臺灣博碩士論文加值系統

目前工具機之重要趨勢是高速化技術的發展，其內容包括高速切削(High Speed Machining, HSM)與高速進給，也就是高速加工。所謂高速加工乃結合高速切削速度、高進给速率及低徑向、軸向切削深度之技術，而切削完成品精度可達到幾個µm。高速切削及高速進給是近十年來重要的技術之一，高速切削及高速進給藉由主軸、進給高速化，進一步提升產業的生產效率。
本論文針對切削加工的各式效益進行研究，以捨棄式刀片切削中碳鋼P5與高碳鋼S50C鋼材質切削性質，比較不同的切削速度與進給速度值為出發點，由切削力、刀具磨耗量、切削型態，探討不同切削速度下切削受力大小，以尋求較佳之切削加工條件。並檢驗高速切削移除的技術效能，工件表面粗糙度，綜合實驗所得結果，工件材料之切削性，由刀具切削受力情況決定，刀具切削受力較小者，可得到較佳的表面光度，而中碳鋼P5鋼材之切削，呈現的切削剝離是不良現象，會影響工件品質並加速刀具損壞。而高碳鋼S50C鋼材切削時，則有較好的切削性，切削後呈現較好的片狀，而加工後的斷屑較良好，也是較佳的切削工件材料。

Abstract
High speed technology is the trend of tool machine development, including high speed machining(HSM) and high speed feed (HSF), which are both high speed processing. The so called high speed processing is to combine the technology of HSM, HSF and low radial/axial cutting depth to reach the precision of only few µm. High speed machining and feed are important technologies to improve productivity efficiency by high speed spindle and offering.
The thesis aims to research on effects of different cutting processes by high carbon S50C-type steel and middle carbon P5-type steel of disposable blade to compare different cutting and offering speed. The cutting characteristic under different cutting and offering speed is investigated to find out better cutting process condition. Different cutting forces, the wear of blade and the type of cutting are compared in the study. Besides, the efficiency and surface coarse roughness of the refinement piece under high speed cutting is examined. After experiment, it can be found that, by decreasing the force of the cutting blade, the surface brightness of the working piece can be improved, thus better cutting refinement can be obtained. Moreover, the cutting of middle carbon P5-type steel presents bad cutting strips, while the cutting of high carbon S50C-type steel presents better cutting conditions.

中文摘要 i
英文摘要 ii
謝　誌 iii
目　錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii

第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 4
1.3 論文架構 5
第二章 切削效率之探討 7
2.1 高速切削探討 7
2.2 切削刀具分類 13
2.3 刀具磨耗分析 18
2.4 切削力與切削理論 24
第三章 切削最佳化研究 36
3.1 切削效率設計邏輯 36
3.2 切削力分析 39
3.3 實驗條件與量測方式 41
第四章 測試結果與分析 44
4.1切削力與切削速度關係 44
4.2 切削力與進給率關係 47
4.3切削表面粗糙度關係 53
4.4表面粗糙度與切削轉速關係 56
第五章 結論與未來研究方向 67
5.1 結論 67
5.2 未來研究方向 68
參考文獻 69

圖目錄
圖2-1 高速切削材料範圍 8
圖2-2 徑向磁氣軸承設計原理 10
圖2-3 刀具磨耗型態示意圖 19
圖2-4正交切削示意圖 25
圖2-5切削示意圖 26
圖2-6 切削成形示意圖 27
圖3-1 實證流程圖 36
圖3-2 端銑刀 37
圖3-3捨棄式刀具 38
圖3-4捨棄式刀頭 38
圖3-5 CNC使用刀具 38
圖3-6 CNC機台 43
圖3-7 CNC機台控制面板示意圖 43
圖4-1 切向力與切削速度關係圖 44
圖4-2 軸向力與切削速度關係圖 45
圖4-3 徑向力與切削速度關係圖 46
圖4-4 切向力與切削進給關係圖 47
圖4-5 軸向力與切削進給關係圖 48
圖4-6 徑向力與切削進給關係圖 49
圖4-7 切削力Fx 與切削轉速關係圖 51
圖4-8 切削力Fx 與切削轉速關係圖加切削液 52
圖4-9 表面粗糙度與切削進給關係圖 53
圖4-10 表面粗糙度與切削進給關係圖加切削液 54
圖4-11 表面粗糙度與切削速度關係圖 56
圖4-12 表面粗糙度與切削轉速關係圖 57
圖4-13 表面粗糙度與切削速度關係圖 59
圖4-14 表面粗糙度與切削速度關係加切削液 61
圖4-15 表面粗度儀 63
圖4-16表面粗度量測(一) 63
圖4-17 表面粗度量測(二) 63
圖4-18表面粗度數據 64
圖4-19 粗銑切削(一) 64
圖4-20 粗銑切削(二) 65
圖4-21有使用切削液之精加工切削 65
圖4-22 切削加工後工件表面 66
圖4-23 切削加工後工件表面 66


表目錄
表3-1 切削條件(一) 41
表3-2 切削條件(二) 42
表4-1 切向力與切削速度關係 (單位: m/min) 44
表4-2軸向力與切削速度關係 (單位: m/min) 45
表4-3徑向力與切削速度關係 (單位: m/min) 46
表4-4 切向力與切削進給關係 (單位: Rev) 47
表4-5 軸向力與切削進給關係 (單位: mm/rev) 48
表4-6 徑向力與切削進給關係 (單位: mm/rev) 49
表4-7 切削力Fx 與切削轉速關係 (單位:RPM) 51
表4-8 切削力Fx 與切削轉速關係加切削液 (單位:RPM) 52
表4-9 表面粗糙度與切削進給關係 (單位: mm/rev) 53
表4-10 表面粗糙度與切削進給關係加切削液 (單位: mm/rev) 54
表4-11 表面粗糙度與切削速度關係 (單位:m/min) 55
表4-12 表面粗糙度與切削轉速關係 (單位:RPM) 57
表4-13 表面粗糙度與切削速度關係 (單位:mm/min) 59
表4-14 表面粗糙度與切削速度關係加切削液 (單位:mm/min) 61

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