急停機鈕，即可 立即停止機台 2.若要解除緊急停機狀態，須 先關閉機台側邊總電源後，再 緊急按鈕在機台右側 將緊急停機鈕以順時針方向旋 開，再重新開機即可。 12 4.MDX-540簡介 MDX-540遙控器介紹 Z軸感測器 用於訂定Z軸原點 主軸轉動/停止 座標系選擇 X/Y/Z切換鈕 原點設定 調整X/Y/Z和 主軸加速比率 清除鍵 主選單 X/Y/Z移動速度 (移動主軸的速度) 確認/暫停 操控桿 (與MDX-40A雷同) 1.暫停鍵用法:在加工途中按下確 認/暫停鍵會停止加工，並自動將 機械平台移動到外蓋以便加工者 觀察加工狀況，再按住確認/暫停 鍵2~3秒，就會繼續回到加工程 序。 2.清除鍵用法:若加工發生問題， 需要重新輸入加工參數，或修改 程式時，長按清除鍵可將當前的 機台程式清除。 目前座標系統 箭頭是目前 操作的項目 目前刀具位置 主軸外蓋狀況 目前主軸轉速 主軸負載 X/Y/Z倍率 主軸倍率 操縱桿速度比率 13 4.MDX-540簡介 MDX-540刀具安裝(1) 1.先打開主軸保護外蓋 由上而下為 主軸 夾套 夾套鎖頭 夾套放入方向 2.將夾套放入夾套鎖頭 內，夾套要保持平行於 軸向。 3.將夾套鎖頭稍微用手 3mm刀具 安裝方向 4mm刀具 鎖上主軸，並插入刀 具，實習使用直徑3或 4mm，長為5cm的端銑 刀，凸出適當長度， 3mm刀具凸出約1.5cm， 4mm刀具凸出約2cm， 並因工件厚度而有調 整，並注意刀具凸出 長度是否改變。 14 4.MDX-540簡介 MDX-540刀具安裝(2) 利用兩隻板手將鎖頭鎖上主軸 備註:在鎖鎖頭時，請鎖到緊即可，勿 過度用力，以免傷到鎖頭螺紋或主軸。 鎖緊方向 在主軸上方為24號板手， 以順時針方向旋轉 下方為螺帽板手，以逆時針旋轉 15 機械平台 5.工件固定方法 MDX-40A的機械平台尺寸為305305 mm2，及MDX-540的機械平台尺寸 為550420 mm2 ，待加工板材應小於此尺寸，且固定之夾具尺寸需要考 慮平台厚度加上底板厚度，不能太高或太低。 1.MDX-40A 2.MDX-540 木板或其他板材 木板或其他板材 機械平台 建議底板尺寸 機械平台 16 5.工件固定方法 工件板材固定方法 工件板材可利用紙膠帶和雙面膠固定於底板 上，方法如下(也可選擇只用雙面膠固定)。 紙膠帶 先將紙膠帶完全貼滿板材其中一面(如圖一)， 再將雙面膠黏於紙膠帶上(如圖二)，再將黏好 的板材確實黏在底板上，計得要檢查是否鬆脫 或是明顯高度不均的狀況。 備註:若買來的的板材上已經有黏一層紙，那就 直接黏雙面膠即可。 雙面膠 (圖一) (圖二) 備註:由於刀具長度凸出並不多，所以加工較厚 的板材時，主軸會非常貼近板材平面，在固定 板材時，須非常注意板材是否太高，或是太過 貼近刀軌，以避免加工時主軸撞擊! 17 5.工件固定方法 工件板材固定方法 工件板材也可選擇只利用C型夾直接固定於機械平台上(如圖)，但是這個 方式需要特別注意加工深度，不能直接切穿板材，必須留下約0.15mm的 裕度，以免加工完成的工件被刀具拖出板材，導致工件飛出，造成危險。 加工區域也要注意不能讓刀具撞擊C型夾，在畫圖時，需注意要在邊框留 下大約1公分以上的空間給刀具緩衝，否則一加工，會造成刀具撞擊C型 夾，這點務必注意! 務必在工件板材下面墊上一片平整的木板或塑膠板，避免傷到機械平台! C型夾 18 常用刀具介紹 6.刀具種類介紹 刀具種類 1. Square end mill：又稱端銑刀， 針對平面、直線加工用。 （工廠使用之刀具） 2. Ball end mill：又稱球刀，針對 曲面的加工，例如風機葉片。 3. Radius end mill：又稱圓鼻刀， 端銑刀的改良版，在刀鋒倒圓角， 以利粗加工時，不易因為應力集 中而崩毀。 4. Engraving end mill：又稱雕刻 銑刀， 針對要在工件上刻字或繪 圖時，利用其刀尖加工平面。 刀刃數介紹 2刃 3刃 4刃 5刃 6刃 刀刃數少的排屑狀況佳，常用於粗加工，刀刃數多的常用於精加工，要特 別注意的是，刀刃數多的刀，盡量不要用於粗加工，因刀刃數多，排屑不 易會造成材料屑堆積於刀刃，造成拖刀，進而損壞刀具和工件。 19 6.刀具種類介紹 此淡藍色部 分無法加工 刀具 (圖一) 刀具加工限制 加工刀軌常見問題 1. 因刀具為圓形柱，所以在直角轉彎的部分為無法加工 的區域(如圖一)，會形成一倒圓角，若要除去此圓 角，可以再進行清角加工，例如用銑床翻面再額外加 工，但是這會造成不必要的誤差，所以在設計過程 中，可以將加工平面轉90度，變成如圖二所示，這樣 就可以避免圓角出現，但是要特別注意刀具是否過 長，或是材料厚度超出可加工厚度範圍。 2.也可以利用此特性製作倒圓角，在直角轉彎處，常發 生應力集中而破壞的現象，所以適當的倒圓角，有助 於保護特定狀況或區域。 (圖二) 20 7.MDX-40A硬體操作 Vpanel界面介紹 Vpanel是用來操控雕刻機的軟體，也可以調整雕刻機的參數。 Vpanel介面解說 1.X/Y/Z座標，顯示主軸目前位置 2.主軸操控介面(上)及移動速度調整(下) 3.使用者可指定一位置並直接移動到此處 4.X/Y/Z進給倍率和主軸轉速倍率調整 5.原點設置(後面投影片會介紹) 6.主軸轉速(觀察加工時主軸轉速) 7.主軸開始/停止鈕 8.刀具進給速度 9.進階設定，包含選擇機械、指令選擇等 10.更換單位(mm/in) 11.存檔目前Vpanel設定，並開始雕刻 12.停止雕刻 21 7.MDX-40A硬體操作 Vpanel操作 (圖一) 設定加工原點 1.設定XY軸原點：利用Vpanel介面(圖一)調整X/Y/Z的位置及移 動速度，要避免Z軸高度過低，以免移動X/Y軸時撞擊。移動到指 定原點後，在Vpanel中選擇set XY origin，將目前的X/Y位置設為 原點如(圖二)。(XY軸原點需與SRP中的XY軸原點一致！) 2. 設定Z軸原點：先將Z軸感測器、刀具和工件表面清乾淨，再將 (圖二) X/Y原點設置 Z軸感測器放在工件表面上，將主軸慢慢靠近Z感測器表面約一公 分左右，接下來再用原點設置，選擇set Z origin，程式會自動將 將目前的Z軸原點設在工件表面(注意，量測Z軸原點時需關外蓋 才會執行動作)，如圖三。 Z軸感測器 (圖三) Z軸原點設置 備註:Z軸原點設定的原理是利用刀具和Z軸感測器接觸時會電導 通，用這點來判定Z軸原點位置，刀具和Z軸感測器表面的清潔非 常重要，任何髒汙，都會造成判定失誤，要特別注意。另外，程 式會將Z軸感測器的厚度自動扣除，不需再調整。 Z Y X 22 8.MDX-540硬體操作 Vpanel操作 MDX-540的Vpanel和MDX-40A的操作方法一致，只差在介面些微不同。 MDX-540的Vpanel，要設定X/Y/Z軸原點時，要先進入Base Point，就會出現 和MDX-40A一樣的界面，接下來的X/Y/Z原點設置的操作方法都一樣。 補充: MDX-540也可利用其附設的遙控器來設置原點。 1.先按Coord syste直到 左上角出現USER。 2.將指標移到X，並操作X座標 到欲指定原點位置。 3.再按下ORIGIN鈕，即可設置X原點，Y/Z原點設置方法和X一致。 23 9.SRP軟體介紹 SRP Player安裝 SRP Player為設定加工細節和建立刀軌的程式 安裝SRP player V1.6之前，務必先安裝MDX-40A（或MDX-540）驅動程式， 否則SRP Player將無法開啟! 1.點擊MDX-40A資料夾中的Menu.exe 2.選擇Install，MDX-40A，COM1:，確定 選擇Windows Driver Install開始安裝 選擇好後即可開始安裝 3.安裝過程中會出現警告畫面，請繼續安裝 24 9.SRP軟體介紹 SRP Player安裝 確定安裝好MDX-40A的驅動程式後，就可以開始安裝SRP player 2.選擇MDX-40A 1.點擊SRP player資料夾中的Menu.exe 選擇Install開始安裝 3.視窗內的設定都不需修改 4.左邊刀具選項請選擇3mm Square，點擊 下一步，即完成安裝 25 9.SRP軟體介紹 模型大小與方向 利用下圖做為範例，尺寸為50mm50mm5mm以內，小孔直徑2mm，大孔直 徑3.5mm ，大槽直徑4mm，小槽直徑2.5mm ，長14mm，主要繪製圖檔的程 式為SolidWorks，再將圖檔存為STL檔才能匯入SRP中。 下圖為STL檔放入SRP程式中的狀況，需確 定加工面是否朝上。 介面解說 1.目前圖檔尺寸 (SolidWorks尺寸) 2.觀察者視角，若 輸入圖檔時有XYZ 尺寸顛倒問題可改 變視角導正 調整視角，讓加 工的面朝向上方， 再繼續設定。 26 9.SRP軟體介紹 銑銷方式 介面解說 1.一般選擇更短切割時間以節省加工時間。 2.若工件為多曲面或高精度曲面就需選擇多曲面，若 不是，選擇多平面即可。 3.因為MDX-40A和MDX-540可選配額外的第四旋轉軸， 為A軸(繞X旋轉)所以才有底面的選項，切割底面意思 為第四軸旋轉，將工件旋轉180度(也就是底面)，再進 行加工，若沒有安裝第四軸直接選擇只切割頂面即可。 圖中水平旋轉軸即為第四軸 27 建立刀軌 9.SRP軟體介紹 再來就是建立刀軌的部分，也是重要的部分 此淡綠色區域為原料 座標原點 工件 介面解說 1.選擇材料，工場實 習以塑料為主。 2.此區顯示板材的 尺寸為加工時最小 的加工原料尺寸， 意即如果要加工此 工件，最少需要47.1 47.4 5 mm3的塑 料板材。 尺寸確認無誤後先 進入編輯並設定加工 細節 SRP中，XY軸原點預設在工件中間(不能更改)，所以Vpanel設定XY軸原點 時，需盡量與SRP一致，否則加工路徑會偏移，甚至跑出工件外！ SRP中，Z軸原點在工件的正中央(如下圖)，而Vpanel 設定的Z軸原點在工 件上表面，這差異在雕刻機內部會自行判斷， SRP座標原點 不需額外調整。 28 9.SRP軟體介紹 建立刀軌:粗加工 粗加工是用於原料尺寸遠大於工件尺寸時，大量快速除料的方法，在三軸雕 刻裡，若原料厚度遠大於工件厚度時，就可用粗加工快速的將原料加工成接 近工件厚度的尺寸。例如，原料板為6mm厚，但是工件為4mm厚，這時就可 以利用粗加工將這2mm的原料整面移除，加快加工速度。 頂面 1.因為沒第四軸， 所以選擇切割頂 面。 切割區域 1.因為要將整面移除，所 以選擇『全部』，也可 以利用『部分』將特定 區域原料除去。 2.最外圍紅色方框可拉 動用來選擇加工區域。 注意：板材若與工件 同厚度，就不需粗加 工，只用精加工去切 割即可，可節省時間！ 29 建立刀軌:粗加工 9.SRP軟體介紹 切割深度 在加工時，可利用Z軸範圍(左圖) 調整切割深度，一般會在SRP內設 定留大概0.15mm的厚度不全切(如 下圖)，因為當接近切穿時，會產生 很大的振動，會造成工件剝離噴飛， 或是刀具損壞，所以留下此底厚， 雕刻完成，再利用其他手工具移除 多餘的材料即可。 0.15 mm底厚 輪廓線 因為沒第四軸，所以選擇上切即可 刀具選擇 選擇刀具，工廠 的刀具應都為 3mm的Square刀 (端銑刀)所以在 使用前請確認。 切割參數 切割參數需要調整 的切入量，為每一 次Z軸的進給量， 為安全起見，雕刻 機切入量限制為： MDX-40A≤0.2mm MDX-540≤0.3mm 其他數值不要調整 30 9.SRP軟體介紹 建立刀軌:分序精加工 精加工為加工成工件的最後步驟，是精度最高的部分。 分序精加工 精加工通常可選擇『全部』一次完成， 但若工件內的特徵需準確，可分序精加 工完成。首先，利用『部分』的功能將 特徵用紅框選出(如右圖)，這樣SRP會 優先加工紅框內的特徵，然後，再以 Solidworks移除特徵，選擇『全部』進 先特徵加工 行輪廓加工，如此可避免輪廓加工的累 積誤差影響特徵加工。 後輪廓加工 使用分序精加工時，需準確的部分在前，較不需準確的部分在後。 精加工有『掃描線』和『掃描線+輪廓線』選項 1.掃描線：刀軌只會以單一方向切割 ，直到加工完成，此法耗時，不建議。 2.輪廓線：繞著偵測到的圖形輪廓加工， 加工較快速，所以建議選擇掃描線+輪 廓線，此選項會以輪廓線為優先。 掃描線+輪廓線 31 9.SRP軟體介紹 建立刀軌:多次精加工 介紹加工立體圖案的方式(為了省時，沒有粗加工) 1.材料板若厚度符合工件厚度，就不需粗加工，只用精加工去切割即可，可節省 時間。若只是一個平面工件，沒有立體圖案狀況，則可以一次精加工完成。 2.若有立體圖案（如下圖），需利用多次精加工數量的方式，此因未進行粗加 工，省略一些步驟，導致精加工時，刀軌有時會切割過深，造成工件或刀具損 毀。 將4.7mm的範例工件 新增工作，加入多個 厚度分成5份，可避 精加工，視工件厚度 免切割過深，每次切 決定增加數量，建議 深在1mm內，若還有 以不超過1mm厚度為 問題，可再增加精加 一次精加工。 工次數。注意最後一 重要:刀具要一樣 刀不能切穿，要留 0.15mm的底厚。 每次精加工切割的深度，利用多次精 加工來避免一次切割過深的問題。 32 9.SRP軟體介紹 預覽及切割 當設定都完成後，就跳出編輯，按下建立刀軌，接下來預覽結果，利用預覽切 割功能來看成品模擬狀況(如下圖)，圖中可以發現，2mm的洞和小槽消失，是因 為刀具為3mm，不能加工低於3mm的部分，可藉由此方法檢查加工的正確性，確 定無誤即可開始加工。 33 10.加工時間評估 如何縮短加工時間 程式估計的加工時間在預覽 結果中，誤差略在±10分鐘 加工時間可經由調整切割參數而改變 切記，切入量參數! MDX-40A ≤ 0.2mm MDX-540 ≤ 0.3mm 安全起見，不能超過 上述限制! 要加快加工速度有幾種方式，但也有缺點存在，需謹慎，如下: 1.提高進給速度，但可能造成塑料高溫融化，造成刀具無法正常運作。 2. 提高切入量，但是這必須依刀具及材料性質去評估。 3. 增加刀具直徑，但是會增加不必要的耗材。 4. 不要一次加工大量工件，以免造成不必要的刀軌時間浪費。 5. 改變原有設計或尺寸，例如變薄，變小，來調整加工時間。 目前SRP中的內建切割參數已為塑料搭配3mm Square刀具的極限設定，建議 不修改，若修改參數超出正常使用範圍，會造成材料或刀具損毀! 若雕刻時有異常噪音或振動，則表示切割過深或過快，需即時修正，以免影 響成品品質。 34 投影片結束 謝謝觀看