臺灣博碩士論文加值系統

本研究以田口法探討高速銑削 S K D 61 模具鋼用端銑刀製程參數最佳化設計。評估銑削製程之性能指標為刀具壽命，影響刀具壽命之製程參數有主軸轉速、每刃進給、軸向切深、徑向切深、螺旋角、徑向切削角、徑向離隙角、軸向切削角與軸向離隙角。文中藉由田口法，以刀具壽命為性能指標求得製程參數最佳水準組合。驗證結果顯示，以田口法所得製程參數最佳水準組合，確實能夠有效改善刀具壽命。

This study would use the Taguchi method on the optimal processing parameter design of end-mell for high speed cutting SKD61 mold steel. The tool life is the major performance indexes of cutting process. The cutting processing paramaters of end-mill for high speed cutting are spindle speed, feed per tooth, radial depth of cut, axial depth of cut, helix angle, radial rake angle, radial relief angle, axial rake angle and axial relief angle. The optimal processing parameters could be evaluated by the Taguchi method. The results of confirmation experiments show that the Taguchi method can effectively use to evaluate the optimal processing parameter, then the tool life of high speed cutting for SKD61 mold steel can be improved effectively.

中文摘要 ………………………………………………………… i
英文摘要 ………………………………………………………… ii
誌謝 ………………………………………………………… iii
目錄 ………………………………………………………… iv
表目錄 ………………………………………………………… vi
圖目錄 ………………………………………………………… vii
第一章 緒論…………………………………………………… 1
1.1 前言…………………………………………………… 1
1.2 研究動機與目的……………………………………… 2
1.3 文獻探討……………………………………………… 4
1.3.1 刀具壽命與製程參數相關研究……………………… 4
1.3.2 田口方法在製程參數最佳化設計應用……………… 10
1.4 論文架構……………………………………………… 12
第二章 田口法………………………………………………… 14
2.1 田口法介紹…………………………………………… 14
2.2 實驗計畫……………………………………………… 14
2.3 直交表………………………………………………… 14
2.4 參數設計……………………………………………… 17
2.5 變異數分析…………………………………………… 19
2.6 確認實驗……………………………………………… 22
第三章 端銑刀研磨基本概念 ……………………………… 24
3.1 端銑刀幾何形狀……………………………………… 24
3.1.1 端面刀刃數…………………………………………… 24
3.1.2 螺旋方向與刃口……………………………………… 25
3.1.3 端銑刀幾何形狀……………………………………… 26
3.2 徑向切削角研磨……………………………………… 27
3.3 軸向直線切削角研磨………………………………… 32
3.4 徑向離隙角研磨……………………………………… 34
3.4.1 平離隙角……………………………………………… 36
3.4.2 凹離隙角……………………………………………… 37
3.4.3 偏心離隙角…………………………………………… 39
3.5 軸向平離隙角研磨…………………………………… 42
第四章 實驗規劃與設備 …………………………………… 45
4.1 研究流程……………………………………………… 45
4.2 高速銑削實驗步驟…………………………………… 47
4.3 實驗設備……………………………………………… 49
4.3.1 TG-5 PLUS 工具磨床………………………………… 49
4.3.2 M-40 工具磨床 ……………………………………… 51
4.3.3 TP-300AE 砂輪量測儀 ……………………………… 52
4.3.4 Zoller genius 3 刀具量測儀……………………… 54
4.3.5 匠澤B8型高速綜合加工機 ………………………… 55
4.3.6 高週波熱感應燒結機………………………………… 57
4.3.7 Haimer TD-99 刀具動平衡機 ……………………… 58
4.3.8 3D 工具顯微鏡量測儀 ……………………………… 60
第五章 圓鼻端銑刀研磨製程 ……………………………… 62
5.1
鑽石砂輪準備………………………………………… 63
5.1.1 組裝砂輪……………………………………………… 63
5.1.2 修整砂輪……………………………………………… 65
5.1.3 量測砂輪……………………………………………… 67
5.2 GUTS刀具程式參數設定……………………………… 69
5.3 實際機台研磨加工…………………………………… 76
5.4 圓鼻端銑刀角度量測………………………………… 80
第六章 實驗結果與分析 …………………………………… 86
6.1 實驗設計……………………………………………… 86
6.1.1 切削性能評估………………………………………… 86
6.1.2 製程參數選擇及其水準值之決定…………………… 86
6.1.3 直交表的選擇與實驗佈置…………………………… 87
6.2 刀具研磨……………………………………………… 90
6.3 銑削實驗……………………………………………… 92
6.4 分析與討論…………………………………………… 95
6.4.1 S/N 比計算…………………………………………… 95
6.4.2 製程參數最佳化水準組合…………………………… 97
6.4.3 變異數分析…………………………………………… 98
6.4.4 確認實驗……………………………………………… 100
第七章 結論與未來展望 …………………………………… 108
7.1 結論…………………………………………………… 108
7.2 未來展望……………………………………………… 109
參考文獻 ………………………………………………………… 111
簡歷 ………………………………………………………… 114

[1] 莊水清，『端銑刀刀具磨耗研究』，私立元智大學機械系碩士論
文，民國94年7月。
[2] W.H. Yang, Y.S. Tarng,『Design optimization of cutting
parameter for turning operations based on the Taguchi
method』,Journal of Materials Processing Technology,84,
pp.122-129 (1998).
[3] 林文鋒、呂淮勳，『模糊田口法於側面銑削重切削製程切削參數
最佳化設計之應用』，技術學刊，第二十一卷 第二期，民國95
年。
[4] 謝雨泓，『刀具設計與研磨模式之建構』，國立台灣科技大學機
械工程系碩士論文，民國95年5月。
[5] 郭春寶、林呈彰、陳紹賢、蘇森傑，『銑削鎳基超耐熱合金Inc-
onel-7185 之刀具壽命測試』，第21屆全國學術研討會論文集，
民國93年11月。
[6] 蘇俊仁，『應用灰關聯分析與主成份分析探討高速端銑切削參數
最佳化設計』，國立高雄第一科技大學機械與自動化工程系碩士
論文，民國96年7月。
[7] 林維新、林裕倫、蕭恩柔，『陶瓷車刀在各種不同進給速率累積
作用下之刀具壽命分析』，第21屆全國學術研討會論文集，民
國93年11月。
[8] 林學良，『不同被覆刀具對銑削MAR-M247之影響』，國立中山大
學機械系碩士論文，民國89年7月。
[9] 王國光，『在碳化鎢刀具上沉積類鑽碳膜DLC對機械性質及材料
使用壽命之影響研究』，私立南台科技大學機械工程系碩士論文
，民國94年1月。
[10] 李炳寅、阮信、蔡銘焜，『SKD61模具鋼高速切削性能分析』，
技術學刊，第十七卷 第三期，民國91年。
[11] 曹中丞，『以田口方法探討切削參數的銑削最佳化設計』，技術
學刊，第十七卷 第四期，民國91年。
[12] 唐肇蔚，『伺服運動平台效能調校最佳化研究』，國立台灣科技
大學機械工程系碩士論文，民國96年6月。
[13] 陳和賢、王志源，『灰色田口法應用於蛋黃酥油酥皮生產最佳
化之研究』，技術學刊，第十六卷 第四期，民國90年。
[14] 吳俊瑩、許源泉，『應用田口法於擠緞模型狀最佳化設計』，技
術學刊，第十六卷 第四期，民國90年。
[15] 高進鎰、潘亞東，『模糊田口法於面銑刀具幾何形狀最佳化研究
』，技術學刊，第十六卷 第四期，民國90年。
[16] 李輝煌，『田口方法品質設計的原理與實務』，高立圖書有限公
司，民國89年。
[17] 蘇朝墩，『品質工程』，中華民國品質管制學會司，民國91年。
[18] 鐘林樹，『碳化鎢端銑刀研磨製程規劃與分析』，國立虎尾科技
大學機械與機電工程研究所碩士論文，民國95年6月。
[19] 姜義浪，『切削刀具學-切削刀具研磨技術』，全華科技，民國
85年。
[20] 張伯霖，『高速切削技術及應用』，機械工業出版社。
[21] 張祐騰，『運動平台性能最佳化研究』，國立台灣科技大學機械
工程系碩士論文，民國95年6月。
[22] M. Rahman, A. Senthil Kumar, J.R.S. Prakash『Micro milling of pure
copper』,Journal of Materials Processing Technology,116,pp.39-43 (2001).
[23] Jeremie Boucher, Pierre-Jean Meausoone, Patrick Martin,Sebastien Auchet,
Lionel Perrin 『Influence of helix angle and density variation on the
cutting force in wood-based products machining』,Journal of Materials
Processing Technology,189,pp.211-218 (2007).