跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.236.50.201) 您好!臺灣時間:2021/08/06 08:12
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:黃玉龍
研究生(外文):Yu-Long Huang
論文名稱:微放電加工於微米圓盤刀具之製作及應用
論文名稱(外文):The Manufacture of microdisk tool by EDM and the Application of microdisk tool
指導教授:郭佳儱郭佳儱引用關係
指導教授(外文):Chia-Lung Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:176
中文關鍵詞:微刀具生醫探針微研削微銑削
外文關鍵詞:Micro-toolStopping pinMicro-millingMicro-grinding
相關次數:
  • 被引用被引用:7
  • 點閱點閱:278
  • 評分評分:
  • 下載下載:51
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本篇論文研究分為製作微米圓盤刀具的製程與應用於生醫探針之研發兩大主題。刀具的製作採用WEDG(Wire Electrical Discharge Grinding)微放電加工製程和兩圓盤相互錯位方式,製作出微研削與銑削兩款圓盤刀具,並且可輕易控制微圓盤銑刀之刀刃角度。目前成功完成直徑1.9㎜、前端寬度8-15μm之多片微研削與微銑削圓盤刀具(48個切齒、刀刃90及45度)兩種,實際對鋁材進行精微機械式加工,倘若將刀具直徑放大和增加齒數數目,並且再配合高速主軸的高轉速藉以增加其切線速度,此時將可大大增加材料移除率及表面性狀;另外,成功研發製作出十字、多片式圓盤兩款生醫探針,兩大重要微結構分為液體儲槽(十字穿槽、多片圓盤)與微引流道(一階、二階)兩者,微米刀具應用於前圓錐鼻端及針尖端面微引流道之加工,其幾何尺寸為上寬25-30 μm、下寬10-15 μm、深度20 μm和長度2.5 mm之微溝槽,探針進行實驗室初步點滴測試,十字探針一次可得400點以上,而二階多片圓盤探針亦可得點滴數在100至140點,點滴直徑變化為20-50μm。
This paper was divided into two parts:the process of manufacturing micro-tool and the application of inventing stopping pin. The make of the tool adopted WEDG (Wire Electrical Discharge Grinding) and used the way of shifting two disks. Therefore, it can easily control the angle of the knife of micro-milling tool. Now, micro-grinding and micro-milling tool (forty-eight teeth, knife of ninety and forty-five) have been successfully finished. The diameter of micro-grinding and micro-milling are 1.9mm and the width of them 8~15µm. Using micro-tool to machine Al. If enlarging the diameter of the knife, increasing the numbers of teeth, and cooperating with high spin which can increase the speed of tangent, the removal of materials and surface quality can be raised largely. Besides, cross and the pin of multi-disk have been successfully make. The micro-structure of these pins can be divided into liquid tank (the pin of cross and the pin of multi-disks) and micro-slit (one step and two step). Micro-tool has been applied in machining micro-slit of the pin. The upper width of micro-tank is 25~30µm, the lower width of it is 10~15µm, the depth of it is 20µm, and the length of it is 2.5mm. These pins proceeded the test in lab:the cross of the pin got above 400 dots once and the pin of multi-disks got 100~140 dots. The diameter of these dots is 20~50µm.
目 錄

中文摘要……………………………………………………………………………… i
英文摘要……………………………………………………………………………… ii
誌謝…………………………………………………………………………………… iii
目錄…………………………………………………………………………………… iv
表目錄………………………………………………………………………………… viii
圖目錄………………………………………………………………………………… ix

一、緒論………………………………………………………………………………1
1.1 研究背景……………………………………………………………………1
1.2 文獻回顧…………………………………………………………………………1
1.2.1 離子束製程………………………………………………………………1
1.2.2 微放電製程………………………………………………………………6
1.2.3 微研磨製程………………………………………………………………11
1.2.4 其他製程…………………………………………………………………14
1.2.5 結論………………………………………………………………………15
二、研究動機與目標…………………………………………………………………16
2.1 微米圓盤刀具……………………………………………………………………16
2.1.1 市場分析…………………………………………………………………16
2.1.2 研究動機…………………………………………………………………16
2.1.3 預期目標…………………………………………………………………18
2.2 生醫探針…………………………………………………………………………18
2.2.1 市場分析…………………………………………………………………18
2.2.2 研究動機…………………………………………………………………18
2.2.3 預期目標…………………………………………………………………19
三、實驗儀器…………………………………………………………………………21
3.1 設備魚骨圖…………………………………………………………………21
3.2 機具設備…………………………………………………………………………21
3.2.1 機械機具……………………………………………………………………21
3.2.1.1 大型放電加工機…………………………………………………… 21
3.2.1.2 立式微放電加工機………………………………………………… 23
3.2.1.3 WEDG機構…………………………………………………………… 25
3.2.2 綜合加工治具…………………………………………………………27
3.2.2.1 刀具反轉機構………………………………………………… 28
3.2.2.2 高速主軸切削機構…………………………………………… 30
3.2.2.3 二維旋轉分度平台機構……………………………………… 36
3.2.3 其他機具設備…………………………………………………………38
3.3 檢測設備…………………………………………………………………………38
四、微米圓盤刀具製作………………………………………………………………40
4.1 前言…………………………………………………………………………40
4.2 製作工法…………………………………………………………………………40
4.2.1 放電原理……………………………………………………………………40
4.2.2 放電迴路……………………………………………………………………42
4.2.3 放電特性……………………………………………………………………43
4.3 實驗設備…………………………………………………………………………45
4.4 規劃製程…………………………………………………………………………45
4.4.1 因子魚骨圖…………………………………………………………………45
4.4.2 製程流程圖…………………………………………………………………46
4.5 加工製程…………………………………………………………………………47
4.5.1 小直徑微圓盤刀具…………………………………………………………47
4.5.1.1 微圓盤製作………………………………………………………… 47
4.5.1.1.1 WEDG製程…………………………………………………… 47
4.5.1.1.1.1 單片微圓盤刀具……………………………………47
4.5.1.1.1.2 多片微圓盤刀具……………………………………49
4.5.1.1.1.3 柱狀微刀具…………………………………………53
4.5.1.1.2 塊狀電極反轉製程………………………………………… 54
4.5.1.1.2.1 製程規劃……………………………………………54
4.5.1.1.2.2 反轉加工……………………………………………59
4.5.1.1.2.2.1 立式微放電加工機……………………… 59
4.5.1.1.2.2.2 大型放電加工機………………………… 60
4.5.1.2 微齒製作…………………………………………………………… 66
4.5.1.2.1固定刀刃角度…………………………………………………66
4.5.1.2.2可調刀刃角度…………………………………………………67
4.5.1.3 結果分析…………………………………………………………… 70
4.5.2大直徑微圓盤刀具………………………………………………………… 71
4.5.2.1 微圓盤製作………………………………………………………… 71
4.5.2.1.1 素材修整偏心……………………………………………… 71
4.5.2.2 結果與分析………………………………………………………… 72
五、機械式精微加工…………………………………………………………………73
5.1 前言………………………………………………………………………………73
5.2 實驗設備…………………………………………………………………………73
5.3 規劃製程…………………………………………………………………………73
5.4 精微機械加工……………………………………………………………………74
5.4.1 單片微米圓盤刀具…………………………………………………………74
5.4.1.1 鋁材…………………………………………………………………76
5.4.1.2 玻璃…………………………………………………………………79
5.4.2 柱狀研磨棒…………………………………………………………………83
5.4.3 多片微米圓盤刀具…………………………………………………………86
5.5 結論與分析………………………………………………………………………89
六、應用實例…………………………………………………………………………90
6.1 前言………………………………………………………………………………90
6.2 實驗設備…………………………………………………………………………90
6.3 規劃製程…………………………………………………………………………91
6.3.1 因子魚骨圖……………………………………………………………………91
6.3.2 製程流程圖……………………………………………………………………92
6.4 機能設計…………………………………………………………………………94
6.4.1 因子魚骨圖……………………………………………………………………94
6.4.2 針體……………………………………………………………………………95
6.4.3 液體儲槽………………………………………………………………………95
6.4.4 微引流道………………………………………………………………………96
6.4.5 實驗標的………………………………………………………………………99
6.5 加工製程…………………………………………………………………………100
6.5.1 因子魚骨圖……………………………………………………………………100
6.5.2 針體……………………………………………………………………………101
6.5.3 液體儲槽………………………………………………………………………102
6.5.3.1 十字儲槽………………………………………………………………103
6.5.3.2 多片式圓盤儲槽………………………………………………………107
6.5.4 微引流道………………………………………………………………………110
6.5.4.1 一階微引流道…………………………………………………………110
6.5.4.1.1 十字探針……………………………………………………110
6.5.4.1.2 多片式圓盤探針……………………………………………120
6.5.4.2 二階微引流道…………………………………………………………124
6.5.4.2.1 二階微圓盤刀具研削加工製程……………………………124
6.5.4.2.2 複合式加工製程……………………………………………128
6.5.5 結果與分析……………………………………………………………………139
6.5.5.1 液體儲槽………………………………………………………………140
6.5.5.2 微引流道………………………………………………………………141
6.6 點滴測試…………………………………………………………………………142
6.6.1 因子魚骨圖……………………………………………………………………142
6.6.2 實驗室點滴測試………………………………………………………………143
6.6.2.1 測試製程規劃…………………………………………………………143
6.6.2.2 十字探針………………………………………………………………150
6.6.2.2.1 鋁質………………………………………………………… 150
6.6.2.2.2 不繡鋼材質………………………………………………… 156
6.6.2.3 多片式圓盤探針………………………………………………………160
6.6.2.3.1 一階微溝…………………………………………………… 160
6.6.2.3.2 二階微溝…………………………………………………… 164
6.6.2.4 結果與分析……………………………………………………………165
6.6.3 中研院點滴測試………………………………………………………………166
6.6.3.1 十字探針………………………………………………………………166
6.6.3.2 結果與分析……………………………………………………………167
6.7 結論…………………………………………………………………………168
七、結論與未來展望…………………………………………………………………171
7.1 結論…………………………………………………………………………171
7.1.1 微米圓盤刀具…………………………………………………………171
7.1.2 機械式精微加工………………………………………………………171
7.1.3 生醫探針………………………………………………………………172
7.2 未來展望……………………………………………………………………172
7.2.1 微米圓盤刀具…………………………………………………………172
7.2.2 機械式精微加工………………………………………………………172
7.2.3 生醫探針………………………………………………………………173
參考文獻………………………………………………………………………………174
自傳……………………………………………………………………………………176
1. D.P.Adams, M.J.Vasile, A.S.M.Krishnan, 2000,“Microgrooving and microthreading tools for fabricating curvilinear features ”, Precision Engineering, vol.24, pp.347-356.
2. David.P.Adams, Michael.J.Vasile, Gilbert Benavides, Ann N.Campbell , 2001, “Micromilling of metal alloys with focused ion beam-fabricated tools ”, Precision Engineering, vol.25, pp.107-113.
3. Y.N.Picard, D.P.Adams, M.J.Vasile, M.B.Ritchey , 2003 , “Focused ion beam-shaped microtools for ultra-precision machining of cylindrical component ”, Precision Engineering, vol.27, pp.59-69.
4. 姚建成,2001,微小刀具的開發與切削行為之研究,國立雲林科技大學,碩士論文。
5. T.Masuzawa, M.Fujino and K.Kobayashi, 1985, “Wire Electro-Discharge Grinding for Micro-Machining”, Annals of the CIRP, Vol.34, No.1, pp.431-434.
6. Kai Egashira, Katsumi Mizutani, 2002, “Micro-drilling of monocrystalline silicon using a cutting tool ”, Precision Engineering, vol.26,pp.263-268.
7. 江頭 快, 水谷勝己,2003,“放電加工成形された極小径ボールエンドミルによる切削加工”,精密工學会誌, Vol.69,No.10, pp.1449-1453。
8. Chia-Lung Kuo, Jing-Dae Huang , 2002, “Fabrication of series-pattern micro multidisk and its application to cut microslit with width as low 10µm ”, IEEE/ASME International Conference on Advanced Manufacturing Technologies and Eduction, vol.27, pp.154-156.
9. Th. Schaller, L. Bohn, J. Mayer, K. Schubert, 1999, “Microstructure Grooves With A Width of Less than 50μm Cut With Ground Metal Micro End Mills”, Precision Engineering, Vol.23, pp229-235.
10.宮川 治, ナツタポン.ソウスウイツツ, 竹內芳美, 河合知彥, 沢田 潔, 佐田登志夫,2001 ,“マイクロV溝を利用した微小部品の直接接合” ,精密工學会誌, Vol.67, No.2, pp.279-283。
11.沢田 潔, 河合知彥,2001, “ナノ形状の加工と計測” ,型技術, 第16卷,第12號, pp.24-35,11。
12.W.Y. Bao, 2000 ,“Modeling micro-edn-milling operations.Part 1:analytical cutting force model” ,Journal, Vol.40, p.2155-2173.
13.M. Rahman, 2001 ,“ Micro milling of pure copper” ,Journal, Vol.16, p.39-43.
14.J.Gabler, 2002. “Chemical vapour deposition diamond coated microtools for grinding, milling and drilling” ,Diamond and Related Materials, Vol. 9, p921-924.
15.黃素貞,2002,「液晶顯示器」,科學發展,Vol.349, p.30-37。
16.金美敬,「剖析LTPS-TFTLCD未來展望四大趨勢」,IT IS產業評析,http://www.itis.org.tw/,92年12月02日。
17.梁素真,「決戰20吋以上的LCD TV產品發展分析」,IT IS產業評析,http://www.itis.org.tw/,92年11月18日。
18.陳佩君,「LCD TV市場發展概況」,寶來普泰投顧產業經濟,http://e.polaris.com.tw/,92年12月11日。
19.經濟部,2002,“化合物晶圓切割技術研討會”,科技專案,pp3-18。
20.T.H.Chuang , 2002 ,“Forming and Bonding Microchannels for the Manufacture of IC Chip Heat Dissipators” ,Materials Science and Engineering, Vol. 34, No.2,p73-78.
21.傅春能,2003,“非球面加工技術的最新動向”,機械工業雜誌,pp98-106。
22.郭獻南,2002,「微陣列生物晶片打點機」,機械月刊,Vol.28,No.12,p44-51。
23.http://www.arrayit.com/
24.http://www.vp-scientific.com/index.htm
25.http://www.pointtech.com/index.htm
26.游志翔、郭佳儱,2001,「生化探針之形狀及尺寸設計及點滴液體初步研究」,中工會。
27. E.J. Weller,1983,非傳統加工,張瑞慶譯,二版,高立圖書,台北。
28.王志勝,2002,鈦圓盤電極複合被覆之研究,國立雲林科技大學,碩士論文。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top