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研究生:鄭富堯
研究生(外文):Fu-Yao Cheng
論文名稱:超音波振動輔助加工玻璃材料之參數分析
論文名稱(外文):Process Parameters Analysis for Ultrasonic Vibration Assisted Machining on Tempered Glass Material
指導教授:黃勝銘黃勝銘引用關係鄧琴書
指導教授(外文):San-Ming HuangChyn-Shu Deng
口試委員:吳坤齡黃勝銘鄧琴書
口試委員(外文):Kun-Ling WuSan-Ming HuangChyn-Shu Deng
口試日期:2013-07-19
學位類別:碩士
校院名稱:國立聯合大學
系所名稱:機械工程學系碩士班
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:超音波振動輔助加工最佳化參數田口方法強化玻璃材料
外文關鍵詞:Ultrasonic vibration assisted machiningOptimal process parametersTaguchi methodTempered glass material
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近年來,智慧型手機成為現代人普遍的通訊工具,考慮到產品的質感及功能,製造商必須將手機面板厚度變薄,為了顧及強度及壽命的需求,使玻璃強化層越來越深,增加了加工技術上的困難度。隨著檢測標準的提升,以高轉速CNC工具機進行強化玻璃面板之加工,已經無法達到品質及效率的兼顧。本研究使用超音波振動輔助加工法結合電腦數值控制,針對強化層厚度(Depth of layer, DOL)大於23 μm的強化玻璃材料進行鑽孔加工,使用田口方法(Taguchi methods)找出鑽削加工之最佳化參數組合,研究目標設定為初次加工(未倒角加工)最大毛邊尺寸必須小於0.10 mm,並將加工時間控制於50秒/孔內。本實驗選擇之控制因子包括(A)刀具粒度、(B)螺旋下刀進給率、(C)螺旋下刀角度及(D)振幅大小,每一個控制因子有三個水準,建立L9(34)直交表(Orthogonal array)進行實驗,經由信號雜訊比(Signal-to-noise ratios)及變異數分析法(Analysis of variance, ANOVA)得知各控制因子之加工影響力及貢獻度。研究結果顯示最佳化參數組合為A3B1C1D3,控制因子對毛邊尺寸產生之影響力及貢獻度順序為A>C>B>D。
In recent years, smart phones become popular modern communication tools, taking into account the quality of the product and function, the manufacturer must be thinner mobile phone panels. For strength and life cycle of the demand, deeper glass reinforcing layer, increases the difficulty of processing technology. High speed CNC machine tools for processing tempered glass panel, with the testing standards improved, has been unable to achieve both quality and efficiency. This study investigates the optimal parameters of drilling process for tempered glass material by ultrasonic vibration assisted CNC machining. Using Taguchi methods, the optimal parameters for reducing burrs and machining time can be obtained based on drilling burrs less than 0.10 mm and machining time less than 50 second for initial machining. The control factors include: (A) the particle size of tool, (B) spiral feed rate, (C) tool angle of spiral operation, and (D) vibration amplitude. Three levels of each control factor establish the L9(34) orthogonal array. The influence and contribution of each contol factor are observed by the analysis of signal-to-noise ratios (S/N) and analysis of variance (ANOVA). The results demonstrate the optimal combination of process parameters is (A3B1C1D3). The control factors affect the processing quality in order are A, C, B and D.
誌謝
中文摘要
英文摘要
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論
1.1 前言
1.2 文獻回顧
1.2.1 超音波加工起源
1.2.2 超音波加工技術發展
1.3 研究動機
第二章 超音波振動輔助加工法
2.1 超音波之特性
2.2 超音波振動輔助加工原理
2.2.1 磨削加工原理
2.2.2 振動切削原理
2.2.3 脆性材料移除機制
2.2.4 超音波加工原理
2.3 壓電材料特性
2.4 超音波加工系統
第三章 實驗設計與設備介紹
3.1 實驗加工參數選擇
3.1.1 刀具粒度
3.1.2 螺旋下刀角度
3.1.3 螺旋下刀進給率
3.1.4 振幅大小
3.2 實驗方法
3.2.1 毛邊尺寸量測定義
3.2.2 加工時間定義
3.3 實驗設備
3.3.1 玻璃材料
3.3.2 鑽石刀具
3.3.3 CNC工具機
3.3.4 超音波發振箱
3.3.5 超音波主軸與刀把
3.3.6 實驗治具
3.3.7 百分錶
3.3.8 Z軸高度測定器
3.3.9 量測式顯微鏡
3.3.10 金相顯微鏡
第四章 研究方法
4.1 田口方法(Taguchi methods)
4.1.1 田口品質工程
4.1.2 直交表特性(Orthogonal array)
4.1.3 信號雜訊比(S/N比)與品質特性
4.1.4 因子效應(Factor effects)
4.1.5 變異數分析(Analysis of variance, ANOVA)
4.1.6 確認最佳化
4.2 有限元素法(Finite element method)
4.2.1 前處理(Pre-processor)
4.2.2 求解(Solution)
4.2.3 後處理(Post-processor)
第五章 結果與討論
5.1 實驗結果
5.2 討論
5.2.1 刀具粒度對毛邊尺寸之影響
5.2.2 螺旋下刀角度對毛邊尺寸之影響
5.2.3 螺旋下刀進給率對毛邊尺寸之影響
5.2.4 振幅大小對毛邊尺寸之影響
5.2.5 各控制因子與加工時間之關係
5.2.6 加工時間與MRR對毛邊尺寸之影響
5.3 不同下刀角度之模擬結果
第六章 結論
6.1未來展望
參考文獻

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