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研究生:黃朝鈺
研究生(外文):Huang, C. Y.
論文名稱:球銑刀步進銑削之銑削力及穩定性分析
論文名稱(外文):Force Model and Stability Analysis for Step-Over Cutting in Ball-End Mill
指導教授:王俊志
指導教授(外文):Wang, J. J.
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:球銑刀、步進銑削、顫振、穩定性分析
外文關鍵詞:Ball-End Milling、Step-Over Cutting、Chatter、Stability Analysis
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中文摘要
本文主要針對球銑刀之槽銑、半槽銑、步進銑削提出一套銑削力解析模式。將球銑刀的銑削力函數以基本切削函數、座標轉換函數、刀具序列函數三個函數的捲積式來表示。由這三個函數可簡單而清楚表示各種切削參數對銑削力的影響。其中步進銑削的切削幾何較為複雜,本文特別提出一個簡化方法來推導其球銑刀步進銑削銑削力解析模式。
在加工穩定性方面,建立一個結合刀具/工件動態特性、球銑刀形狀參數和二維捲積銑削力解析模式的閉迴路銑削系統模式,討論在不同切削條件下銑削系統之穩定性。此理論可預測在不同轉速下的顫振頻率和臨界軸向切深,並且可以掌握銑削軸深、徑深、刀刃數、結構剛性和阻尼對球銑刀銑削系統穩定性的影響。
Force Model and Stability Analysis for Step-Over Cutting in Ball-End Mill
Abstract
This thesis presents an analytic force model for the slot, half-slot and step-over milling of the ball end milling processes. The analytic force model is established as the convolution of three process functions, namely tooth sequence function, coordinate transformation function and the elementary cutting function. Each of the three functions represents and describes the respective geometry and mechanics aspects of the milling process. Modeling for the step-over milling is more complicated than the other two processes and an approximated method is presented to simplify the force model. Experiment results from machining tests verify the accuracy of these analytic models.
Based on the analytic force models, the stability of ball end milling process is further analyzed. A two dimensional system model is constructed including the tool/work dynamics, cutter geometry and cutting conditions of the ball end milling process. Stability limit in terms of axial and radial depths of cut and chatter frequency are analyzed and predicted as functions of system parameters including depth of cut, structure stiffness and damping property. This stability model is validated by comparing the theoretical predictions with published results.
總目錄
中文摘要……………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………Ⅰ
致 謝……………………………………………………………Ⅲ
總目錄………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………Ⅷ
符號說明……………………………………………………………Ⅹ
第一章 緒論…………………………………………………………1
1.1研究動機………………………………………………1
1.2文獻回顧………………………………………………2
1.2.1關於銑削力模式 …………………………………2
1.2.2 關於銑削顫振部分………………………………5
1.3研究範疇及論文架構 ………………………………7
第二章 球銑刀槽銑之銑削力模式 ………………………………9
2.0前言……………………………………………………9
2.1座標系統及刀具幾何 ………………………………10
2.2局部切削力模式 ……………………………………12
2.3基本切削函數與座標轉換函數……………………17
2.4 總銑削力模式………………………………………20
2.5平均力模式 ………………………………………… 23
2.6球銑刀比切削常數之計算…………………………26
2.7 結論………………………………………………………29
第三章 球銑刀步進銑削之銑削力模式……………………30
3.0前言……………………………………………………30
3.1步進銑削之切削幾何 ………………………………31
3.2步進銑削銑削力之數值模式…………………… 34
3.3步進銑削銑削力架構……………………………….35
3.3.1徑向切深對銑削力的影響…………………35
3.3.2軸向切深對銑削力的影響…………………38
3.3.3單刃進給對銑削力的影響…………………40
3.3.4刀具半徑對銑削力的影響…………………40
3.4步進銑削銑削力之捲積模式…………………….40
3.4.1步進銑削之平均切削窗……………………40
3.4.2步進銑削銑削力模式………………………42
3.4.3步進銑削平均力模式………………………43
3.5 結論………………………………………………………45
第四章 銑削顫振分析 ………………………………………46
4.0前言……………………………………………………46
4.1銑削顫振的相關函數 ………………………………47
4.1.1切屑厚度函數 ………………………………47
4.1.2結構振動函數 ………………………………49
4.1.3銑削力函數 …………………………………50
4.2二維顫振閉迴路系統之建立………………………53
4.3二維顫振的臨界條件………………………………55
4.4一維顫振模式 ………………………………………56
7.1 結論………………………………………………………58
第五章 球銑刀顫振模式…………………………………….59
5.0 前言………………………………………………………59
5.1二維振動之銑削力模式………………………………60
5.2 球銑刀之顫振模式…………………………………………61
5.2.1球銑刀槽銑之顫振模式………………………………61
5.2.2球銑刀步進銑削之顫振模式…………………………62
5.3球銑刀顫振之解析式 …………………………….63
5.4.模擬與驗證…………………………………………68
第六章 球銑刀銑削力實驗 ………………………………………70
6.1 實驗目的…………………………………………………70
6.2 實驗設備…………………………………………………70
6.3球銑刀銑削力實驗………………………………………71
6.3.1 比切削力常數實驗…………………………………71
6.3.2 步進銑削銑削力實驗……………………………….72
6.4 結論………………………………………………………75
第七章 結論與建議……………………………………………….76
7.1 結論………………………………………………………76
7.2 建議………………………………………………………78
參考文獻……………………………………………………………79
自 述 ……………………………………………………………82
參考文獻
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