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研究生:黃文科
研究生(外文):Wen-Ke Huang
論文名稱:磁氣研磨拋光之研究
論文名稱(外文):Study of Magnetic Abrasive Polishing
指導教授:郭佳儱郭佳儱引用關係
指導教授(外文):Dr.Chia-Lung Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
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:130
中文關鍵詞:磁氣研磨拋光
外文關鍵詞:magnetic abrasive polishing
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有些不銹鋼管和鋁合金的管子,具有小的管徑和比較長的長度,當要研磨這些細長管子的內面時,若以傳統的研磨工具,很難伸入管子裡面,更不要說要對管子內面進行加工了。
有一種新式高效能的拋光技術被發明出來,稱為磁氣研磨拋光,將磁性磨粒放入管子裡面,管子外面用N-S磁極產生集中磁場,磁力線穿透管子吸引管內的磁性磨粒產生加工壓力,作用在管子內壁上,此種加工所用的磁性磨粒,是由鐵粉與氧化鋁粉的顆粒所構成。
其中鐵粉的功用是藉由磁場的作用產生加工壓力,而磁性磨粒在管內是擔任研磨拋光的作用,磁氣研磨拋光可以藉著自動化加工的方式對3D模型表面拋光,利用N-C機器可配合工件外表形狀作移動的特性,可對2D和3D曲面進行拋光。
磁氣研磨法所需要的設備很簡單、人員需求量少並且能拋光精密的地方,在本實驗SUS304不銹鋼在5分鐘的時間,可拋光到光滑的表面,拋光前工件的表面粗糙度為Rmax 1.2μm,經過拋光之後,表面粗糙度可達Rmax 0.25μm
Some stainless steel tube and aluminum alloy tube have many small holes, which are so slender that a conventional grinding tool is hardly inserted into the tube deeply, being impossible to machine down.
A new high-efficiency technology of polishing method is created name magnetic abrasive polishing in which the suitable concentrative magnetic flux is performed in the inner working region of tube by N-S magnetic poles set in the outer side so that magnetic force as machining pressure acts upon magnetic abrasive particles to the internal surface. It is finishing performance using magnetic abrasives made of both iron and alumna.
The iron particles generate finishing pressure by the magnetic field and magnetic abrasive also have a finishing effect on the inner surface of tubing. Magnetic abrasive finishing process is thought as one of possible methods for the automation of 3D mold surface finish in which is modified for applying to 2D free form surface and 3D curved surface.
Magnetic abrasive polishing is used simple equipment and a few of workers and the possibility of precision edge finishing is confirmed. In the experiments showed that a work piece is finished smoothly 5 minutes from the un-machined surface roughness value of about Rmax 1.2μm to the machined value of Rmax 0.25μm
目 錄
中文摘要i
英文摘要ii
誌謝iii
目錄iv
表目錄vi
圖目錄vii
符號說明xi
第一章 緒論1
1.1 前言1
1.2 研究背景6
1.3 研究動機與目的15
1.4 研究重點及主要設備16
1.5 磁極材料與相關耗材的選用19
1.5.1磁極材料….19
1.5.2磁性磨粒的材料….20
1.5.3拋光液材料….20
第二章 磁性磨粒的製作….22
2.1 磁性磨粒表面硬化的方式22
2.2 燒結法製作磨粒24
2.3 實驗設備與方法25
2.4 實驗結果與討論29
第三章 平面磁氣研磨拋光41
3.1 前言41
3.1加工原理41
3.3實驗設備與實驗方法44
3.4實驗結果與討論49
第四章 圓管拋光100
4.1前言………………………………………………….…………...100
4.2加工原理………………………………………………….………100
4.3實驗裝置和實驗方法.. 102
4.4實驗結果與討論108
第五章 曲面磁氣研磨拋光115
5.1前言115
5.2加工原理115
5.3實驗裝置與實驗方法116
5.4實驗結果與討論121
第六章 結論126
6.1結論126
6.2未來展望128
參考文獻129
自傳131
表 目 錄
表1.1各種拋光方式優缺點比較5
表1.2永久磁鐵與電磁鐵的比較8
表1.3 日本磁性磨粒一覽表16
表1.4鐵粉的規格20
表1.5拋光液成分21
表2.1各種表面硬化方式優缺點比較表23
表2.2磁性磨粒製作實驗設備表26
表3.1平面磁氣研磨拋光實驗設備表44
表4.1圓管拋光實驗設備表103
表5.1 SKD11模具鋼成分表116
表5.2曲面放電參數117
表5.3曲面拋光實驗設備表118
圖 目 錄
圖1.1常用磨料的種類10
圖1.2燒結法示意圖11
圖1.3電漿法示意圖12
圖1.4溶膠凝膠法示意圖13
圖1.5機械合金法示意圖13
圖1.6不銹鋼針研磨法示意圖14
圖1.7真空燒結爐17
圖1.8磁極幾何形狀17
圖1.9平面拋光示意17
圖1.10平面拋光實體圖17
圖1.11磁極構造圖18
圖1.12磁極排列圖18
圖1.13圓管外面拋光實體圖18
圖1.14圓管內面拋光實體圖18
圖1.15磁極構造圖19
圖1.16曲面拋光實體圖19
圖2.1燒結法製作流程圖25
圖2.2鐵粉與氧化鋁結合示意圖25
圖2.3燒結法實驗流程圖26
圖2.4超音波清洗機27
圖2.5電子天秤27
圖2.6球磨機27
圖2.7太陽燈27
圖2.8模子28
圖2.9油壓壓床28
圖2.10研缽28
圖2.11鐵粉與氧化鋁粉燒結體28
圖2.12鐵粉與氧化鋁粉燒結結果29
圖2.13鐵粉與氧化鋁粉燒結結果32
圖2.14鐵粉與氧化鋁粉燒結結果34
圖2.15鐵粉與氧化鋁粉燒結結果37
圖2.16影響燒結之後結合度優劣的因素39
圖3.1平面研磨拋光示意圖41
圖3.2磁性磨粒受磁場作用示意圖42
圖3.3.平面研磨拋光流程45
圖3.4磁極裝置構造圖45
圖3.5輔助磁極裝置圖46
圖3.6磁場強度量測點46
圖3.7平面拋光實體圖47
圖3.8平面拋光整體圖47
圖3.9超音波清洗機47
圖3.10表面粗糙度機47
圖3.11光學工具顯微鏡48
圖3.12 SUS304不銹鋼拋光前48
圖3.13 SUS304不銹鋼拋光後49
圖3.14 SKD11模具鋼拋光前49
圖3.15 SKD11模具鋼拋光後49
圖3.16磁極中心的行走軌跡50
圖3.17工件量測位置50
圖3.18測量點1磁場強度與表面粗糙度關係52
圖3.19測量點2磁場強度與表面粗糙度關係53
圖3.20測量點3磁場強度與表面粗糙度關係54
圖3.21測量點1磁場強度與表面粗糙度關係55
圖3.22測量點2磁場強度與表面粗糙度關係56
圖3.23測量點3磁場強度與表面粗糙度關係57
圖3.24測量點1加工間隙與表面粗糙度的關係59
圖3.25測量點2加工間隙與表面粗糙度的關係60
圖3.26測量點3加工間隙與表面粗糙度的關係61
圖3.27測量點1加工間隙與表面粗糙度的關係63
圖3.28測量點2加工間隙與表面粗糙度的關係64
圖3.29測量點3加工間隙與表面粗糙度的關係65
圖3.30測量點1拋光液量與表面粗糙度的關係67
圖3.31測量點2拋光液量與表面粗糙度的關係68
圖3.32測量點3拋光液量與表面粗糙度的關係69
圖3.33測量點1拋光液量與表面粗糙度的關係70
圖3.34測量點2拋光液量與表面粗糙度的關係71
圖3.35測量點3拋光液量與表面粗糙度的關係72
圖3.36測量點1磁極轉速與表面粗糙度的關係74
圖3.37測量點2磁極轉速與表面粗糙度的關係75
圖3.38測量點3磁極轉速與表面粗糙度的關係76
圖3.39測量點1磁極轉速與表面粗糙度的關係78
圖3.40測量點2磁極轉速與表面粗糙度的關係79
圖3.41測量點3磁極轉速與表面粗糙度的關係80
圖3.42測量點1進給速度與表面粗糙度的關係82
圖3.43測量點2進給速度與表面粗糙度的關係83
圖3.44測量點3進給速度與表面粗糙度的關係84
圖3.45測量點1進給速度與表面粗糙度的關係85
圖3.46測量點2進給速度與表面粗糙度的關係86
圖3.47測量點3進給速度與表面粗糙度的關係87
圖3.48磁極中心行走軌跡88
圖3.49工件粗糙度的量測位置88
圖3.50不銹鋼重疊拋光與無重疊拋光表面粗糙度的關係89
圖3.51模具鋼重疊拋光與無重疊拋光表面粗糙度的關係91
圖3.52不銹鋼拋光距離與表面粗糙度的關係93
圖3.53模具鋼拋光距離與表面粗糙度的關係94
圖3.54工件放置位置95
圖3.55加工深度量測方式95
圖3.56不銹鋼加工深度與時間關係96
圖3.57模具鋼加工深度與時間關係96
圖3.58影響表面粗糙度的因素97
圖3.59添加0㏄拋光液98
圖3.60添加1.5㏄拋光液98
圖3.61添加3㏄拋光液99
圖4.1圓管外面拋光示意圖100
圖4.2圓管內面拋光示意圖100
圖4.3圓管拋光受力圖101
圖4.4圓管拋光流程圖103
圖4.5磁極構造圖104
圖4.6磁極排列圖104
圖4.7磁場強度量測點104
圖4.8圓管拋光示意圖104
圖4.9圓管內面拋光工件分解105
圖4.10圓管內面拋光工件組合105
圖4.11圓管內面拋光實體圖105
圖4.12圓管內面拋光整體圖105
圖4.13圓管外面拋光實體圖105
圖4.14圓管外面拋光整體圖105
圖4.15超音波清洗機106
圖4.16表面粗糙度機106
圖4.17光學工具顯微鏡106
圖4.18 圓管外面拋光前107
圖4.19 圓管外面拋光後107
圖4.20 圓管內面拋光前107
圖4.21 圓管內面拋光後107
圖4.22圓管拋光內面量測點108
圖4.23圓管拋光外面量測點108
圖4.24外管轉速與表面粗糙度關係109
圖4.25外管轉速與表面粗糙度關係112
圖4.26內管轉速與表面粗糙度關係112
圖4.27內管轉速與表面粗糙度關係113
圖5.1曲面研磨拋光示意圖116
圖5.2線切割曲面示意圖117
圖5.3曲面銑削117
圖5.4工件的曲面形狀117
圖5.5放電加工示意圖117
圖5.6曲面拋光實驗流程圖118
圖5.7磁極構造圖119
圖5.8磁場強度量測119
圖5.9曲面拋光示意圖119
圖5.10曲面拋光實體圖120
圖5.11曲面拋光整體圖120
圖5.12超音波清洗120
圖5.13表面粗糙度120
圖5.14光學工具顯微鏡120
圖5.15切削加工面拋光結果121
圖5.16放電加工面拋光結果121
圖5.17曲面拋光量測點122
圖5.18切削面表面粗糙度的比較123
圖5.19放電面表面粗糙度的比較125
符號說明
Fx:磁性磨粒受到磁場作用,在磁力線方向的分力
Fy:磁性磨粒受到磁場作用,在磁場強度梯度曲線方向的分力
P :磁力所造成的研磨壓力
Fm:磁性磨粒之間相互的吸引力
fc:離心力
fg:重力
V:磁性磨粒的體積
Xr:磁性磨粒的比磁化率
μ0:真空的透磁率(4π×10-7韋伯/A.m)
H:磁場強度
B:磁通密度
μm:磁性研磨材的比透磁率
ρ:磁性磨粒的密度
v:磁性磨粒的切線速度
R:迴轉半徑
r:磁性研磨材的半徑
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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