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研究生:林文鋒
研究生(外文):Wen-Feng Lin
論文名稱:田口法應用於SUS304系不�袗�切削條件之參數設計
論文名稱(外文):The Application of Taguchi's Method on the Pararmeter Design of Cutting Condition in SUS 304 Stainless Steel Machining
指導教授:周昭宇周昭宇引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:工業工程與管理研究所碩士班
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:49
中文關鍵詞:田口法直交表CBN表面粗糙度不�袗�
外文關鍵詞:Taguchi methodorthogonal arraysurface roughnessCBNstainless steel
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摘 要

本文首先應用田口品質實驗設計直交表法進行,期以較少實驗組數獲取選擇實驗控制因子,分別是切削速度、進給量、切削深度及刀鼻半徑等與使用CBN(立方晶氮化硼)精車刀及對產業界常用JIS SUS 304系不�袗�進行精密切削性實驗,分別得到良好工件之加工表面粗糙度之最佳切削參數條件,並取代研磨設備及磨削工作,簡化生產製造程序、縮短加工時間、提高生產品質與效率,降低生產成本之目標。
再以田口實驗設計法之實驗參數及對於車削工件之表面粗糙度進行望小特性之S/N比評估分析,以獲得表面粗糙度品質指標最佳切削參數條件,提供產官學生產、研究與教學之參考。
經本研究之實驗結果,量測其最佳表面粗糙度的範圍為Ra 0.070~0.333μm,使用平均數分析及控制因子對品質特性回應圖與回應表,求得最佳切削參數條件為A2 B3 C2 D2,其參數值A2:切削速度300m/min,B3:進給量0.06mm/rev,C2:切削深度0.15mm,D2:刀鼻半徑0.8mm,分析得知進給量為影響S/N雜信比及表面粗糙度之最重要因子,其次為切削深度、切削速度、刀鼻半徑也會影響。
關鍵字:表面粗糙度 田口法 直交表 不�袗� CBN
ABSTRACT
In order to reduce the number of experiments, an orthogonal array from the Taguchi′s experimental method will be utilized to design the sets of cutting conditions such as cutting velocity, feed rate, depth of cut and nose radius of the tool. Based on the proposed methodology, good machined surface roughness and set of optimum cutting condition can be obtained through the machining experiment by CBN tool and JIS SUS 304 series stainless steel. As a result, the subsequent grinding process may be neglected, the procedure for manufacturing production can be simplified and the machining time for the components can be reduced.
Experiment error and variance analysis for the minimum expected character of S/N ratio are assessed by the robust design of Taguchi′s experimental method, the good quality index of surface roughness and the optimum parameter of cutting conditions can be acquired and also can be extended to the academic, industrial and government units for the reference of teaching, research and production.
The results show that the range of surface roughness is within Ra 0.070~0.333μm, the optimum cutting conditions sets are A2, B3, C2 and D2 through the averaging analysis and control factor for quality characteristic response graph and table. Where the parameter for A2 set the cutting velocity is 300m/min, for B3 set the feed rate is 0.06mm/rev, for C2 set the depth of cut is 0.15mm and for D2 set nose radius is 0.8mm. Furthermore, the feed rate is the most important control factor dominates the S/N signal to noise ratio.
Keywords: surface roughness, Taguchi method, orthogonal array, stainless steel, CBN
目 錄
中文摘要………………………………………………………………………………I
英文摘要……………………………………………………………………………II
誌謝…………………………………………………………………………………III
目錄…………………………………………………………………………………IV
圖目錄……………………………………………………………………………VI
表目錄………………………………………………………………………………VII
符號說明……………………………………………………………………………VIII
第一章 緒論…………………………………………………………………………1
1.1研究動機…………………………………………………………………………1
1.2研究目的…………………………………………………………………………1
1.3研究範圍及限制…………………………………………………………………2
1.4研究方法與流程…………………………………………………………………2
第二章 文獻探討……………………………………………………………………4
2.1切削的定義………………………………………………………………………4
2.2精密車削理論……………………………………………………………………4
2.2.1精密切削速度…………………………………………………………………4
2.2.2精密切削深度…………………………………………………………………6
2.2.3精密進給量……………………………………………………………………6
2.2.4精密刀鼻半徑…………………………………………………………………7
2.2.5精密加工………………………………………………………………………9
2.3表面粗糙度之定義………………………………………………………………9
第三章 田口實驗計劃法……………………………………………………………13
3.1前言………………………………………………………………………………13
3.2全因子實驗法……………………………………………………………………14
3.3田口法原理………………………………………………………………………15
3.4望小特性的損失函數……………………………………………………………15
3.5田口直交表………………………………………………………………………16
3.6定義設計變數及水準表…………………………………………………………18
3.7平均數分析………………………………………………………………………18
3.8田口方法之應用…………………………………………………………………19
第四章 車削實驗程序………………………………………………………………20
4.1實驗設備………………………………………………………………………20
4.1.1 CNC高速精密車床…………………………………………………………20
4.1.2 數值控制工具機的特性………………………………………………………20
4.1.3 表面粗糙度儀…………………………………………………………………22
4.2實驗刀具與材料…………………………………………………………………23
4.2.1 立方晶氮化硼(CBN)車刀……………………………………………………23
4.2.2 SUS304系不�袗�材料………………………………………………………24
4.3車削實驗條件……………………………………………………………………26
4.3.1 控制因子水準選取與配置……………………………………………………26
4.3.2 直交表選取與製作……………………………………………………………27
4.3.3 執行實驗………………………………………………………………………27
4.4實驗步驟…………………………………………………………………………28
第五章 實驗結果與分析……………………………………………………………29
5.1表面粗糙度量測結果……………………………………………………………29
5.2計算各次實驗的S/N比…………………………………………………………30
5.3求實驗控制因素水準之S/N比回應表…………………………………………30
5.4 車削實驗之因子S/N比回應圖…………………………………………………30
5.5找出穩健切削條件參數設計……………………………………………………31
第六章 結論與建議…………………………………………………………………32
6.1結論………………………………………………………………………………32
6.2建議………………………………………………………………………………32
參考文獻……………………………………………………………………………33
附錄一 表面粗糙度表………………………………………………………………35
附錄二 CNC數值控制車床程式設計……………………………………………36
作者簡介……………………………………………………………………………38







圖 目 錄
圖 1-1 影響加工表面粗糙度之控制因子…………………………………………2
圖 1-2 實驗流程圖…………………………………………………………………3
圖 2-1 加工方法不同時之切削難易度……………………………………………4
圖2-2 切削速度與表面粗糙度之關係……………………………………………5
圖2-3 切削深度與表面粗糙度之關係……………………………………………6
圖2-4 進給量與表面粗糙度之關係………………………………………………7
圖2-5 理想表面粗糙度與刀鼻及進給之關係……………………………………8
圖2-6 刀鼻半徑與表面粗糙度之關係……………………………………………9
圖 2-7 表面輪廓包含了粗糙度曲線與波浪起伏的曲線………………………10
圖 2-8 中心線平均粗糙度之測量長度 ……………………………………11
圖 2-9 測量長度範圍內之中心線平均粗糙度值Ra的近似……………………11
圖 2-10 最大高度粗糙度…………………………………………………12
圖2-11 十點平均粗糙度………………………………………………………12
圖 3-1 製造系統圖………………………………………………………………13
圖 3-2 望小特性之損失函數………………………………………………………16
圖 3-3 田口式直交表實驗因子回應圖…………………………………………18
圖4-1 數值控制工具機應用流程………………………………………………•20
圖 4-2 SJ-20 CNC高速精密車床(勝傑提供)……………………………………22
圖 4-3 KOSAKA SE-3500表面粗糙度儀(三朋儀器提供) …………………23
圖 4-4 立方晶氮化硼(CBN)車刀(三菱)…………………………………………23
圖 4-5 車削實驗……………………………………………………………………28
圖 5-1 車削實驗之因子S/N比回應圖……………………………………30
圖 5-2 各切削控制因子之貢獻率…………………………………………………32








表 目 錄
表3-1 直交表………………………………………………………………17
表 3-2 田口式直交表實驗計劃與數據…………………………………………17
表 3-3 田口式直交表實驗因子回應表…………………………………………17
表 4-1 SJ-20 CNC高速精密車床機構性能及規格……………………………22
表 4-2 不�袗�材料的機械性質及物理性質……………………………………26
表 4-3 不�袗�材料化學成份……………………………………………………26
表 4-4 實驗控制因子與水準表…………………………………………………27
表 4-5 直交表及因子配置………………………………………………27
表 5-1 表面粗糙度值( )實驗結果……………………………………………30
表 5-2 計算各次實驗的S/N比…………………………………………………30
表 5-3 求實驗控制因素水準之S/N比回應表…………………………………30
表 5-4 不同的切削因子,在車削SUS304不�袗�材料時之變異數分析表………32
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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