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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:簡志賢
論文名稱:模具鋼微潤滑切削技術研究
論文名稱(外文):Minimum Quantity Lubricant Cutting of Tool Steel P20
指導教授:吳政憲吳政憲引用關係
指導教授(外文):CHENG-HSIEN WU
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械工程研究所碩士在職專班
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:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:微潤滑切削高速銑削綠色切削
外文關鍵詞:minimal quantitiesof lubricantgreen machininghigh speed millinggreen cutting technology
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中文摘要
  切削加工在生產製造的過程扮演相當重要的角色,切削液對環境所造成的汙染在環保與健康漸受重視的今日已成為相關業者不得不面對的課題。對此,工業先進國家已投入一段時間的研究,但國內至今仍少有相關的研究發表。
  本文從減低切削液用量的觀點出發,企圖以實切的方式驗證微潤滑切削的可行性,使國內加工廠能據以實施,進而使國內切削液的減量使用成為可能。研究過程選擇P20塑膠模具鋼的高速銑切作為研究載具。研究結果,發現微潤滑銑削確實有其效果,與乾切削、大量切削液比較起來具有更小的刀尖磨耗。除此之外,本文的實驗與分析步驟也構成了一套實驗方法,對於尚未有實切數據的工件材質,可根據本文所提出的步驟進行實切實驗,逐漸累積加工生產所需的切削條件資料庫。
ABSTRACT
Machining with cutting tools is an important manufacturing technology. Pollution arising from cutting fluid is more and more important an issue which manufacturers are forced to face nowadays. Well developed countries have many researches regarding this issue. On the other hand, there are still very few researches dealing with this field in taiwan.
This dissertation investigates minimum quantity lubricant (mql) experimentally with the intention of offering taiwan factories a possible option in reducing the amount of cutting fluid. The result of p20 steel cutting shows that mql is superior in tool wear than both flooding and dry machining. Furthermore, the method in the experiment offers a systematic approach for the evaluation of mql cutting for different work piece materials, which could be used as a guide-line for taiwan factories to build up their own mql cutting conditions.
目錄
封面內頁
簽名頁
授權書............................................ iii
中文摘要.......................................... v
英文摘要 ......................................... vi
誌謝.............................................. vii
目錄.............................................. viii
圖目錄............................................ xi
附錄.............................................. xvi
第一章 緒論
1.1 前言 ......................................... 1
1.2 研究動機與方向 ................................ 2
1.3 論文架構...................................... 4
第二章 國內外有關本問題的研究情況
2.1 綠色切削技術.................................. 5
2.2 微潤滑切削加工系統............................ 6
2.3 切削油的選用.................................. 8
2.4 金屬切削原理及應用............................ 8
2.5 切削刀具之選用................................ 11
2.6 微潤滑切削技術 ................................ 14
第三章 研究方法與進行步驟
3.1 確定研究範圍與簡化實驗條件.................... 18
3.2 選擇評估參數.................................. 20
3.3 實驗條件規劃.................................. 22
3.4 實驗設備...................................... 26
3.5 實驗設備的架設................................ 32
第四章 不同切削潤滑介質研究成果分析
4.1 不同切削潤滑介質下的刀具磨耗研究 ............. 34
4.2 不同切削潤滑介質下的刀具切削長度與切削力
的研究....................................... 42
4.3 不同切削潤滑介質下的刀具磨耗與切削力
的研究....................................... 58
4.4 不同切削潤滑介質下的工件表面粗度的研究....... 61
4.5 不同切削潤滑介質下工件溫度的研究 ............ 65
4.6 本章小結..................................... 66
4.7 本章結論..................................... 67
第五章 微潤滑切削方式下各因素的探討
5.1 微潤滑切削方式下油量改變因素的探討........... 68
5.2 微潤滑切削方式下噴嘴與刀尖距離改變因素
的探討....................................... 68
5.3 微潤滑切削方式下改變轉速及進給因素改變的
探討.................................... .... 69
5.4 微潤滑切削方式下工件材質因素改變的探討....... 71
5.5 本章小結..................................... 71
5.6 本章結論..................................... 72
第六章 結論與展望
6.1 總結......................................... 73
6.2 展望......................................... 74
參考文獻......................................... 75
圖目錄
圖2.1 切削過程中主要存在著三種變形區 .............. 9
圖2.2 油霧進入工作區示意圖........................ 10
圖2.3 油霧水滴與水蒸發後之油粒.................... 10
圖2.4 被覆層材質對凹陷磨耗中心的影響.............. 14
圖2.5 被覆層材質對刀面熱傳遞的影響................ 14
圖3.1 切削工件形狀................................ 19
圖3.2 銑削刀具路徑示意圖.......................... 19
圖3.3 刀具磨耗區域示意圖.......................... 21
圖3.4 刀腹磨耗量示意圖............................ 22
圖3.5 標準尺規.................................... 22
圖3.6 微潤滑噴嘴.................................. 25
圖3.7 切削油Bluebe #1............................. 25
圖3.8 臥式高速切削中心機.......................... 26
圖3.9 微潤滑切削液供應系統示意圖.................. 28
圖3.10 OLYMPUS PM-C4X5-3高倍率光學顯微鏡.......... 29
圖3.11 桌上型表面粗度計........................... 30
圖3.12 接觸式溫度計............................... 30
圖3.13 動態訊號分析儀............................. 31
圖3.14 微潤滑銑削測試系統架構..................... 32
圖3.15 實際切削狀況圖............................. 33
圖4.1 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削20m長後之刀腹磨耗圖................... 36
圖4.2 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削60m長後之刀腹磨耗圖................... 36
圖4.3 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削100m長後之刀腹磨耗圖.................. 36
圖4.4 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削140m長後之刀腹磨耗圖.................. 37
圖4.5 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削180m長後之刀腹磨耗圖.................. 37
圖4.6 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削220m長後之刀腹磨耗圖.................. 37
圖4.7 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削260m長後之刀腹磨耗圖.................. 38
圖4.8 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削300m長後之刀腹磨耗圖.................. 38
圖4.9 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
經切削340m長後之刀腹磨耗圖.................. 38
圖4.10 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度與刀腹磨耗圖關係圖................. 39
圖4.11 不同切削潤滑方式切削長度與刀腹磨耗圖
關係圖.......................... .......... 41
圖4.12 不同切削潤滑方式切削長度與刀腹磨耗圖
關係圖(不含大量切削液).......... .......... 41
圖4.13 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度20 m時的切削力圖................... 43
圖4.14 潤滑切削(lubricant)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度60 m時的切削力圖................... 44
圖4.15 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度100 m時的切削力圖.................. 45
圖4.16 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度140 m時的切削力圖.................. 46
圖4.17 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度180 m時的切削力圖.................. 47
圖4.18 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度220 m時的切削力圖.................. 48
圖4.19 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度260 m時的切削力圖.................. 49
圖4.20 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
切削長度300 m時的切削力圖.................. 50
圖4.21 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm
削長度340 m時的切削力圖.................... 51
圖4.22 微潤滑切削(6cc/hr) 噴嘴與刀尖距離
100 mm切削長度與切削力關係圖............... 55
圖4.23 不同切削潤滑方式切削長度與切削力
關係圖..................................... 57
圖4.24 各種不同切削油劑切削方式下的切削力與
刀具刀腹磨耗關係圖......................... 58
圖4.25 各種切削油劑切削力與刀腹磨耗經線性
回歸方程式所得關係圖....................... 60
圖4.26 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離
100mm切削長度340 m長後之工件表面圖
(表面粗度SRa 1.21μm) ....................... 61
圖4.27潤滑切削(12cc/hr)噴嘴與刀尖距離
100 mm切削長度340m長後之工件表面圖
(表面粗度SRa 1.051μm)....................... 61
圖4.28 潤滑切削(24cc/hr)噴嘴與刀尖距離
100 mm切削長度340 m長後之工件表面圖
(表面粗度SRa 1.01μm)...................... 62
圖4.29 3.5kg/cm2高壓乾空氣噴嘴與刀尖距離
100 mm經切削340m長後之工件表面圖
(表面粗度SRa 1.48μm)...................... 62
圖4.30 未供給任何切削液經切削340m後之工件表面圖
(表面粗度SRa 2.55μm)..................... 62
圖4.31 大量切削液(亞拉切削油40 l/min) 經切削340 m長
後之工件表面圖(表面粗度SRa 1.63μm)......... 62
圖4.32 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm切削長度
340 m長後之工件表面圖(表面粗度SRa 0.89μm)
工件材質NAK80.............................. 63
圖4.33 潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100 mm切削長度
340 m長後之工件表面圖(表面粗度SRa 0.86μm)
工件材質S45C............................... 63
圖4.34 各切削潤滑方式與面粗度的關係圖............. 64
圖4.35 各切削潤滑方式經切削長度340m後工件表面溫度
與室溫差比較圖............................. 65
圖5.1 微潤滑切削噴嘴與刀尖距離之刀腹磨耗關係圖..... 69
圖5.2 微潤滑切削進給與轉速變化之刀腹磨耗關係圖..... 70
圖5.3 微潤滑切削進給與轉速變化與溫度關係圖......... 70
圖5.4 工件材質改變之刀腹磨耗關係................... 71
表目錄
表4.1 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100mm切削
長度與刀腹磨耗關係資料表..................... 39
表4.2 各種切削油劑切削長度刀腹磨耗圖關係資料表..... 40
表4.3 微潤滑切削(6cc/hr) 噴嘴與刀尖距離100mm切削
長度與切削力關係資料表....................... 52
表4.4 微潤滑切削(6cc/hr) 噴嘴與刀尖距離100mm切削
長度與切削力關係資料表....................... 55
表4.5 不同切削潤滑方式切削長度與切削力關係表....... 56
表4.6 各種切削油劑切削力與刀腹磨耗經線性回歸方程式
所得關係資料表.............................. 59
表4.7 各種切削油劑切削長340m後工件表面粗糙度
資料表..................................... 63
附錄
附錄1. 微潤滑切削(6cc/hr)噴嘴與刀尖距離100mm切削
長度340m長後之工件表面粗度量測資料......... 77
附錄2. 微潤滑切削(12cc/hr)噴嘴與刀尖距離100mm切削
長度340m長後之工件表面粗度量測資料......... 78
附錄3. 微潤滑切削(24cc/hr)噴嘴與刀尖距離100mm切削
長度340m長後之工件表面粗度量測資料......... 79
附錄4. 3.5kg/cm2高壓乾空氣噴嘴與刀尖距離100 mm經
切削340m長後之工件件表面量測資料........... 80
附錄5. 未供給任何切削液經切削340m後之工件表面
量測資料................................... 81
附錄6. 大量切削液(亞拉切削油40 l/min) 經切削340m
長後之工件表面量測資料..................... 82
附錄7. 微潤滑切削(6cc/hr) 噴嘴與刀尖距離100mm切削
340m長後之工件表面量測資料工件材質NAK80..... 83
附錄8. 微潤滑切削(6cc/hr) 噴嘴與刀尖距離100mm切削
340m長後之工件表面量測資料工件材S45C........ 84
參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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