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研究生:張勝祥
研究生(外文):Sheng-Siang Chang
論文名稱:利用微細放電法加工絕緣陶瓷之研究
論文名稱(外文):A Study on Machining Insulating Ceramics with Micro-EDM
指導教授:陳國亮陳國亮引用關係
指導教授(外文):Gwo-Lianq Chern
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:表面粗糙度放電間隙碳化矽粉末放電加工線放電研磨
外文關鍵詞:WEDGsurface roughnesssilicon carbidePMEDMdischarge gap
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本研究利用線放電研磨技術加工碳化矽絕緣陶瓷,並探討在不同參數下之放電間隙、槽寬精度、面積加工速度及表面粗糙度之數值,以下將整個實驗分為三個階段進行,實驗初期進行線放電研磨機構之組裝及改良,並且完成黃銅線傳動速度實驗,實驗中期利用黃銅線傳動速度之最佳電壓參數進行放電間隙、槽寬精度、面積加工速度及表面粗糙度的實驗,並探討在不同參數對碳化矽絕緣陶瓷所產生之影響,實驗末期利用放電間隙最佳製程參數執行碳化矽絕緣陶瓷之微結構加工,並探討其加工可行性。由實驗結果得知,在8.5(V)可得到黃銅線最佳傳動速度並且利用此參數進行實驗,使用線放電研磨加工碳化矽絕緣陶瓷可在放電參數(脈寬 2μs/電流 0.5A/電容 0pF/濃度 0g/L)得到最佳放電間隙數值,添加粉末放電加工之加工效率在選擇適當粉末濃度(鋁粉 1g/L/石墨粉 1g/L)後可以大幅度的提升,但在粉末放電加工後之表面粗糙度呈現上升趨勢,在增加放電脈寬及放電電流後,表面粗糙度也呈現上升之趨勢,由實驗中得知碳化矽絕緣陶瓷之微結構是可在微放電加工之線放電研磨中成功地製作。
In this research, Wire Electrical Discharge Grinding (WEDG) technology was utilized to machine SiC insulating ceramics, and the values of discharge gap, dimensional accuracy of groove, machining velocity of area and surface roughness were also discussed under different parameters. The research was divided into three stages to be proceeded. The initial stage was to assemble and reform the WEDG mechanism, and then to carry out the experiments with varying transmitting velocities of brass wire. The middle stage was to conduct experiments of discharge gap, dimensional accuracy of groove, machining velocity of area and surface roughness by utilizing optimal voltage parameter in the initial stage, and to discuss the effect on SiC insulating ceramics under different parameters. The last stage was to perform experiments of machining micro structure of SiC insulating ceramics by utilizing the optimal parameters of discharge gap, and to discuss the feasibility of machining.

From the experimental results, the optimal voltage for best transmitting velocity of brass wire was 8.5V. The machining of SiC insulating ceramics with WEDG could be get carried out under the discharging parameters (Ton of 2μs / I of 0.5A / C of 0pF / Concentration of 0g/L) with minimum discharge gap. The machining efficiency of powder-mixed-EDM (PMEDM) could be highly increased by selecting proper concentration (Al : 1g/L / Gr : 1g/L) but PMEDM damaged the surface roughness. The increasing of pulse duration and current would also increase the surface roughness. To sum up, the micro structure of SiC insulating ceramics could be successfully manufactured by WEDG with micro-EDM.
中文摘要………………………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………………………II
誌謝…………………………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………………………IV
表目錄…………………………………………………………………………………VII
圖目錄………………………………………………………………………………VIII
第一章 緒論……………………………………………………………………………1
1.1 前言……………………………………………………………………1
1.2 文獻回顧…….…………………………………………………………3
1.2.1微放電加工…………………………………………………………3
1.2.2添加粉末之放電加工………………………………………………5
1.2.3運用輔助電極之放電加工…………………………………………6
1.3 研究動機及目的…………………………………………………………9
1.4 本文架構…………………………………………………………………9

第二章 理論與原理…………………………………………………………………11
2.1放電加工原理……………………………………………………………11
2.1.1 放電加工原理……………………………………………………11
2.1.2 放電加工迴路……………………………………………………15
2.1.3 放電加工能量計算………………………………………………17
2.2 輔助電極加工原理……………………………………………………18
2.3 線放電研磨加工原理……………………………………………………19
2.4 放電加工之放電間隙…………………………………………………20
2.5 表面粗糙度定義及表示法……………………………………………21
2.6 放電加工之加工速度……………………………………………………23

第三章 實驗設備…………………………………………………………………24
3.1 CNC四軸放電加工機介紹……………………………………………24
3.1.1主要驅動元件簡介...………………………………………………25
3.1.1.1主軸驅動裝置介紹…………………………………………25
3.1.1.2拉線馬達……………………………………………………26
3.1.1.3磁粉式制動器………………………………………………27
3.2 WEDG機構簡介及改良…………………………………………………28
3.2.1WEDG簡介…………………………………………………………28
3.2.2WEDG機構之元件改良製作及注意事項…………………………31
3.3 量測儀器及其他相關實驗設備之用途簡介……………………………33
3.3.1工具顯微鏡………………..………………………………………33
3.3.2非接觸三次元顯微量測設備………………………………………33
3.3.3掃描式電子顯微鏡…………………………………………………34
3.3.4電子天秤…………………………………………………………34
3.3.5立式四軸綜合加工中心機………………………………………35
3.3.6傳統車床……………………………………………………………35
3.3.7 CCD影像系統……………………………………………………36
3.3.8超音波洗淨機……………………………………………………36
3.4 實驗材料…………………………………………………………………37
3.4.1放電加工用電極線…………………………………………………37
3.4.2銅箔導電膠帶………………………………………………………38
3.4.3碳化矽絕緣陶瓷……………………………………………………39
3.4.4鋁粉和石墨粉………………………………………………………40

第四章 實驗規劃與步驟……………………………………………………………42
4.1 實驗規劃…………………………………………………………………42
4.2 WEDG機構之線電極傳動速度量測實驗………………………………44
4.3 放電間隙量測實驗………………….……………………………………44
4.3.1 添加鋁粉之碳化矽絕緣陶瓷放電間隙量測實驗………………44
4.3.2 添加石墨粉之碳化矽絕緣陶瓷放電間隙量測實驗……………46
4.4 槽寬精度量測實驗………………………………………………………47
4.4.1添加鋁粉之碳化矽絕緣陶瓷槽寬精度量測實驗…………………47
4.4.2添加石墨粉之碳化矽絕緣陶瓷槽寬精度量測實驗………………47
4.5 放電加工速度量測實驗…………………………………………………48
4.5.1 添加鋁粉之碳化矽絕緣陶瓷加工速度量測實驗………………48
4.5.2 添加石墨粉之碳化矽絕緣陶瓷加工速度量測實驗……………49
4.6 表面粗糙度量測實驗……………………………………………………50
4.6.1 添加鋁粉之碳化矽絕緣陶瓷表面粗糙度量測實驗……………50
4.6.2 添加石墨粉之碳化矽絕緣陶瓷面粗糙度量測實驗……………52
4.7 陶瓷微結構製作實驗……………………………………………………53
第五章 實驗結果與討論……………………………………………………………54
5.1 WEDG機構之線電極傳動速度量測結果………………………………54
5.2 添加鋁粉之放電間隙量及槽寬精度量測實驗結果……………………55
放電脈寬對放電間隙及槽寬精度影響之結果……………………55
5.3 添加鋁粉之面積加工速度影響之結果…………………………………59
5.3.1 放電脈寬對面積加工速度影響之結果…………………………59
5.3.2 放電電流對面積加工速度影響之結果…………………………62
5.3.3 鋁粉濃度對面積加工速度影響之結果…………………………63
5.4 添加鋁粉之表面粗糙度量測實驗結果…………………………………66
5.4.1 放電脈寬對表面粗糙度影響之結果……………………………66
5.4.2 放電電流對表面粗糙度影響之結果……………………………69
5.5 添加石墨粉之放電間隙量及槽寬精度量測實驗結果…………………71
放電脈寬對放電間隙及槽寬精度影響之結果……………………71
5.6 添加石墨粉之面積加工速度影響之結果………………………………74
5.6.1 放電脈寬對面積加工速度影響之結果…………………………74
5.6.2 放電電流對面積加工速度影響之結果…………………………76
5.6.3 石墨粉濃度對面積加工速度影響之結果………………………77
5.7 添加石墨粉之表面粗糙度量測實驗結果………………………………79
5.7.1 放電脈寬對表面粗糙度影響之結果……………………………80
5.7.2 放電電流對表面粗糙度影響之結果……………………………81
5.8 陶瓷微結構製作結果……………………………………………………83

第六章 結果與未來展望……………………………………………………………86
6.1 結論………………………………………………………………………86
6.1.1 WEDG機構之線電極傳動速度實驗………………………………87
6.1.2 放電間隙及槽寬精度量測實驗…………………………………87
6.1.3 放電加工速度量測實驗…………………………………………88
6.1.4 表面粗糙度量測實驗……………………………………………89
6.1.5 陶瓷微結構製作實驗……………………………………………90
6.2 未來展望…………………………………………………………………90

附錄………………………………………………………………………92
參考文獻…………………………………………………………………95
簡歷……………………………………………………………………98
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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