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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張恒基
研究生(外文):Heng-Chi Chang
論文名稱:高壓冷卻對切削中碳鋼之影響研究
論文名稱(外文):Study of the influence of high-pressure cooling on machining mid-carbon steel
指導教授:王世明王世明引用關係
指導教授(外文):Wang, Shih-Ming
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:高壓噴流高溫難切削材萊頓弗羅斯特現象
外文關鍵詞:high-pressureLeidenfrost effect
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工具機在電腦補助設計與控制的出現後呈現大幅度的進步,依靠電腦的運算能夠排除許多人為失誤所造成的影響。然而部件切削精確率與良率深受物理現象特性的牽制,影響的範圍包含工件的材質、刀具的種類與切削過程所伴隨的高溫。其中切削時刀具與工件所產生的高溫是困擾業界許久的問題。高溫除了會壞刀具與部件外,其次因部件材質特性而導致段屑過長、沾黏等現象,嚴重時可能會產生纏屑以及刀具壽命縮短等問題。為此在切削的過程中噴濺切削液是一個廣為業界使用的解決方案,藉由切削液潤滑刀具與工件的接觸點,進而降低熱點溫度,減少高溫帶來的種種問題。然而使用切削液仍有其瓶頸,依照工件的材質而定,當切削速率到達一定程度時,切削液所能產生的效果有限。再者熱點的溫度過高時會與切削液產生萊頓弗羅斯特現象,產生的蒸氣膜會阻礙切削液附著於熱點上,在無法降溫且維持高速率切削的情況下,纏屑、沾黏與刀具壽命縮短等問題再次浮現,不得已得降低切削速率或者給料的頻率,因而降低整體產能。
本篇論文藉由在不同材質的加工材料,如鍛鋁、鎳基合金、鈦合金與S48C中碳鋼進行有高壓噴流與無高壓噴流的加工下,所產生的不同切屑情況進行探討分析,最後選用S48C中碳鋼在連續加工下,紀錄加工尺寸的變化與刀具壽命的情況,對於高壓噴流的加工運用,為印證使用高壓噴流後,切削液對刀具與加工部件能進行降溫的解決方案,透過高壓手段使切削液能突破萊頓弗羅斯特現象的蒸氣膜,使其能夠直接對熱點產生作用,進而達到降低溫度的效果,佐證使用高壓噴流可以為改善加工品質與刀具壽命的驗證。
Machine tools in the computer subsidies design and control after the emergence of significant progress, relying on computer computing can exclude many people caused by the impact of errors. However, the precision and yield of parts are well constrained by the physical phenomena. The scope of the influence includes the material of the workpiece, the type of the tool and the high temperature accompanying the cutting process. Which cutting the tool and the workpiece produced by the high temperature is troubled by the industry for a long time. In addition to the high temperature will be bad tools and parts, and secondly because of the material characteristics of the parts lead to too long segment, sticky and other phenomena, serious may produce cuttings and tool life shortages and other issues. To this end in the process of cutting spilled cutting fluid is a widely used in the industry solution, by cutting fluid lubrication tool and workpiece contact points, thereby reducing the hot spot temperature and reduce the heat caused by various problems. However, the use of cutting fluid is still its bottleneck, according to the material of the workpiece may be, when the cutting rate reaches a certain level, the cutting fluid can produce the effect is limited. In addition, when the temperature of the hot spot is too high, it will produce the Leiden Frost phenomenon with the cutting fluid, and the resulting vapor film will prevent the cutting fluid from adhering to the hot spot. When the temperature is not cool and the high speed cutting is maintained, And tool life shortages and other problems emerge again, forced to reduce the cutting rate or feed the frequency, thus reducing the overall capacity.
In this paper, the paper analyzes the different chips produced by high pressure jet and high pressure jet in different materials, such as forging aluminum, nickel-based alloy, titanium alloy and S48C medium carbon steel. Finally, The use of S48C in the continuous processing of carbon steel, record the size of the changes in processing and tool life, the use of high-pressure jet processing, to confirm the use of high-pressure jet, the cutting fluid on the tool and processing components can be cooling solution, through High pressure means to make cutting fluid break through the Leiden Frost phenomenon of the vapor film, so that it can directly affect the hot spots, and thus achieve the effect of reducing the temperature, supporting the use of high pressure jet can improve the processing quality and tool life verification.
中文摘要
目錄
圖目錄
圖2.1、車削示意圖
圖2.2、切削液應用示意圖
圖2.3、因受熱不平均之連續捲屑
圖2.4、劇烈溫差產生崩刀的情況
圖2.5、萊頓弗羅斯特現象示意圖
圖2.6、高壓噴流示意圖
圖2.7、高壓刀具與高壓噴流出水孔
圖2.8、使用高壓噴流之切屑
圖3.1、高壓系統圖
圖3.2、高壓幫浦
圖3.3、高壓系統濾心
圖3.4、輪圈加工機具高壓噴流運作情況
圖3.5、輪圈加工無高壓噴流產生之纏刀情況
圖3.6、無高壓之纏屑情況
圖3.7、輪圈加工使用高壓噴流之刀具情況
圖3.8、輪圈加工使用高壓噴流之切屑情況
圖3.9、試車第一組 - 鎳合金段屑 - 3bar壓力
圖3.10、試車第一組 鎳合金段屑- 100bar壓力
圖3.11、試車第二組 鎳合金段屑 - 3bar壓力
圖3.12、試車第二組 鎳合金段屑- 100bar壓力
圖3.13、試車第一組Ti 6AL 4V段屑 - 3bar壓力
圖3.14、試車第一組Ti 6AL 4V段屑 - 100bar壓力
圖3.15、試車第二組Ti 6AL 4V段屑 - 3bar壓力
圖3.16、試車第二組Ti 6AL 4V段屑 - 100bar壓力
圖3.17、試車第三組Ti 6AL 4V段屑 - 3bar壓力
圖3.18、試車第三組Ti 6AL 4V段屑 - 100bar壓力
圖3.19、試車 S48C中碳鋼 – 粗切
圖3.20、試車 S48C中碳鋼 – 細切
圖4.1、夾持方式
圖4.2、加工部位(粗車)
圖4.3、加工部位(精車)與量測部位
圖4.4、東台CNC車床HS-22搭配機械手臂進料
圖4.5、SECO壓板式高壓刀具
圖4.6、高壓刀具安裝
圖4.7、可杰單過濾變頻高壓系統
表目錄
表4.1、實驗器材
表4.2、高壓噴流之參數
表4.3、量測數據標準值
表4.4、NG尺寸部份
表4.5、連續加工實際紀錄數據
表4.6、100bar高壓壓連續切削尺寸X 軸53.3±0.05誤差變化
表4.7、3bar壓力刀具壽命
表4.8、100bar壓力刀具壽命
第一章、緒論
1.1 研究動機與目的
1.2論文架構
第二章、背景與原理
2.1 切削加工
2.2 切削液
2.3 萊頓弗羅斯特現象
2.4 高壓噴流
第三章、研究方法
3.1實驗方式與規劃
3.2設備與參數
3.3 高壓噴流試車切屑
第四章、實驗驗證
4.1 實驗規劃
4.2 實驗設備
4.3 實驗結果
4.4 結果分析
五、結論與未來展望
六、參考文獻
1.( P.7 )萊頓弗羅斯特現象
Jearl Walker萊頓弗羅斯特現象
http://www.wiley.com/legacy/college/phy/halliday320005/pdf/leidenfrost_essay.pdf

2.( P.12 )可杰企業有限公司 -可杰單過濾變頻高壓系統
http://www.co-jjinn.com/index-tchinese.html

3.( P.26 )東台精機股份有限公司 – CNC數控車床 HS-22+ROBOT
http://www.tongtai.com.tw/cht/

4.( P.27 )SECO Tools Taiwan
http://www.secotools-tw.com/
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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