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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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