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研究生:吳哲誠
研究生(外文):Wu-Jhe Cheng 
論文名稱:超音波振動系統之分析與工具設計研究
論文名稱(外文):Analysis and Tool Design for Rotary Ultrasonic
指導教授:郭桂林
口試委員:曹中丞蔡宏營
口試日期:2007-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:車輛工程系所
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:超音波銑削工具設計
外文關鍵詞:UltrasonicMillingTool Design
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超音波應用在材料移除加工方面大多是對於硬脆材料的縱向加工,這是由於振動子所產生的縱向振動能量能夠最直接的透過工具,利用磨粒來對工件進行材料的移除,但若要進行銑削加工,縱向振動能量勢必要轉換成側向(橫向)振動才能符合銑削加工所需的水平切削力。
本研究之目的乃利用超音波之側向變換理論,搭配有限元素法來設計銑削工具,期望能夠達到最佳之加工效率。此外將對現有之振動系統加以改變,以期許在相同條件下,即同樣之壓電陶瓷,能夠發揮出最大功效。
Application on material remove of ultrasonic is mostly processing vertically to brittle material, this is because vertical vibration energy can direct passing tool to utilize grit to move the material on the workpiece. If want to mill workpiece, vertical vibration energy certainly must be changed into a side direction (horizontal) vibration and then the vibration energy will to conform to processing need.
The purpose of this research is to utilize the ultrasonic energy theory collocate Finite Element Method (FEM) for tool design of milling. Hope that can reach the best processing efficiency. Additionally, we will change the existing vibration system in order to expect under the same condition to bring the greastest efficiency.
摘要 i
ABSTRACT 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 文獻回顧 4
1.2.1. 超音波加工之起源 4
1.2.2. 有限元素法之應用 5
1.3 研究目的 6
1.4 研究內容 7
第二章 研究方法與進行步驟 8
2.1 模擬流程 8
2.1.1. 實體模型建立 9
2.1.2 模態分析 11
2.1.2.1. 觀察趨勢與效能 11
2.1.2.2. 評估有無需要進行簡諧分析 11
2.1.3. 簡諧分析 12
2.2 有限元素分析設定 13
2.2.1. 元素選用 13
2.2.2. 材料參數設定 14
2.2.3. 元素分割設定 21
2.2.4. 邊界條件輸入 22
2.2.5. 材料阻尼設定 23
2.3 輔助模擬分析軟體簡介 27
2.3.1. 3D繪圖軟體介紹 27
2.3.2. 有限元素分析軟體介紹 27
第三章 振動系統設計與分析 28
3.1 振動子設計 28
3.1.1. 材料選用 30
3.1.2. 幾何外型、尺寸改善 30
3.2 銑削工具設計 32
3.2.1. 振動變換理論 32
3.2.2. 工具外型設計 34
3.3 振幅放大桿設計 37
3.3.1. 設計理論 38
3.3.2 分析及改善 41
3.3.2.1. 放大桿分析 42
3.3.2.2. 放大桿改善 44
3.3.3. 放大桿應用 44
3.4 觀察振動系統分析結果 45
3.4.1. 超音波傳遞效能 45
3.4.2. 應力分佈與破壞評估 45
第四章 模擬結果與分析 47
4.1 銑削工具模擬結果 47
4.2 放大桿模擬結果 49
第五章 實驗參數與規劃 58
5.1 實驗設備 58
5.2 參數規劃 61
5.3 實驗規劃 62
5.4 實驗結果觀察與討論 64
第六章 結論與建議 70
6.1 結論 70
6.2 未來研究建議 71
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