臺灣博碩士論文加值系統

　　近年來我國工業迅速發展，切削技術也隨著日新月異，對於加工各種機械零件之高精度化、品質及提高生產效率的要求下，切削技術紛紛往高速化、高進給化之趨勢發展。使用高速切削加工對於各種零件不僅可縮短製造時程、提升加工精度亦能降低生產成本，故因應配合高速切削加工之發展，刀具廠商積極發展使用不同的切削刀具材料在不同的切削條件和不同的切削材料下，以獲得最大效益。
　　本研究係以有限元素法建構高速切削模式，利用商業軟體DEFORM-2D模擬分析在不同的刀具幾何角度和切削條件下，對刀具最高溫度、刀尖與最高溫度之距離及切削力等因素的影響，使用田口和灰關聯方法針對模擬結果做最佳化分析與設計，完成最佳與最差之設計組合後，以這兩組設計組合進行對SKD61模具鋼之切削實驗比對。
　　實驗結果顯示，最佳設計組合之切削時間分別增長5.71及4.95分鐘、切削長度分別增長為2.02及1.53m，因此，以有限元素法建構高速切削模式是項有效益的技術，所以，本論文成功針對SKD61模具鋼用之端銑刀最佳化設計，找出最適合用於高速切削SKD61模具鋼之設計參數。

　　In recent years, ours industries develop very rapidly, and cutting technology grows very well. Machining variety of mechanical parts needs high-precision, quality and promotion of production efficiency. Hence the cutting technology is with the trend of high-speed and high feed rate. By high-speed machining, reduction of manufacturing process time, enhancing machining accuracy and production cost-down can be achieved. Due to development of high-speed machining, cutting tool manufacturers use different cutting tool materials in different cutting conditions and materials to obtain maximum benefit.
　　In this study, finite element method is used to construct high-speed cutting mode basically, and then by commercial software DEFORM-2D to simulate the factors of maximum temperature of the cutting tool, the distance of the cutting tool tip and maximum temperature, and cutting force effected of cutting tool in different geometric angles and cutting conditions. By Taguchi method and Gray relational method the best results of simulation can be analyzed and designed. After the accomplishment of the best and the worst combination, using these two sets compare with the results of cutting tool steel SKD61 experiment.
　　Experimental results show that the best design combination of cutting time increased 5.71 and 4.95 minutes, the cutting length of the respective growth of 2.02 and 1.53m. Therefore, using finite element method to construct high-speed cutting mode is a cost-effective technology. This study is successful to design for tool steel SKD61, and identify the most suitable for high-speed machining tool steel SKD61 parameters

中文摘要 .................................................i
英文摘要 ................................................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 研究動機.........................................3
1.3 研究目的.........................................4
1.4 研究方法.........................................5
1.5 文獻回顧.........................................7
1.6 論文架構........................................13
第二章 基礎理論........................................14
2.1 切削理論........................................14
2.1.1 正交切削與斜切削................................15
2.1.2 切屑流動........................................16
2.1.3 圓鼻端銑刀之刀具幾何角度........................20
2.1.4 銑削型態........................................21
2.1.5 切屑型態........................................23
2.1.6 刀具壽命........................................25
2.2 有限元素法......................................25
2.2.1 應力與應變的關係................................26
2.2.2 塑性有限元素法..................................28
2.2.3 Lagrangian分析方法..............................32
2.2.4 Eulerian分析方法................................32
2.2.5 Arbitrary Lagrangian-Eulerian分析方法...........33
2.2.6 摩擦效應........................................33
2.2.7 迭代法..........................................34
2.3 田口法..........................................37
2.3.1 實驗計畫........................................37
2.3.2 直交表..........................................37
2.3.3 參數設計........................................39
2.3.4 變異數分析......................................40
2.4 灰關聯分析......................................42
第三章 實驗軟體與設備..................................45
3.1 DEFORM-2D模擬軟體簡介...........................45
3.2 COREWARE GUTSH刀具開發軟體簡介..................50
3.2.1 GUTSH刀具軟體環境介面...........................50
3.3 TOP M-40工具磨床................................53
3.4 KEE JAAN TP-300AE砂輪量測儀.....................54
3.5 TOP TG-5 PLUS五軸工具磨床.......................55
3.6 ZOLLER genius3刀具量測儀........................56
3.7 高週波熱感應燒結機..............................57
3.8 HAIMER TD-99刀具動平衡機........................58
3.9 B8高速綜合加工機................................59
3.10 OLYMPUS STM5-BDZ工具顯微鏡量測儀................60
第四章 端銑刀最佳化設計模式建構........................61
4.1 FEM高速切削模式建構.............................62
4.2 有限元素法分析驗證..............................66
4.3 高速切削性能分析................................67
4.4 端銑刀最佳化設計................................71
4.4.1 參數設計........................................72
4.4.2 模擬結果........................................73
4.4.3 多重品質分析....................................75
4.4.4 變異數分析......................................78
第五章 驗證實驗規劃....................................79
5.1 有效rake angle實驗分析..........................79
5.2 結果與討論......................................82
5.3 最佳化刀具設計與研磨............................83
5.3.1 圓鼻端銑刀之設計................................83
5.3.2 研磨圓鼻端銑刀具與刀具幾何角度檢測..............84
5.4 驗證實驗........................................85
5.4.1 高速切削加工實驗................................86
5.4.2 數據分析與討論..................................86
第六章 結論與未來展望..................................88
6.1 結論............................................88
6.2 未來展望........................................89
參考文獻 ................................................91
附錄A ................................................95

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