臺灣博碩士論文加值系統

本文建立磨削技術資料庫在專家系統中並顯示於人機介面上，資料庫使用SQL語法進行查詢，先輸入工件狀況及完工目標後，透過對應方式查詢符合的磨削參數，輸出的磨削初始參數為一範圍值。使用此範圍值調整後進行實驗，再將研磨加工所產生的振動加速度值記錄後使用牛頓第二運動定律、磨削力數學模型及砂輪質量求得磨削常數，以修正後的模型進行實驗驗證模型之精準度。
因加速度為力的表徵之一，本文以加速度規取代動力計量測磨削加工時所產生的振動量，以實驗結果分析各磨削參數對振動加速度之影響，使磨削力模型在固定的砂輪及工件材料相互對應，有效預測不同磨削參數組合下所產生的振動加速度結果。

This paper establishes a database of grinding technology in expert system and display on man-machine interface. Databases using SQL syntax for data query, and processing conditions to enter the workpiece target, by way of qualifying the corresponding grinding parameter, the range of processing initial parameter output display. Use Newton's second law of motion after the experiment after adjustment using this range of values, and then grind the vibration acceleration values generated record processing, grinding force mathematical model and achieve the quality of the grinding wheel constants to model the modified experimental verification the accuracy of the model. One of the force due to acceleration characterize replace paper accelerometer measured the amount of vibration grinding power metering generated during processing, in order to analyze the experimental results on the influence of various parameters of vibration acceleration of grinding, the grinding force model in fixed grinding wheel and workpiece material corresponding to each other, effectively predict the vibration acceleration results under different parameter combinations produced by grinding.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
圖目錄 VII
表目錄 XVII
符號索引 XVIII
第一章 導論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 研究方法 2
1.4 本文大綱 3
第二章 磨削力原理 4
2.1 磨粒磨削刃的磨削模型 4
2.2 砂輪有效磨刃數 5
2.3 砂輪與工件接觸長度 8
2.4 磨削力模型建立 10
第三章　磨削專家系統 15
3.1 專家系統原理 15
3.2 磨削專家系統架構 16
3.3 資料庫架構及資料類型 18
3.4 砂輪特性資料庫 22
3.5 修整工具及條件資料庫 26
3.6 磨削液資料庫 26
第四章 電腦輔助磨削實驗 28
4.1 實驗規劃 28
4.2 實驗設備及規格 28
4.3 實驗步驟 30
4.4 人機介面軟體 31
4.4.1 專家系統使用步驟 31
4.4.2 振動加速度量測步驟 34
第五章 實驗結果探討 37
5.1 模型與實驗驗證 37
5.2 磨削液流量影響 39
5.3 振動加速度對表面粗糙度之影響 42
第六章 結論 45
參考文獻 46
附錄A 磨削加工振動加速度量測值 48
附錄B 磨削力程式撰寫圖示及說明 102
附錄C 專家系統程式撰寫圖示及說明 107
個人資料 123
圖2.1 磨粒切削刃的磨削模型 4
圖2.2 沿砂輪表面接觸線上的磨粒分布狀況(展開圖) 6
圖2.3 動態及靜態有效磨刃數的區分 7
圖2.4 平面磨削磨粒的運動軌跡與接觸長度 9
圖2.5 磨削力分解示意圖 11
圖2.6 動態磨刃數和平均切削截面積與可變接觸弧長之關係 12
圖3.1 其他學者提出之切削專家系統架構 16
圖3.2 本文磨削專家系統架構 17
圖3.3 系統管理工具 19
圖3.4 資料來源(ODBC)位置 19
圖3.5系統資料來源設定 20
圖3.6 資料來源管理 20
圖3.7 選取檔案類型 21
圖3.8 資料庫名稱設定 21
圖3.9 資料庫位置設定 22
圖3.10 資料庫設定完成 22
圖4.1實驗設備 28
圖4.2 專家系統人機介面 31
圖4.3 版本切換 32
圖4.4 磨削方式選擇 32
圖4.5 磨削工件選擇畫面 32
圖4.6資料顯示畫面 33
圖4.7 資料維護介面 33
圖4.8 磨削力振動加速度量測人機介面 34
圖4.9 磨削力振動加速度量測畫面 35
圖5.1砂輪外徑175mm磨削深度3 振動加速度量測結果 37
圖5.2 砂輪外徑175mm磨削深度6 振動加速度量測結果 38
圖5.3砂輪外徑200mm磨削深度3 振動加速度量測結果 38
圖5.4砂輪外徑200mm磨削深度6 振動加速度量測結果 39
圖5.5 正常磨削液流量振動加速度量測結果 40
圖5.6磨削液流量減少對振動加速度之影響 40
圖5.7 正常磨削液流量振動加速度量測結果 41
圖5.8 磨削液流量減少對振動加速度之影響 41
附圖A.1 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 48
附圖A.2 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 48
附圖A.3 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 49
附圖A.4 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 49
附圖A.5 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 50
附圖A.6 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 50
附圖A.7 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 51
附圖A.8 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 51
附圖A.9 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 52
附圖A.10 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 52
附圖A.11 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 53
附圖A.12 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 53
附圖A.13 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 54
附圖A.14 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 54
附圖A.15 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 55
附圖A.16 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 55
附圖A.17 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 56
附圖A.18 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 56
附圖A.19 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 57
附圖A.20 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 57
附圖A.21 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 58
附圖A.22 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 58
附圖A.23 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 59
附圖A.24 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 59
附圖A.25 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 60
附圖A.26 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 60
附圖A.27 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 61
附圖A.28 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 61
附圖A.29 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 62
附圖A.30 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 62
附圖A.31 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 63
附圖A.32 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 63
附圖A.33 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 64
附圖A.34 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 64
附圖A.35 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 65
附圖A.36 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 65
附圖A.37 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 66
附圖A.38 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 66
附圖A.39 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 67
附圖A.40 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 67
附圖A.41 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 68
附圖A.42 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 68
附圖A.43 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 69
附圖A.44 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 69
附圖A.45 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 70
附圖A.46 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 70
附圖A.47 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 71
附圖A.48 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 71
附圖A.49 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 72
附圖A.50 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 72
附圖A.51 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 73
附圖A.52 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 73
附圖A.53 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 74
附圖A.54 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 74
附圖A.55 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 75
附圖A.56 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 75
附圖A.57 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 76
附圖A.58 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 76
附圖A.59 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 77
附圖A.60 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 77
附圖A.61 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 78
附圖A.62 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 78
附圖A.63 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 79
附圖A.64 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 79
附圖A.65 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 80
附圖A.66 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 80
附圖A.67 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 81
附圖A.68 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 81
附圖A.69 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 82
附圖A.70 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 82
附圖A.71 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 83
附圖A.72 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 83
附圖A.73 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 84
附圖A.74 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 84
附圖A.75 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 85
附圖A.76 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 85
附圖A.77 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 86
附圖A.78 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 86
附圖A.79 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 87
附圖A.80 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 87
附圖A.81 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 88
附圖A.82 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 88
附圖A.83 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 89
附圖A.74 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 89
附圖A.85 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 90
附圖A.86 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 90
附圖A.87 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 91
附圖A.88 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 91
附圖A.89 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 92
附圖A.90 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 92
附圖A.91 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 93
附圖A.92 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 93
附圖A.93 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 94
附圖A.94 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 94
附圖A.95 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 95
附圖A.96 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 95
附圖A.97 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 96
附圖A.98 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 96
附圖A.99 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 97
附圖A.100 砂輪轉速1200rpm加工振動量測值 97
附圖A.101 砂輪轉速1500rpm加工振動量測值 98
附圖A.102 砂輪轉速1800rpm加工振動量測值 98
附圖A.103 砂輪轉速2100rpm加工振動量測值 99
附圖A.104 砂輪轉速2400rpm加工振動量測值 99
附圖A.105 砂輪轉速2700rpm加工振動量測值 100
附圖A.106 砂輪轉速3000rpm加工振動量測值 100
附圖A.107 砂輪轉速3300rpm加工振動量測值 101
附圖A.108 砂輪轉速3600rpm加工振動量測值 101
附圖B.1 工作台振動加速度量測畫面 102
附圖B.2 主軸振動加速度量測畫面 103
附圖B.3 DAQ Assistant感測器設定介面 104
附圖B.4 儲存量測值 105
附圖B.5 清除量測值畫面 106
附圖C.1 磨削機床選擇及輸出值 107
附圖C.2 平面磨床及工件尺寸定義 107
附圖C.3 外圓磨床及工件尺寸定義 108
附圖C.4 內圓磨床及工件尺寸定義 108
附圖C.5 砂輪特性資料庫搜尋條件 109
附圖C.6 磨削液資料庫搜尋條件 109
附圖C.7 修整條件資料庫搜尋條件 110
附圖C.8 最佳化條件資料庫搜尋條件 110
附圖C.9 最佳化及清除按鈕設定 111
附圖C.10 砂輪特性資料庫連接 111
附圖C.11 磨削液資料庫連接 112
附圖C.12 修整條件資料庫連接 112
附圖C.13 磨床資料庫連接 112
附圖C.14 最佳化條件資料庫連接 113
附圖C.15 讀取砂輪特性資料庫首欄項目名稱 113
附圖C.16 讀取修整條件資料庫首欄項目名稱 114
附圖C.17 讀取磨床資料庫首欄項目名稱 114
附圖C.18 讀取磨削液資料庫首欄項目名稱 114
附圖C.19 讀取最佳化條件資料庫首欄項目名稱 115
附圖C.20 維護平面磨床資料庫頁面 115
附圖C.21 維護外圓磨床資料庫頁面 116
附圖C.22 維護內圓磨床資料庫頁面 117
附圖C.23 維護砂輪資料庫頁面 117
附圖C.24 維護修整條件資料庫頁面 118
附圖C.25 維護最佳化條件資料庫頁面 118
附圖C.26 維護磨削液資料庫頁面 119
附圖C.27 新增搜尋項目 119
附圖C.28 維護後連接修整條件資料庫 120
附圖C.29 維護後連接砂輪特性資料庫 120
附圖C.30 維護後連接最佳化條件資料庫 121
附圖C.31 維護後連接磨床資料庫 121
附圖C.32 維護後連接磨削液資料庫 122
表2.1 磨粒的臨界切削厚度 5
表3.1 磨料種類 23
表3.2 磨料粒度參考表 24
表3.3 砂輪硬度分類 25
表3.4 磨料組織密度 25
表5.1 砂輪外徑175mm之振動加速度與表面粗糙度比較 42
表5.2 砂輪外徑200mm之振動加速度與表面粗糙度比較 43

[1]任敬心，華定安，磨削原理，電子工業出版社, 2011.1
[2]Changfeng Yao, Tin Wang, Wei Xiao, Xinchun Huang, Junxue Ren, “Experimental study on grinding force and grinding temperature ofAermet 100 steel in surface grinding,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 214, No. 11, 2014: pp. 2191-2199.
[3]S. Rausch, S. Odendahl, P. Kersting, D. Biemann and A. Zabel, “Simulation-Based Prediction of Process Forces for Grinding Free-Formed Surfaces on Machining Centers,” Procedia CIRP, Vol. 4, 2012: pp. 161-165.
[4]J. Cheng and Y.D. Gong, “Experimental study of surface generation and force modeling in micro-grinding of single crystal silicon considering crystallographic effects,” International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 77, 2014: pp.1-15.
[5]Sanjay Agarwal and P. Venkateswara Rao, “Predictive modeling of force and power based on a new analytical undeformed chip thickness model in ceramic grinding,” International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 65, 2013: pp. 68-78
[6]Huang-Cheng Chang and J. J. Junz Wang, “A stochastic grinding force model considering random grit distribution,” International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 48, No. 12-13, 2008: pp. 1335-1344.
[7]Deniz Aslan and Erhan Budak, “Semi-analytical force model for grinding operations,” Procedia CIRP, Vol. 14, 2014: pp. 7-12.
[8]Jinyuan Tang, Jin Du and Yongping Chen, “Modeling and experimental study of grinding forces in surface grinding”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 209, No. 6, 2009: pp. 2847-2854.
[9]Patnaik Durgumahanti, Vijayender Singh and P. Venkatteswara Rao, “A New Model for Grinding Force Prediction and Analysis”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 50, No. 3, 2010: pp. 231-240.
[10]Qiang Liu, Xun Chen, Yan Wang and nabil Gindy, “Empirical modelling of grinding force based on multivariate analysis”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 203, No. 1-3, 2008: pp. 420-430.
[11]Rogello. L. Hecker, I. M. Ramoneda and S. Y. Liang, “Analysis of Wheel Topography and Grit Force for Grinding Process Modeling”, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 5, No. 1, 2003: pp.13-23.
[12]J. A. Couey, Eric R. Marsh, Byron R. Knapp and R. Ryan Vallance, “Monitoring force in precision cylindrical grinding”, Precision Engineering, Vol. 29, No. 3, 2005: pp. 307-314.