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方中球(一)

文章日期:2010-01-01 21:55


將一個正方體的材料裡面,加工出一顆球來..


這是已加工了五面的方中球

這是已加工了六面的完成方中球,
裡面的球可以在外框之內滾來滾去,但是不會跑出來..
     

方中球若是由CNC銑床來加工,則最好是加工塑膠類的材質,
而且,若要球体的表面光度好,將會耗時過久..

故改採CNC車床加工,
一方面可以讓學生瞭解CNC車床如何夾持方形的工件,
另一方面也可以讓學生學習CNC車床的整個流程..

           方中球的第一套夾具
    

這方中球的第一套夾具,得先用車床同時車出內孔及外圓,
這樣才能保持同心度,接著再用線切割尋內圓的圓心,
在內圓裡割出正方形來,這樣就可以用車床夾正方體了,
至於夾具後面,那只是個蓋子,正方體塞進去之後的定位用,還有那些鋸痕,只是要讓這個夾具帶有彈性,
用車床夾正方體時可以比較緊
 

 
              方中球的夾持
   


              車削方中球的刀具  

方中球的球面計算
方中球要加工六次,每次要切出球的表面的哪些部位,才能將這六次加工組成一個球呢?而且前提是方中球的直徑要大於每次挖孔進去的直徑,否則這球體就會掉落出來..
方中球的算法:
  

假設球體直徑為D,挖孔直徑為d,挖孔深度為S,
正方塊的邊長為L,正方塊的對角線長為(√3)L,則
(√3)L = D + 2*(√3)S,
若將L及D設為已知條件,代入上式則可解出S的值,
進而可求得挖孔直徑d = 2*(√2)K = 2*(√2)(L/2 - S)。


方中球範例

1. 理論值:

   


2. 實際值:
如果依理論值來車方中球,將有兩個難處 :  一是刀具有刀鼻,會在球面交接處留下一個小突起,二是車出來的球沒有空間滾來滾去,所以得把這個挖孔直徑及挖孔深度加大一點,如下圖所示:




 

方中球的第二套夾具:
方中球車完第5面後,已經呈懸臂狀態,所以得要再設計第二套夾具塞在孔內才行第二套夾具圖如下所示:
    
         方中球第二套夾具的車削






         方中球第二套夾具塞入方中球裡



方中球其實是十幾年前教學的玩意,最近又拿出來教的原因實在是因為 : 台灣加入ECFA之後,機械加工業會面臨中國的低價挑戰,衝擊之下可能就是倒閉或是轉型,轉型到更高階或是轉型到替各行各業代工,我打算下學期來教手工皂模,讓學生自做模具,並且澆注手工皂,底下這是多年前我自做的蝴蝶造型手工皂..

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