3軸CNC-正3D切削：全金屬魔鬼魚...座管束？！

前些時候接到的案子：單車座管束

一再跟車主確認，他保證市面並無販售如此規格製品

座管束有什麼難的？不就跟主流管徑不同而已？easy money就接吧！我很缺錢的...

PS：座管束可以掐緊座管，讓上頭的座椅不至於往下溜...

誰知圓圓的單車管材不曾在這輛車上出現，該車立管斷面成下圖的"水滴狀"...

該死的為了風切！...

要做一個東西套住這種管材、又要密合，猜出圖形曲線函數是一定要的了...

苦工、苦工啊！！

首先，我猜上圖是兩個圓、以及兩條圓弧所構成，如下圖：

我又做了一個很大膽的假設：兩側的圓弧就焊在兩圓切線的切點上

沒有大膽的假設，怎能小心的求證呢？

用尺規做圖，畫出幾個圓弧，當半徑等於220mm時，弧線與車側的弧線密合！冰狗了啦！！

再來，該弧線的圓心在哪？

我又假設該弧線關於正中間呈左右對稱

於是，圓心就在紅色切線的垂直中分線上！

兩個大圓的半徑與圓心距能直接測得，於是2.與3.的座標能以簡單的三角函數求出(須先標定工件原點)

兩側弧線的圓心有幾種求法：

1. 垂直中分線與切線的內積等於-1 (直交)

2. 點1. 與點2.、3.等距=220mm

於是可以列出兩個二元二次方程式，因為有討厭的小數點以及奇怪的數字

於是我透過MSN請學弟幫我用Matlab計算(這樣算不算雲端計算啊)

最後求出點1.的座標是( 12.05 , -200.331 )，與尺規做圖相比較，的確很接近！


照著座標資訊，在紙板上畫出形狀、剪開、套上...

紙板沒翹曲的情況下，輕輕的滑入車架！真爽...


再來就是直接以Gcode寫刀具路徑


工件上有一處18度的斜面，本想做出階梯面後，再放入角度墊塊加工出斜面

不過，當工件傾斜時，斜面雖成了平面，但圓柱的投影卻不再是圓形，圓心會變成兩個焦點，也就是橢圓

G碼並不提供橢圓指令，必須用近似的，於是我打消傾斜工件的作法

不翻面直接做出斜面！

不過手上沒有球刀，只能用端銑刀做，只要路徑夠密集、只要路徑稍微編排一下，照樣能做

以下試了兩種刀具路徑：

1. 逐漸加大角度的銑削下去

2. 直接以18度逐一側銑削

因為沒有相關經驗，所以我打算從兩種走法選出好用的當成經驗


只要路徑夠密、只要路徑寫對，端銑刀也能做出亮的曲面


上圖的斜面好做，但做到中間時，刀子沿著斜面往上走時，不能撞到圓柱

所以X、Y軸各該走到哪裡、Z軸座標又正在哪裡，互相之間都有關聯

把那個關聯寫成公式放進EXCEL，只要其中一軸逐漸增加，其他數值用滑鼠這麼一拖就出現了


看吧！指揮挺出現了...呃~我到底在做什麼？

斜面成18度，並露出漂亮的圓柱


剩下的孔洞、剖溝，因為只做這麼101個，用傳統加工比較快

說到精密機械加工，一定要看汪老師的部落閣，格子連結在文章的左邊...


底面近乎挖空！


後面剖溝是為了束緊立管！


直接套上車架，套進去會稍微感覺到阻力，因為邊套空氣會邊排出，動作時會聽到"嘶~~~"的聲音

如果拔下來時，你會聽到"叭"的一聲，好像開香檳軟木塞的聲音

如此表示我算的曲線與車架符合

不過用數學做逆向工程真的很累...


如此一來，坐墊便能裝上、而且坐墊弓位於車架兩側，如此能在不鋸管材的情況下，有效降低車高


當然，目前只是半成品，坐墊弓的溝還沒做完全、外型還要再修、重量還要再偷、鎖坐墊的壓板還要開工...

做完再繼續寫吧！