臺灣博碩士論文加值系統

近年來機械的發達，產業的變遷，加工技術紛紛朝向精密化、高速化、高性能的領域發展，微細加工就是ㄧ個現代很重要的加工技術，為了達到微小元件的加工製作，會大量的使用輕量構造，而振動問題就更趨重要。機械結構的振動除非有任何使用目的，否則因盡量避免，因為振動會使加工精度、加工面粗糙度劣化，並且降低機械能，增大工具磨耗，加速材料疲勞，最後導致工具破壞，所以為了良好的機械，不理想的振動都必須抑制，要了解振動，就須先找出結構的振動特性。
本研究是探討微銑刀的結構振動特性與切削力的推算，因為微銑刀十分微小，在量測上有一定的困難，所以本文全以有限元素分析軟體(ANSYS)分析為主軸；本文利用ANSYS裡的模態分析、簡諧響應分析、暫態分析和挫曲分析來做模擬分析，探討微銑刀的各種不同結構對於自然頻率、振幅大小、頻率響應（FRF）及挫曲的影響，本內容將微銑刀分為刀刃直徑的不同、銑刀刀把和刀刃中間的錐柱長短、刀刃刃長的長短，改變此三種不同結構來分析，還有分析銑刀撞到工件時的動態特性，最後還會將ANSYS求解出的振幅大小結果與實驗出來的切削動態振幅做比較，然後推算出切削力。
綜合分析結果可得知，當微銑刀體積越小，力量越大時，自然頻率會下降的越快，造成的微銑刀剛性不足，很容易因挫曲而使得刀具損壞；除此之外，刀具夾持位置固定不變，刀具越長，其振動量越大，也會造成銑刀的剛性不足。最後本文利用實際切削的動態圖與ANSYS所求解出來的振幅大小作對照，然後反推算出其切削力大小，所得結果希望將來有助於在實際加工時，作為切削力變化的偵測方法之一。

The dynamic characteristics and cutting force of a micro end mill were investigated in this dissertation. Vibration is very important to microminiature work pieces, because vibration will cause impairment in micro milling process. Before dealing with the vibration problem, it is necessary to understand primarily the structural vibration characteristics of a end mill.
Finite Element Method（ANSYS）is employed to analyses the micro end milling’s structural vibration characteristics.In this investigation, the natural frequency , frequency response, buckling and cutting load is considered to study. Subsequently, the cutting dynamic characteristics obtained from the experiments was used to compare with the results of numerical analysis by ANSYS. Numerical analysis indicates that the effect of cutting load and shape, affect the dynamic in a milling process significantly.

摘要 i
Abstract iii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 x
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 高速微銑削之介紹 2
1.4 文獻回顧 3
1.5 論文大綱 5
第二章 理論基礎 7
2.1 有限元素基本原理 7
2.2 結構模態分析 10
2.3 結構頻率響應分析 11
第三章 實驗設備與分析流程 12
3.1 分析軟體（ANSYS） 12
3.2 微銑刀介紹 14
3.3 實驗分析流程 21
3.4 ANSYS設定步驟流程 28
3.4.1 前處理器 28
3.4.2 分析器 30
3.4.3 後處理器 33
第四章 實驗結果與討論 47
4.1 自然頻率探討 47
4.2 振幅大小探討 55
4.3 頻率響應（FRF）探討 59
4.4 挫曲探討 65
4.5 切削力的反算 73
第五章 結論 79
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