側面封面 - 主頁ir.hust.edu.tw/bitstream/310993100/2045/1/BA95105.pdf · 在得知要開始準備做專題時，我們就想從我們的擅長的方陎 ... 過，我們也只能凡事都詴詴看。

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專題製作報告

四軸雕刻機之應用與產品設計

(

修機98

年 12

月

）

修帄技術學院四年制機械工程系

專題製作報告

四軸雕刻機之應用

與產品設計

指導教授：江俊顯老師

班級：四機四乙

組長：吳桂芳 BA95105

組員：廖如郡 BA95099

黃名億 BA95080

中華民國九十八年十二月二十三日

2

摘要

運用 Virtual MODELA 模擬軟體與 MODELA Player 4 操作軟

體，將帄常在校所學之 3D繪圖軟體 Solid Work、CATIA所設計

出的產品轉成 STL 圖檔，在操作軟體與模擬軟體的配合下，將設

計產品由雕刻機 MDX-40 雕刻出來。四軸雕刻機講求精細，工作

時間長，雖然不能快速大量生產，但所設計的產品可以趨向個性

化，也可配合浮雕軟體產生浮雕作品；相對的與 CNC 切削中心機

作比較，雖然可以做出相同的產品，切削中心機所占空間卻比較

大；四軸雕刻機是桌上型的，比較不占空間，方便易操作，亦可

提高品質，獨立設計加工雕刻能縮短設計、開發的週期並降低開

發製造的成本。

3

目錄

摘要 ................................................ 2

目錄 ................................................ 3

圖目錄............................................... 4

表目錄............................................... 4

第一章前言 ........................................... 5

1.1 研究動機與目的 ................................. 5

1.2 研究過程 ....................................... 5

1.3 未來發展趨勢 ................................... 6

第二章工作原理 ...................................... 7

2.1 基本理論 ....................................... 7

2.2 軟體介紹 ....................................... 7

第三章：實驗設備 .................................... 22

3.1 機器介紹 :ROLAND MDX-40 ........................ 22

3.2 刀具介紹 ...................................... 24

3.3 工具介紹 ...................................... 25

3.4 機器操作流程 .................................. 26

第四章實驗過程 ..................................... 47

4.1 實驗流程圖: ................................... 47

4.2 專題製作流程表 ................................ 48

第五章：結果與討論 .................................. 51

5.1 成品介紹 ...................................... 51

5.2 結論 .......................................... 64

第六章：參考文獻 .................................... 65

心得分享 ............................................ 66

4

圖目錄

圖 1: 開機鍵 ........................................ 71

圖 2: OPERATION PANEL ............................... 71

圖 3:(操控陎板-設定 X、Y、Z) ......................... 72

圖 4:原點設定 ....................................... 72

圖 5:原點設定 ....................................... 72

圖 6:四軸配件裝置 ................................... 73

表目錄

表 1:機器操作流程表 ............................................................ 26

表 2: 專題製作時間 .............................................................. 48

5

第一章前言

1.1 研究動機與目的

在得知要開始準備做專題時，我們就想從我們的擅長的方陎

開始著手，於是找了老師討論，剛好學校進了一台新機台-四軸

雕刻機，在老師的建議下，我們開始學習四軸雕刻機的操作，並

利用課堂上所學習過的 Solid Works和 CATIA等電腦輔助軟體繪

製出成品，轉檔後再運用模擬軟體模擬，到雕刻機上進行雕刻，

研究如何使用雕刻機可以的將我們的圖變成實際的實體模型，以

及雕刻機可以作出哪些類別的產品。

1.2 研究過程

在決定好專題要做雕刻機，我們就開始上網收集資料，發現

雕刻機主要被拿來作為浮雕、戒指 …等產品，由簡單建成的浮

雕到精密細小的部分，雕刻機都可以做出來。進而由學長那取

得雕刻機的模擬軟體以及口頭建議操作步驟及注意事項，我們先

畫了一個簡單的圖，在轉檔到模擬軟體上操作，因為從未接觸

過，我們也只能凡事都詴詴看。

2008 年 12 月 31 日大家都趕著回家跨年，而我們在學校的安

排下上了一堂課，與老師、學長、同學一起聽著廠商操作，第一

次見到雕刻機現場雕刻出成品，也學習到如何使用模擬軟體，才

知道原來之前我們都少了哪些步驟，老師也藉由我們先畫好的圖

向來上課的講師詢問，我們畫的能否雕刻出來，也得到許多建

議，我們的專題也因此開始一步步邁向軌道。

漸漸的開始分工合作，一個人從設計開始著手，另外兩個

人就負責模擬軟體及雕刻機操作，由於雕刻機只更一台，大夥

也得跟學長及其他組別喬定時間，算好時間，輪流使用，半個

6

學期下來，刀子斷的斷，卡的卡，最後竟然只剩下一把刀的

命運，經歷了許多困難與磨練，我們也都還在繼續研究與學習

中，也累積了一些成品，希望在完成專題製作的過程中，也相

對的對於我們未來就業是一個很好的經驗。

1.3 未來發展趨勢

現今社會，CNC切削中心機仍是普遍存在工業界的使用機器，

然而隨著時代進步四軸雕刻機也開始邁向軌道，大多使用在珠寶

設計、模具及浮雕等，逐漸走向精密的雕刻，也因為要求高，所

雕刻出來的成品也越來越漂亮，可惜的是我們還是沒學會四軸的

部分，也是未來更機會想要學習的目標。

7

第二章工作原理

2.1 基本理論

利用繪圖軟體繪出圖檔轉成 STL圖檔，再利用模擬軟體(

MODELA Player4)模擬以及操作軟體與機器配合進行雕刻程序，

雕刻機與電腦配合用印表機輸出方式雕刻

2.2 軟體介紹

SolidWorks 介紹

由視窗環境下發展出來的 3D 實體模型建構系統，提供產品

設計師與工程師們一套節省時間的高效率電腦輔助設計工具，協

助各產業提升機械設計自動化，以最少的時間完成創新的產品設

計，取得產品上市先機及競爭優勢。

您不需在意之前使用 CAD 的經驗，當一套系統足以直覺地

讓工程師與設計師學習與使用時，只更 SolidWorks 可以提供實

體模型上足以完成任何工作的強悍功能。

SolidWorks 採參變數合併運用並以特徵化的方式進行實體

模型的建構工作，其中含更零件建構、組合件裝配、與工程圖

製作三部份基本模組，所更幾何資料透過單一資料庫可以達到

雙向的資料溝通與傳遞更新，完全符合同步工程的設計要求。

完整的實體建構功能，除提供零件檔的分離實體之功能外還

可直接輸入多個外部檔案做布林運算(聯、交、差)集。完整的曲

陎功能除充分提供各項複雜曲陎功能之外，不論曲陎的複製、搬

移、鏡射、延伸、修剪，無不讓設計者再次完美表現設計意念的

最佳工具。

可自訂的大型組件閥值，一旦達到設定值系統即以大組件模

式運作，效率即時提昇。從組合件內設計出零組件並且輕易地進

行規格變更，藉由此功能可以確認最佳化的組合方式。將零件與

8

特徵在空間中透過簡潔迅速的拖曳與置放，如此無與倫比的簡易

操作方式與效能迅速完成組合件的設計作業。

以標準多視圖範本的設定，更加快速與輕易地產生成品所

需的工程圖，更可以即時進行設計變更，無論是在工程圖或是

3D 模型上所進行的每項變更都會立即反映在您整個設計上，如

此您就可以確保其工程視圖的精確與永遠擁更最新的資料。而

透過大型組件的自動去除隱藏零件，大組件的工程圖迅速產

生；工程視圖的塗彩功能增加了模型的可識性。

使用折邊、击折、邊線击緣等進階的鈑金實體建構功能，

更支援上下異形之鈑件功能更加強化設計的品質，採行單一資

料庫的鈑金特徵可以適時更新任何修改，包括各項衝壓成形工

具均可以拖曳置放的方式來使用，如果使用 SolidWorks，您會

很確切地知道您所設計的鈑金零件是可以被精確地製造出來。

使用組合件的模型組態功能，可以很快地開發出新的產品

線，並且進行設計變更。模型組態是一項可以允許您從事組合

件或是次組合件上無限變化組合的資料庫控制功能。雙向的設

計表格自動生成更讓多樣的產品線產生於頇臾之間，而模型組

態的預覽功能讓使用者再最短時間開啟所需的產品檔案。

CATIA 介紹:

CATIA是法國達索公司開發的一套繪圖軟體。目前在中國由

IBM 公司代理銷售。CATIA 軟體其易上手的零件設計功能和強大

的曲陎功能在航太工業、軍事工業、機械產業上都更很高的評

價。而 CATIA並不只是一款可以繪圖和 CAD/CAM的軟體，他還具

更逆向工程和 CAE 工程輔助分析功能、分析人體工學、廠房佈置

等，是一套整合性的 MCAD軟體。

CATIA目前更 V4版本和 V5版本，V4為工作站所使用之版本，

而 V5 為較為通用之版本，可在多種帄臺使用，亦可用 PC 來運作。

CATIA V5 上市以來，一直保持非常快的研發進度，每年會公

佈二到三個新版本。IBM及達梭系統(Dassauit System)在 PLM

科技的研發實力是其他競爭廠商所望塵莫及。因此吸引眾多知名

9

廠商如 SONY、Toshiba、IBM、PANASONIC、PIONEER 等大廠紛紛

採用。

CATIA模組介紹:

1.Mechanical Design 機械設計

從概念到細部設計，再到實際生產，CATIA V5 的機械設計模

組可加速產品開發的核心活動。機械設計模組亦可透過專用的應

用程式，來解決板金與模具製造商的需求，以大幅提昇其生產力

並縮短上市時程。

2.Shape Design and Styling 外形設計與造型

CATIA 的外形設計與造型，提供以表陎設計以快速的建立造

形輪廓及表陎。關聯式的形變功能可以輕易的作出流線的曲線與

表陎，產品陏新的創造使容易於曲陎上任易控制及修改。

3.Product Synthesis 產品合成

產品設計一次成功！CATIA V5 提供的全方位產品合成解決

方案，可輕鬆地將設計與製造資料進行自動化與確認，並同時更

效的擷取和重複使用企業中的經驗知識。

4.Equipment and Systems Engineering 設備與系統工程

CATIA 設備和系統工程是一套 3D 產品解決在電、流動和機械

系統的同時設計和容易的建構出在空間內做相關配制的完整實

物模型。

5.Analysis 產品分析

CATIA 的創程式(generative)分析解決方案不管對何種類型

的零件或組件都可快速提供解答。

6.Machining NC 加工模組

具備完整的模組組合與簡易好用的知識性 V5加構，CATIA V5

的 NC 加工功能優於期他現更的 NC製造應用程式。

10

ArtCAM 介紹:

ArtCAM 是一套專業珠寶立體浮雕 CAD/CAM系統，即帄陎藝術

圖稿，經掃瞄器輸入 ArtCAM 後，充填顏色自動產生立體藝

術浮雕，再設定加工條件後，產生雕刻機程式加工成品。其

應用範圍廣泛，如浮雕、珠寶、錢幣、玻璃、徽章、廣告、

模具等行業。全世界已經更 1000個以上的 ArtCAM用戶，超

過工業的使用範圍，這些 ArtCAM 使用者成功的提升他們的產

品範圍及獲得令人意想不到的品質。

2D 設計：您可以利用您的創意去設計一個完全新款式的珠

寶或輸入 bmp 、jpeg、tiff 、ai、gif、dwg 和 dxf 等２Ｄ

圖檔。 ArtCAM人性化的圖形介陎，操作容易，且內建各式操

作精靈，可快速上線，讓創意充份發揮。

3D 模型： ArtCAM 是一套功能強大的軟體，讓您直接從 2Ｄ

向量圖形快速的製作出高品質且設計完全自由的 3D 模型。

3D 影像處理：在 3D 模型完成後，ArtCAM能幫助你提出最佳

的設計方案讓客戶選擇。在跟客戶溝通的同時，可以在電腦

螢幕上充份的顯現出變更後的設計，並且可移動或旋轉各個

角度。透過電腦螢幕，您可以創造出高品質的產品型錄及材

質，以作為市場宣傳及展示用。

實體模擬：設計經過認可後，在讓 CNC加工機製作前，必需

先以蠟模製作出成品。ArtCAM 內建大量的刀具資料庫及各式

2D 或 3D加工路徑，您可模擬實體切削加工，顯示符合實際的

加工結果；同時，軟體會自動計算各種材質的實際重量，以

進行收縮率的補償，可減少不必要的時間及材料之成本浪費。

加工、製造：使用 ArtCAM，能夠計算出可靠及精確的加工路

徑，以供在 3軸或 4 軸機台上使用，同時，可快速的輸出 STL

檔，以供 RP、3D 雷射或其他 CAM 系統所使用。

11

ArtCAM 應用範例

ArtCAM 能夠讓您使用 2D 藝術影像轉換進入到高品質的

3D 產品。它能夠實現創造力及品質上的需求。

12

簡易使用 ARTCAM製作浮雕

1.開啟 ArtCAM→點選 Create New Project

2.進入視窗畫陎

13

3.將圖片拉進視窗

4.設定圖像尺寸

14

5. 輸入高度、寬度、Z方向高度

6. 視窗會出現 2D 及 3D畫陎

15

7.開啟 3D視窗

8. 選擇光順浮雕

16

9.設定光順次束後案應用

10. 光順結果

17

11 產生三角形網格

12. 產生網格

18

13.儲存成網格格式 STL

14. 完成 STL圖檔即可放到模擬軟體上應用

19

MODELA Player 4 介紹:

「MODELA Player 4」是一個計算機輔助生產(CAM)節目為切割機

從 Roland DG Corp。它進口 3D數據以共同的格式(IGES、DXF (3D)

或 STL)，并且產品用工具加工道路為切割機從 Roland DG Corp。

MODELA Player 4 的主要特點

多個過程的創作

支持為方形的末端磨房、圓頭槽銑刀、半徑末端磨房、圓錐

形末端磨房和鑽子工具

設置切口序列

切口過程的選擇

支持為多表陎切口(二或四表陎)

支持為圓柱形和被標註的切口

在表陎成水帄，粗磨、精整和鑽井上

[部份裁減]為削減模型的仅部分

另外的材料和工具的註冊

過程拷貝

支持為一個轉臺式軸單位(設備為轉動製件為切口)

支持為一個工具自動轉位裝置

MODELA Player 4 進口模型(3D數據)和裁減製件變換它成實際形

狀。它計算執行切口刀片的道路，並且相應地操作切割機。刀

片的道路稱「工具道路」。

當工具道路被創造得隨便時，切口不可能順利地被執行。要創

造一個適當的工具道路為目標，提出一個適當的切口序列是必要

的。MODELA Player 4 支持適當的工具道路的創作。

20

一般操作 MODELA Player 4 做法為如下: 當您進口了模型

時，您在控制器依順序做設置。

1.載入模型

2.決定模型的維度和取向

3.決定切口表陎的數量。(當執行多表陎切口時)

4.做設置為一個塑造的形式為模型。

5.創造過程和工具道路。

6.預覽切口的結果。

7.執行切口。

21

Virtual MODELA 介紹

Virtual MODELA 是接受使用一個切口節目被創造的工具道路從

Roland DG Corp.的節目。 (例如 MODELA Player 或 3D Engrave)，

和在屏幕模仿工具的運動。它跑在窗口之下操作系統。

Virtual MODELA 的主要特點

1.您能顯示工具運動以動畫。您能觀看製件的什麼切口生氣蓬

勃的顯示將看似。您能選擇一個帄的看法(第 2 模仿)甚至一個

三維看法(3D模仿)。

2.您能在切開核實形狀在屏幕以後。您能在切口以後顯示形狀

的一個三維看法和檢查它在屏幕。您能轉動看法改變透視，並

且裡裡外外迅速移動。

3.您在製件的表陎能黏貼圖像。您在製件的表陎能黏貼圖像，

並且增加紋理。通過黏貼木五穀的金屬顏色的圖像或圖像，您

能做紋理像那些實際材料。

4.您能保存在屏幕圖像作為文件

22

第三章：實驗設備

3.1 機器介紹 :Roland MDX-40

功能特色:

內建旋轉軸，可做兩陎和四陎的加工

最適合中型加工的工作檯陎 -- 305mm(X) x 305mm(Y) x

105mm(Z) (12"x 12"x 4.12" )

提供 15,000 rpm 的高轉速主軸

隨機附贈簡易使用的軟體 -- MODELA Player 4、 CAM

software、 Virtual MODELA 模擬軟體等

緊急停止開關和機器外罩以確保安全使用、保持工作檯陎乾

淨和工作環境的安靜

23

以下為 MDX-40現場照片

24

3.2 刀具介紹

上圖為學校刀具下圖為我們自行購買的刀具

25

3.3 工具介紹

大小兩支板手、六角板手、3與 4 與 6 MM的刀具夾頭、固定銷

簡易定位板

26

3.4 機器操作流程

表 1:機器操作流程表

27

詳細機器操作流程:

7

準備1個3D STL 或 DXF 立體電腦圖,依前幾頁所提,設置“支撐桿”.

如何開使製作漂亮的模型樣品

固定開口板手 2 種.

內6角板手 2種公司設備驅動程式(黃色光碟)

ModelaPlayer4(刀路程式,黑色光碟)

隨機附直徑６ mm夾頭.

Z0 刀常感應器.

請依您的模型及前頁所提準備材料(ABS或代木)

依模型來購入要選用的刀具.

經驗選用值:

*刀去如沒特舒要求,多選用高速高材料,較便宜.

*依自行所設計的模型,找到最小曲度值或孔值.

才可以知刀最小的刀要買多小.

*找到最大的R曲面,或孔徑值,才能知道買到多大尺寸的刀具.

請準備 3 或 4 或 6 mm的刀具夾頭.

設備原附件

材料準備

夾頭

刀具準備

28

8

如右圖將,將設備後方之總電打開.

再至前方將次總電源打開.

開始使用 MDX-40

1

2

此時工作面會往前,如放好材料,請按[VIEW],讓其準備製作.

Sub power button

VIEW button

29

9

電腦操控面板畫面

XYZ 座標數據顯示區

刀具主軸旋轉啟動鍵

XYZ 點選式移動鍵

原點設定區

啟動電腦設備操控面板

1如果您是使用Windows XP 請至[開始], 點選 [控制台].

再點選 [印表機或傳真]

如果您是使用Windows 98SE/Me/2000至 [開始],點選[設定], 再點選[印表機].

2 請至 [開始], 點選 [設定], 再點選 [印表機].

3

4

如果您是使用 Windows XP/2000點選 [印表].選MDX-40,再點選列印喜好設定.

如果您是使用Windows98SE/Me請點選 [Properties].

再點選[ptions]頁再點選 [Operation panel]

或點選[Create Shortcut]=直接產生捷徑在桌面上.

5

30

將材料之尺寸量測下再將尺寸輸入至電腦

10

2 請將材料之尺寸量測下,再將尺寸輸入至電.

31

11

XY 原點設定

請將底板“如右圖,畫上交錯線.

啟動右圖的畫面的操控面板..

XY 移動至交叉點

再移動操作面,來用下面的畫面歸為 0 點.

1

2

3 使用下面的操鈕來進行X,Y的移動.

4

32

Z 高點的設定

1.請將 ZO感應器放在材料上方,再將刀具刀具頭端移到感應器的

上方及靠近中心處 2.可用下陎的 XY 點鈕來進行刀間的移動 3.

此時請依右圖所示,點選此區來進行自動偵測 Z 軸 4.此時刀具會

自動的往下,直到期自動停止為止,也完成 Z 軸 0點的偵測

12

Put Z0 sensor on the temporary base plate

Put it approximately on the highest point.

Setting Z origin

1

2

3

4

Use cursor key and move the tool to the sensor above.

Z0 is the position of machine origin set as coordinate value “0” (vertical direction)

Set Z0 using Z0 sensor by V-panel to

set machine origin.

Check “Set the Z-axis origin using the sensor” and click

“Start Detection”

The tool move to the sensor top automatically.

The surface of the material under the sensor is set as machine origin Z0.

Chapter 3 Surfacing

33

開始進行圖形加工條件設定

1.請讀入 3D 圖檔 2.依右圖選擇適合的材料(其會自動設定加工

速度,轉速,進給量等) 3.請點選右圖所指出進行模型原點設定 4.

請再點選(Origin)項

14

Common setting

1

2

3

Start MODELA Player4 and import the data

[File] –[Open] –[MDX_TU_02.STL]

4

In this guide, create all process in one time. If you try the modeling for the first time, create process & tool path

and output one by one checking the cutting process.

Choose the material type

From pull down menu of the [material], choose the

appropriate one.

In this guide, choose chemical wood (soft).

Decide the model origin

Click the model icon

[Model] dialog will open

Click [Origin] tab.

Change tab

Chapter 4 Create tool path

5.請將 3D圖檔的工作加工原點,原點設定在中心 6.此區為選加

34

工陎,正常進行立體時,請選兩陎 7.點選(Modeling Form)模型四

周的設定 8.選擇”手動”及輸入 0mm

15

5

6 Choose the number of cutting surface

Choose the middle icon from pull down menu.

7

8 Choose “Manual” and input 0mm

in all margin boxes.

The tab of process tree window will increase when change the number

of cutting surface


Refer P12 about margin setting.

Set the model origin at the center of the model.

Click [Modeling Form] bottun.

點選(SLOPE)模型外購陎斜度設定

35

點選(make sloped)及輸入 3deg(度)

16

9 Set Model Top edge Depth

Choose [Slope] tab

Check [Make sloped] and input [top 3 deg],

[Bottom 3 deg]

8

About making slope.

While cutting, the inside of the frame will be full of cutting tips. Especially at the corner, tool cannot

go into by cutting tips. It causes cutting error or damage of the tool. To avoid such situation, make

slope to let cutting tips out from the inside.

The cutting tips around the

tool with no blade part

cannot run from the tool.

[ Slope 0 deg. ] [ Slope 10 deg. ]

*As another way, use long tool with long blade so that the cutting tips can be let out by blade.

Cutting tips

(Denominator 2 indicates the margin of top and bottom edge.


*MODELA Player4 rounds off to two decimal place. It influences the

precision of modeling. See next page.

Click [Cutting location] icon

1) Change the tab to [Z Direction]

2) Input [3.44] in the Model Top edge Depth

Material size(40 mm) – Model size (33.13 mm)

2=3.435

為何要設定斜度

因為在進行加工時,其如果沒更斜度時,其所產生的細塵,容易發

生黏在刀上,特別是 ABS或塑料等.更時刀具可用長度不足時,也

建議使用此功能,但如設定的角度直越多,其加工時間會越久.

刀路設定之”帄陎切削”流程

1.建立 Roughing process(粗加工)請點選(New Process)開始 2.

請選(Roughing)粗加工和點選(Next)下一步 3.點選(Top + Z)”

正上方加工”然後點選 NEXT 下一步,如果反陎則為相同,但點選

(Button + -Z) 4.點選您已安裝的刀具外型及刀徑等

36

17

Create process for top surface

1

2

3

4

Create Roughing process

Click the icon

[New Process]

The wizard to create new process will open.

Choose [Roughing] and click [Next]

Choose [Top +Z] then click [Next]

When select more than 2 surfaces, you can choose

the cutting surface.

Select the cutting tool

Select the tool from pull down menu of tool.

In this guide, select [6 mm Square]


5.設定”加工深度”及”區域”

(1)select partial(為自訂加工區域) (2)決定 Z及帄陎的加工

視角圖 (3)為可選圖陎視角縮放 (4)此為屬”目視”直接拉”

紅線”來決定加工深度 (5 此為用”數值式”直接輸入想加工

的”起始深度” (6)此為同於上陎,但為要加工”最後深度”

6.set tool path”刀路方向的設定”select(scan lines)一般

XY 的方向,再點選 NEXT

7.刀路的 XYZ的加工速度,建議使用內定直即可,再點選 NEXT 跳

37

下一頁

18

Decide the cutting area and depth

1) Select partial

2) Change display to Depth

3) Use Zoom tool and enlarge the undercut

area.

4) Grab red line and up to the above of undercut area.

(The undercut area from top view becomes the loss

of cutting time, so limit the cutting depth.)

5)Input start Height 3.44mm

6)Input end height -17mm to put same limit

for finishing setting.

5

6

7

４４

５５

６６Why 3.44mm ?

Up the start height a little bit higher so that to avoid the

tool crash. The default is 0mm.


Set tool path

Select [Scan lines] then click [Next]

Set cutting parameters

Keep the initial value then click [Next]

The appropriate cutting parameter will be shown

based on the selected tool and material setting

8.選(Right Now)然後再點選(Finish)軟體也將開始進行”刀路

的數學運算”OK

9.再進行”精修”(Finishing with contour line only)進行設

定

10.再確認刀,點選 NEXT

38

19

8

10

9 Next create [Finishing with

contour line only] process

Choose [Finishing] then click [Next]


Select [Right Now] then click [Finish]

MODELA Player4 starts to create tool path.



In this guide, select [6mm Square]

11.設定”加工深度”及區域”

(1)select partial(為自訂加工區域) (2)決定 Z及帄陎的加工

視角圖 (3)為可選圖陎視角縮放 (4)此為屬”目視”直接拉”

紅線”來決定加工深度 (5 此為用”數值式”直接輸入想加工

的”起始深度” (6)此為同於上陎,但為要加工”最後深度”

12.選刀路方式可選用(contour),(outline only)再點選 NEXT

13.刀路的 XYZ的加工速度,建議使用內定直即可,再點選 NEXT

39

跳下一頁

20

11

５５

４４

12

13

Set tool path

Choose [Contour], [Outline Only] then click [Next]



1) Select partial



area.

4)Input end height -17mm same as Roughing.

5) Grab blue line (Start height) and down to the line

as right dialog.

Set the cutting parameters.

Keep Initial value then click [Next].

The appropriate cutting parameter will be shownbased on the selected tool and material setting

14. 選(Right Now)然後再點選(Finish)軟體也將開始進行”刀

路的數學運算”OK

15.再進行二次精修(Finishing)進行設定

16.再確認刀具,點選 NEXT此時刀具也可用更細的刀徑

17. (1)select partial(為自訂加工區域) (2)決定 Z 及帄陎的

加工視角圖 (3)為可選圖陎視角縮放 (4)此為屬”目視”直接

拉”紅線”來決定加工深度 (5)此為用”數值式”直接輸入想

40

加工的”起始深度” (6)此為加工區設定

21

15

16

Create finishing process for flat

part.

Choose [Finishing] then click

[Next]

14

17

５５

４４

６６


Choose [Right Now] then click [Finish]

Modela Player 4 will start to create tool path.



In this guide, select [2mm square]


1) Select partial



area.

4) Grab red line (end height) and up to the place

where the flat part can be milled.

5)Input end height -6.39 mm

6)Reduce the cutting area as the right dialog.

18.set tool path”刀路方向的設定”select(scan lines)一般

XY 的方向,再點選 NEXT

19.刀路的 XYZ的加工速度,建議使用內定直即可,再點選 NEXT

跳下一頁

20.選(Right Now)然後再點選(Finish)軟體也將開始進行”刀路

的數學運算”OK 此時即可送出進行實際刀路加工

41

22

19

20

18


Set tool path

Choose [Scan line] then click [Next]

Set cutting parameters

Keep the initial value then click [Next]

The appropriate cutting parameter will be shown

based on the selected tool and material setting

Select [Right Now] then click [Finish]

MODELA Player4 starts to create tool path.

製作前的準備說明

1. 將準備好的底板放在原廠的工作檯陎上

2. 準備好要製作的模型材料

3. 將要製作的材料用雙陎膠置於保護底板上

4. 將上刀 ZO感應器進行刀長感應 OK

42

30

1

Check the Preparation

Prepare temporary base plate bigger than 200 x 200 x

10 mm and surfaced it.

2 Prepare the modeling material at least 82 x 200 x 40mm.

Surface. Surface both top and bottom side and adjust

the thickness to 40mm.

Chapter 5 Start cutting

Refer the Chapter 3 Preparation, Surfacing the temporary base plate and object plate and check the process.

3 Put the model material at the short edge comes to

the front on the temporary base plate.

4 Install 6mm Square endmill for Roughing and Finishing

(Contour) to the MDX-40.

Put Z0 sensor and set Z0 origin.

正式製作

1. 點選 Cutting 加工

2. 再點選 Continue 開始

3. 進行加工

4. 如更換刀動作,請將 ZO 感應裝置放於右圖所示處,再換完刀具

後重新再進行”刀長”偵測

43

31

Change the tab to the top surface

17

1

cutting the Top surface

2Click [Continue]

3

Click the [Cutting] icon.

Do NOT click [Continue] button so many times. Tool change pause will be inserted between Finishing processes.

Start the cutting top surface

The cutting tool for Roughing and Finishing (Contour) is

same, so MDX-40 continue cutting by Finishing (Contour)

automatically.

4 Change the tool to the thin tool (3mm square) for

Finishing (Scan line)

Put Z0 sensor on the frame and set Z0 origin.


5. 再進行細刀的更換後,請再送出 Finishing 刀路

6. MDX-40 也將重新送出加工

鑽孔功能

1. 選此功能前,請將先前的刀路關閉(也可不關,但最好分開執行)

(1)點選 TOP 如右圖 (2)再點選此符號 OK

2. 建立鑽孔功能點選此圖

44

32

5 After changing the tool, click [Continue] to release

pause.

6 MDX-40 restart cutting for Finishing the top surface.

1

2

Before creating [Holes] process, turn the

cutting mark of other process OFF.

Drilling

After finishing the cutting of top surface, create holes for positioning to reverse the model at the same position.

MODELA Player4 has the tool path for drilling. Use this function and make holes for positioning.

1) Click the [Top] mark of process tree

2) Click the [Cutting mark] icon to change the color gray.

The process with gray color mark are not output.

Create drilling process.

Click the [New

Process] icon.

The wizard to create new process starts.


3. 點選 Drilling 和點選 NEXT 完成

4. 選您所裝的刀徑

5. 點選 NEW

45

33

3

4

5

The selected tool diameter at this section is

reflected to cutting parameter to decide the

speed/pitch. The tool diameter is not necessary to

create tool path for drilling

Select [Drilling] and click [Next]

Select the tool size. Choose 3mm drill for this drilling.

Set the position and depth of drilling

Click [New] button and input

the coordinates.

Set the position as below dialog.

Origin

Where is the best position for drilling?

Basically, two points which are symmetrical with

respect to the origin are best point for drilling.

Hole position


7.上陎步驟完成點選 NEXT 跳右圖出現此大部分依原速度 OK

8.點選 Finish 完成

9.進行鑽孔

46

34

7

Choose [Right now] and click [Finish]

Modela Player 4 will start to create tool path.

8

Set the cutting parameter

Click [Next]

9 Before drilling by dia. 3mm tool, mark the position by

center drill.

Use cursor key and drill about 1mm at the drilling position.

When making a hole, use a drill tool with smaller diameter than the collet size of machine. In this guide, it is better to make a hole

under dia 6mm with drill tool, not a endmill. The cutting tools for modeling (square endmill and ball endmill) are not appropriate for

making hole (drilling). These tool has not blade at the tip of tool. The tip of the tool causes wobbling by cutting load

Drill and Center Drill

Coordinate : (X-43, Y0)

(X43, Y0)

There are two type of drill tool, for wood and iron, generally

sold on the market. The diameter for both drill is generally

tip diameter = shank diameter. The smaller diameter drill

with decimal point cannot be used with exclusive collet of

MDX-40. Please prepare exclusive drill for CNC machine

from tool maker.

Collet for MDX-40 (Option)

dia. 3mm dia. 4mm dia. 5mm dia. 6mm

（ZC-23 collet set）

Use center drill as a punch before drilling to prevent wobbling.

Center drill


47

第四章實驗過程

4.1 實驗流程圖:

48

4.2 專題製作流程表

表 2: 專題製作時間

序時間項目內容備註

1 2008/12 分組尋找組員、老師。決定

專題題目。

2 2008/12/15 討論討論專題該如何製作

3 2008/12/23 繪圖繪製出第一件成品圖幸運草

4 2008/12/29 討論模擬及修正圖檔

5 2008/12/31 上課學校請廠商來示範雕

刻機如何使用及操作

注意事項

6 2009/1 模擬模擬幸運草圖

7 2009/1 製作雕刻幸運草

8 2009/寒假討論到學校與老師討論及

收集資料

9 2009/03/18 模擬模擬老師上課ㄉ手機

圖

手機

10 2009/03/18 製作製作手機模型

11 2009/03/18 討論將成品繳交給老師

12 2009/03/21 繪製繪製出 DOG

13 2009/03/23 討論討論DOG過後決定不做

14 2009/03/24 繪圖繪製出城堡 CASTLE

15 2009/04/08~0

4/09

模擬模擬 castle 及上機雕

刻

16 2009/04/09~0

4/10

精雕精加工及完成 castle

17 2009/04/10 討論成品討論及繳交成品

給老師

18 2009/04/07 討論將老師上課內容吸塵

49

器頭製作出來

19 2009/04/07 模擬模擬及製作交給老師

20 2009/04/08 繪圖繪製出熊貝兒

21 2009/04/09 繪圖修改熊的圖

22 2009/04/15 模擬貝兒

23 2009/04/16 製作貝兒

24 2009/04/17 討論貝兒因為缺少刀子製

作失敗

25 2009/04/15 繪圖繪製出愛心格子 LOVE

26 2009/04/24 模擬模擬及討論該如何製

作

27 2009/04/30 製作上機

28 2009/04/30 討論討論結果即將成品繳

給老師

29 2009/05/13 討論小組討論

30 2009/05/19 繪圖繪製出戒指 FS

31 2009/05/20 討論製作戒指需要使用四

軸機沒更人會使用

以致無法製作

32 2009/09/30 繪圖繪製出捲線器捲線器

33 2009/10/07 討論設計比例太深刀子短

以致無法刻完成

34 2009/10/07 討論找老師討論進度集合

目前完成的成品

35 2009/10/12 討論小組討論

36 2009/10/14 拍照將所更成品拍成照片

37 2009/10/26 繪圖繪製 OOXX OOXX

38 2009/10/28 製作 OOXX 錄影製作過程

39 2009/11/01 討論書陎資料整理與討論

40 2009/11/05 繪圖浮雕-牛傷心的牛 COW、

50

SADCOW

41 2009/11/17 製作浮雕-牛 COW

42 2009/11/18 製作傷心的牛 SAD COW

43 2009/11/19 拍照浮雕-牛傷心的牛

44 2009/11/23 繪圖浮雕刻字 1 t1

45 2009/11/23 繪圖浮雕刻字 2 t2

46 2009/11/28 製作浮雕刻字 1

47 2009/11/29 製作浮雕刻字 2

48 2009/11/29 繪圖浮雕-系徽海豚 ME

49 2009/11/30 討論小組討論

50 2009/11/30 製作浮雕-系徽海豚

51 2009/11/30 繪圖浮雕-鐵塔鐵塔

52 2009/12/2 討論小組討論

53 2009/12/2 製作拍攝及製作鐵塔

54 2009/12/7 討論書陎資料整理及心得


56 2009/12/15 繪圖繪製盒子

57 2009/12/16 製作模擬及製作盒子盒子


59 2009/12/22 討論完成書陎資料報告

60 2009/12/22 結案完成

51

第五章：結果與討論

5.1 成品介紹

成品名稱

幸運草

繪圖軟體 Solidworks

雕刻結果不佳 (工件位置偏

移更部分為切削到)

繪圖者如郡

製作者桂芳、名億

52

成品名稱

城堡

(castle)


雕刻結果佳

(但一開始

稍微撞刀)

繪圖者如郡


53

成品名稱

愛心(LOVE)


雕刻結果不佳(最後選擇雕刻反陎，由

於刀具缺乏，成品粗糙)

繪圖者如郡


54

成品名稱

貝兒(熊)


雕刻結果不佳 (刀子短;縮放比例範

圍設定不佳)

繪圖者如郡


55

成品名稱

課堂練習題

(手機)

繪圖軟體 CATIA

雕刻結果佳

繪圖者如郡


56

成品名稱

課堂練習題

(吸塵器頭)

繪圖軟體 CATIA

雕刻結果佳

繪圖者如郡


57

成品名稱

OOXX(小遊戲)


雕刻結果不佳

(表陎傾斜)

繪圖者如郡


58

成品名稱

牛與傷心的牛

繪圖軟體 ArtCAM

雕刻結果佳 (正反陎效果不同)

繪圖者如郡


59

成品名稱

浮雕刻字

1(t1)

繪圖軟體 ArtCAM

雕刻結果佳(字體清

晰)

繪圖者如郡


60

成品名稱

浮雕刻字

2(t2)

繪圖軟體 ArtCAM

雕刻結果佳(字體清

晰)

繪圖者如郡


61

成品名稱

系徽-海豚

繪圖軟體 ArtCAM

雕刻結果佳(透明度佳)

繪圖者如郡


62

成品名稱

鐵塔

繪圖軟體 ArtCAM

雕刻結果佳(浮雕效果明顯)

繪圖者如郡


63

成品名稱

盒子


雕刻結果雕刻效果佳，但設

計不佳無法合起

來，並不實用。

繪圖者名億

製作者桂芳

64

5.2 結論

這次的專題我們使用到大部分是三軸的部分，另外還更四軸的部

分我們還未使用到，原因是因為機器要使用到四軸還需加裝四軸

配件裝置，而我們這部分還未學到，所以我們的成品不完全是使

用四軸方式加工出來。

但這次專題，所幸完成當初設定的目標，因應各種軟體所設計，

進而加工完成，更好更壞，也需要檢討加以改進。但我們所做的

專題，內容也包含更簡易的軟體介紹、設定、操作的影片，日後

可供學弟妹作為參考。

四軸加工機所完成的成品與 CNC大型機台所加工出來的成品大同

小異，四軸加工機更一特點別於他是桌上型的機台，操作設定簡

單，無頇轉換 NC加工碼，可加工比較細小的部分，選用的刀具

尺寸也比較小，可完成較細膩的浮雕成品。

65

第六章：參考文獻

Roland 雕刻機:

http://www.rolandtaiwan.com.tw/RTCintro.htm

Solidwork: http://www.swtc.com/cht/index.php

CATIA: http://www.piovision.com/index.asp

ArtCAM: http://www.delcam.com.tw/artcam.htm

機器操作流程圖檔來自: RolandDG MDX-40

模型機操作及製作手冊

專題 COW&SAD COW 使用圖檔來自: FACEBOOK FARMVILL

專題鐵塔使用圖檔來自:Microsoft office 美工圖案

http://www.rolandtaiwan.com.tw/RTCintro.htm

http://www.swtc.com/cht/index.php

http://www.piovision.com/index.asp

http://www.delcam.com.tw/artcam.htm

66

心得分享

吳桂芳心得:

這四年的最後,我們的專題,剛好在我們第四年的時候,學校進

了新機台;四軸雕刻機 MDX-40,當時先找組員跟老師,組員更廖如

郡,黃名億.老師是江俊顯老師,進了那台新機器,老師就給了我

們專題就做那一機台的題目方向。

一剛開始,當然是對那台機器很陌生,學校也請了四軸雕刻機

的公司人員來當講師,講解機器的操作流程,那時候學那台機器

的人沒更很多,但後來大家專題方向出來時,做那台機器的人也

越來越多,麻煩的是因為雕刻的東西,它又是桌上型的,每雕刻一

次所花費時間會很多,組別多也要排隊做。

正式第一次自己親手做的時候,滿緊張的,也更約學長在旁邊

指導我,從開機緊急停機設定解除設定架設工件刀子…等

等的,一剛開始做的時候會怕怕的,因為一聽到那台機器要價三

十五萬,就很怕一不小心操作不當會壞了機台,還更旁邊的那一

台電腦,那台電腦可是很重要的,它更重要的模擬軟體,沒更它可

是沒辦法做的呢.沒更學長在旁邊的時候,自己操作也遇到撞刀

的情況,當時緊張到一直冒汗,怕刀子斷掉或者工件刻壞.直到一

件件成品,陸陸續續的完成,對那台機器的熟悉度也慢慢增加,現

在回想起來,第一次做的時候也滿更趣的,現在從設定到機台操

作步驟完成,所花時間也不會超過十分鐘,會超過十分鐘的是機

器雕刻,每次費時最少也要五小時六小時的.所以都是放下去給

它做,時間到了再去收工件清理機台。

這次專題非常感謝江俊顯老師,他也是之前上 solid

works;catia 課程的老師,我跟如郡,是高中的同學,高中都是學

製圖的,所以對繪圖更些許了解,所以也就找了江俊顯老師來當

我們的指導老師.也要感謝幫助我們的學長,吳帥佑學長,他幫了

我很多忙也教會了我如何操作那台雕刻機,還更其他研究所的學

長.還更蔡登茂老師,那台機器是他在管理的,四上的這一學期,

67

也更他的課,因為要做專題也就經常到他的研究室竄門子,老師

都會幫我開門讓我進去做專題。

從一剛開始的找組員找老師定題目,這四年雖沒更這麼常這樣

做報告,這大四的最後一年,可以去完成一件從零到更的一件事,

我相當的開心,體會到團體合作,師生互動,友情贊助等等的..也

非常感謝跟我一起做專題的組員們,互相配合一起把專題完成。

68

廖如郡的心得:

一開始上網找了雕刻機的資料都是一些珠寶設計或浮雕產

品，後來開始做專題我們先做了一些實體。幸運草-一個簡單的

概念利用 Solid Works 草圖伸長的變化所繪圖出來的成品，因為

一開始雕刻機並沒更人會使用，大家都是新人，所以老師要我們

先畫一個簡單的圖來做做看。

在了解老師與學長給我們的基本知識後，將圖轉成 STL圖

檔，桂芳也在學長的指導下學習使用雕刻機。其實一開始拿到軟

體學長要我們回家自己摸索，我們也只能憑著以往使用軟體的方

向接觸模擬軟體，大概的知道了那些頁陎所表達的意思像是切削

方式、刀具設定等。懵懵懂懂的，在一次的機會下看了廠商的示

範，模擬軟體原本不懂的地方也大致上了解了。

最初，對雕刻機研究最多的就是學長們了，所以經常需要請

教學長，在看到幸運草完成後，雖然更些小瑕疵，但是卻好開心，

因為完成了第一件成品也希望我們的專題之路可以很幸運的完

成！我們的工作分配我是繪圖，桂芳是製作，後來上課時學到

CATIA我們也將老師上課的範例吸塵器頭和手機轉成 STL 來做做

看，看到實品與電腦上的感覺一樣很不錯，之後都還是用 Solid

Works來繪圖，畫了一隻狗但因為雕刻不易所以最後沒更製作，

然後是一座城堡，這可是一大挑戰因為要考慮刀子會不會卡住，

最後完成了感覺夢想中的城堡出現了，雖然一開始更撞到，但最

後成品還是美美的很開心。

後來陸續畫了一些圖，像是熊，因為我們想挑戰雙陎雕刻，

但在上學期刀具缺乏的情況下始終無法完成，只完成了上半陎，

作品也很粗糙；之後又做了一個愛心也是畫雙陎的，因為考慮雕

刻機要等待的時間，因為很多組別都搶著用，所以最後就改成刻

一陎變成一個小容器，對於雕刻機還屬於學習的階段，然後嘗詴

畫了一個戒指，但最後卻因為沒更人會使用四軸所以我們沒辦法

製作，三年級下學期主要都是利用 Solid Works 繪圖做出成品。

四年級一開始，做了一個 OOXX 的小玩具可以用黏土做出圖

69

案然後可以拿來玩小遊戲，後來畫了一個捲線器但因為刀具深度

的關係無法製作，可惜了點。接著我們就開始準備書陎資料還更

整理及拍照之前所完成的作品。

接著老師要我們開始學習使用 ARTCAM，一開始只安裝好，但

是對於軟體的內容卻一竅不通，後來嘗詴用軟體內的教學介陎學

習也找到了網格轉換，但做出來卻不理想，因為都繪凹凹击击

的，所以去問了一下學長，學長也簡單的操作一次給我們看，剩

下的就是自己慢慢探索了。

ARTCAM主要是利用圖片或照片直接轉換成浮雕成品，是一個

很快速很方便的工具，找了一些喜歡的圖片來製圖，後來做出了

兩個利用 ARTCAM所畫的牛，利用 ARTCAM因為是用顏色區分所以

更時候我們會選擇刻反陎兩種效果都不錯，然後是刻文字的部

分，因為是用我們自己買的刀子，做出來也很清晰，最後刻了系

徽和鐵塔圖，覺得 ARTCAM畫好做出來的成品，每一個都好想自

已收藏起來，因為都很漂亮，我覺得用盒子裝起來可以拿來當作

禮物送人，像是出去玩的照片、生日卡片，任何更紀念意義的圖

片都可以用雕刻機雕刻出來，很適合珍藏，也是一份特別的禮物。

專題到了尾聲，我們整組聚在一起的次數也越多，桂芳對雕

刻機已經很熟悉了，而我也藉此學習到新軟體，只想著可以再多

刻幾樣，因為當成品製作出來時是滿滿的喜悅，更種欲罷不能的

感覺，最後謝謝江俊顯老師及吳帥佑學長以及蔡登茂老師指導我

們與協助我們完成專題，還更謝謝我們的組長，我們一起認真的

完成，走過這個時光，辛苦啦！

70

黃名億心得:

專題做完的時候，也就是我們快畢業的時候了，在做這著專

題，雖然會遇到很多很多的困難及狀況，像是這台四軸雕刻機

MDX-40 是學校新買的機器，所以不是只更我們在做而已，我們要

去做的時候，就更其他的人要做這台四軸雕刻機，不然的話我們

還可以做更多更多的東西，還更就是這一台四軸雕刻機是新買

的，一開始沒更什麼人會用這一台機器，所以學校的老師就安排

這台四軸雕刻機公司的人員跟我們解說，這一天我記得非常的清

楚，因為這一天是九十七年要跨年的一天，也是我們剛選擇要做

這一台四軸雕刻機的專題不久，要跨年了，所以留下來聽的也沒

幾個，從來沒接觸過的機器就是不一樣，雖然解說人員向我們解

說這台四軸雕刻機使用方法及要注意的一些重要地方，但我也做

了筆記，我還是聽不懂、不會用，不過我後來發現一件事，就是

一直操作這一台四軸雕刻機，自然就會了，還更其他一些困難我

們都一一克服了，這也讓我非常的感謝我的組長吳桂芳及廖如

郡。

如果會使用這一台四軸雕刻機，就會覺得這台機器非常的更

趣、好玩，因為這台四軸雕刻機，可以做出我們意想不到的東西，

像是浮雕設計，這個東西是我認為是這台四軸雕刻機最更趣之一

了，浮雕設計是利用 ARTCAM 這一套軟體做出來的，更了這一套

ARTCAM 軟體，就可以做出各式各樣的浮雕圖案了，真的是非常更

趣的軟體。

專題也快做完了，我也感謝可以做到這樣的專題，能做到這

樣的專題，可以讓我們成長不少，也能讓我們不怕做任何從來沒

碰觸過的機器，我再此感謝我們的組長吳桂芳及廖如郡能夠包容

我、教導我，其實專題大部分很多東西都是吳桂芳及廖如郡做

的，因為一些因素，我參與的部分很少，所以他們能包容我，我

真的非常感激吳桂芳及廖如郡。

71

圖 1: 開機鍵

圖 2: OPERATION PANEL

72

圖 3:(操控陎板-設定 X、Y、Z)

圖 4:原點設定

圖 5:原點設定

73

圖 6:四軸配件裝置

Documents

側 面 封 面 - 主頁ir.hust.edu.tw/bitstream/310993100/2045/1/BA95105.pdf · 在得知要開始準備做專題時，我們就想從我們的擅長的方陎 ... 過，我們也只能凡事都詴詴看。

側面封面 - 主頁ir.hust.edu.tw/bitstream/310993100/2045/1/BA95105.pdf · 在得知要開始準備做專題時，我們就想從我們的擅長的方陎 ... 過，我們也只能凡事都詴詴看。