臺灣博碩士論文加值系統

金屬切削加工，乃是利用堅硬的刀具，加工於工件上，以去除多餘的材料。金屬車削加工在工業上乃常用的方式。本研究是使用燒結的碳化物車刀，以切削中碳鋼(S45C)材料，研究當中乃採用在主切刃不同的邊切角(Side cutting edge angle，C_s)與刀鼻半徑(Nose radius)的刀具，對中碳鋼進行切削，研究當中主要以量測切削加工之切削力與工件表面粗度為主，並對刀具切削特性做分析。在實驗中選用6種不同的邊切角之車刀，與3種不同刀鼻半徑做配合，共有18種刀具，切削進行時是利用三維切削動力計量測切削力。根據實驗結果中發現邊切角為正角時，對切削力降低大有助益，而本實驗發生切削力最小時是在邊切角為15°的尖鼻車刀。刀鼻半徑加大將加工時的切削力變大，但表面粗度較好，不過對邊切角15°車刀，因增大刀鼻半徑，易使刀具產生震動。在本實驗中，邊切角為15°，刀鼻半徑R=0.3mm在切削深度為1及1.5mm時有最好的表面粗度。

In the cutting process, the use of hard material tools, acting on the workpiece, remove excess material, metal cutting processing is a common and basic way in the industry. This study use carbide cutting tools to do cutting test on medium carbon steel(S45C). The goal is to find out the cutting force and roughness average when using different side cutting edge angle and nose radius to cut medium carbon steel , and to record influences of cutting characteristics when using various cutting tool angles. In this study, researcher used six different side cutting edge angles with three different nose radii as the test cutting tools, and use 3-dimensional dynamometer to measure cutting force in this test. According to the experimental result, the increasing of side cutting edge angle is helpful for the decreasing of cutting of cutting force, In this experiment, the side cutting angle with the minimum cutting force was 15°.The increasing of nose radius will also heighten the cutting force, but is helpful for decreasing the roughness average. However, for a side cutter with a corner angle of 15°, it is easy to make the tool vibrate due to the increase of nose radius. In this experiment, the side cut corner angle was 15° and the nose radius R=0.3 mm had the best surface roughness at shallow depths of cut.

摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章、緒論 1
1.1前言 1
1.2-1研究動機 1
1.2-2研究目的 1
1.3論文架構 2
第二章、切削理論 3
2.1車削刀具 3
2.1-1刀柄(shake) 3
2.1-2刀腹(flank) 4
2.1-3刀面(face) 4
2.1-4刃口(cutting edge) 4
2.1-5斜角(rakeangle) 4
2.1-6間隙角(reliefangle) 5
2.1-7邊切角(side cutting edge angle) 5
2.1-8刀鼻半徑(nose radius) 7
2.2切削力學 8
2.2-1正交切削力學模式 9
2.2-2正交切削力 10
2.2-3刃口積屑緣 (Built-up edge，BUE) 13
第三章實驗架構與方法 15
3.1工件材料與刀具 15
3.1-1工件材料 15
3.1-2切削刀具(Widia AT40)燒結碳化物車刀 16
3.2實驗裝置 17
3.2-1CNC電腦數值控制車床-(勝傑EL-3807) 18
3.2-2Kistler 9257B-三維切削動力計 18
3.2-3Kistlertype-5007－電荷放大器 19
3.2-4PicoScope 4424－PC示波器 20
3.2-5個人電腦與PicoScope6資料搜集分析示波軟體 21
3.2-6表面粗度 22
3.3刀角設計與研磨 23
3.3-1刀具研磨 24
3.3-2主切刃邊切角設計 26
3.3-3刀鼻半徑設計 27
3.4實驗流程 28
第四章、結果與討論 30
4.1切削力與車刀幾何形狀及切削速度之關係 30
4.1-1主切刃邊切角與切削力之關係 30
4.1-2刀鼻半徑與切削力之關係 33
4.1-3切削速度與切削力之關係 35
4.2表面粗度與車刀幾何形狀及切削速度之關係 38
4.2-1主切刃邊切角與表面粗度之關係 38
4.2-2刀鼻半徑與表面粗度之關係 43
4.2-3切削速度與表面粗度之關係 48
第五章、結論 52
5.1結論 52
5.2未來工作 52
第六章、文獻探討 53
附錄A各組切削實驗切削分力數據(單位:N) 54
附錄B各組切削實驗表面粗度數據(單位:μm) 63

[1]李鈞澤編著，“切削刀具學”，新文京開發出版有限公司，民國95年3月10日，第七版
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[4]C.S.Chang, “On the Cutting Force Prediction of A Shaping Machine”Jouranl of the Chinese Society of Mechanical Engineers, Vol.22, No.4, pp.287-299 (2001).
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[6]陳天生編著，陳阿夢、周波校閱，“工廠實習-車工”，全威圖書有限公司，民國89年6月20日。
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[14]江兆庭編著，“斜角斷屑槽車刀切刃倒角設計對車削中碳鋼之切削性能研究”，國立宜蘭大學論文，民國103年7月。
[15]Youtube影片：Balzers CUT and Build Up Edge formation，https://www.youtube.com/watch?v=7OPmnbr1clQ。
[16]昇茂金屬股份有限公司http://www.sheng-maw.com.tw/index.php
[17]勝傑工業股份有限公司:http://ecoca.com
[18]KistlerinstrumenteAG，Kistler-9257B dynamometer, Instrument manual
[19]KistlerinstrumenteAG，Kistler type-5007 charge amplifier, Instrument manual
[20]集研科技股份有限公司 : http://www.systemaccess.com.tw
[21]吳杉堯編著，“精密量具及機件檢驗實習”，新文京開發出版股份有限公司，民國93年9月，初版。