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研究生:王芏凱
研究生(外文):Wang, Tu-Kai
論文名稱:探討高速銑削304不銹鋼對工件表面粗糙度及刀具磨耗之特性
論文名稱(外文):Investigation of Characteristics of Workpiece Surface Roughness and Tool Wear Caused by High Speed Milling of 304 Stainless Steel
指導教授:簡文通
指導教授(外文):Chien, Wen-Tung
口試委員:鄒國益陳騰輝
口試委員(外文):Tzou, Gow-YiChen, Teng-Hui
口試日期:2017-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:機械工程系所
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:高速銑削表面粗糙度刀腹磨耗最佳參數組合
外文關鍵詞:High speed millingsurface roughnessflank wearoptimal parameter combination
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本研究是對304不銹鋼進行高速銑削加工時探討其最佳參數組合。經由田口法直交表規劃切削加工參數並進行實驗,選用的5個加工參數分別為線速度、進給率、切削深度、切削間距及刀具路徑,每個加工參數取4個水準。執行實驗後量測工件表面粗糙度Ra與刀腹磨耗VB,並以最小化為目標函數,在各目標函數下分別求得最佳參數組合。結果顯示表面粗糙度Ra之最佳參數組合是線速度為550m/min、進給率為2300mm/min、切削深度為0.4mm、切削間距為0.25mm及刀具路徑為雙向逆銑,相對應的表面粗糙度Ra為0.101μm,符合加工不銹鋼時表面達到拋光等級之要求,刀腹磨耗VB之的最佳參數組合是線速度為550m/min、進給率為2100mm/min、切削深度為0.8mm、切削間距為0.15mm及刀具路徑為單向逆銑,相對應的刀腹磨耗VB為0.0091mm。本研究的成果對於提升高速銑削304不銹鋼之加工品質達拋光等級的探討有實質的助益,可減少後續加工時間提升生產率及降低加工成本。
This study aimed to investigate the optimal parameter combination of high speed milling of 304 stainless steel. The cutting parameters were planned and experimented using the Taguchi orthogonal table, where five processing parameters were linear velocity, feed rate, cutting depth, cutting distance and tool path, with each parameter having four levels. The workpiece surface roughness Ra and flank wear VB were measured following the experiment, with minimizing the target functions as the objective. The optimal parameter combination was sought for each target function. The results indicated that the optimal parameter combination led to a surface roughness (Ra) of 0.101μm, which met the polishing level requirement for processing stainless steel surface, and was achieved at a linear velocity of 550 m/min, a feed rate of 2300 mm/min, a cutting depth of 0.4 mm, and a cutting distance of 0.25 mm, with the milling tool path being bi-directional reverse. The optimal parameter combination resulted in a flank wear of 0.0091 mm, which was achieved at a linear velocity of 550m/min, a feed rate of 2100 mm/min, a cutting depth of 0.8 mm, and a cutting distance of 0.15 mm, with the milling tool path being unidirectional reverse. The results of this study was helpful in increasing the processing quality of high-speed milling of 304 stainless steel to the polishing level, which reduced the subsequent processing time, increased productivity and lowered processing costs.
摘要 I
ABSTRACT II
謝誌 IV
目錄 V
表目錄 X
圖目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1高速切削 2
1.2.2田口法 3
1.2.3刀具磨耗 4
1.2.4表面粗糙度 4
1.3 研究動機與目的 5
第二章 理論基礎 7
2.1 不銹鋼 7
2.1.1 不銹鋼腐蝕及防治 7
2.1.2 不銹鋼的成分與種類 7
2.1.3 不銹鋼的特性 9
2.1.4 不銹鋼切削加工特性 10
2.1.5 不銹鋼的用途 10
2.2 304不銹鋼 11
2.3 高速切削 12
2.4 高速切削定義 14
2.5 高速切削目的 16
2.6 高速切削的應用領域 20
2.7 高速切削的關鍵技術 23
2.7.1 高速主軸 23
2.7.2刀具握把形式 24
2.7.3高速CNC控制裝置與技術 25
2.7.4高速銑削刀具 27
2.7.5高速切削CAM軟體 29
2.8 順銑削與逆銑削特性探討 31
2.8.1 順銑削 31
2.8.2 逆銑削 32
2.8.3 順銑與逆銑之比較 33
2.9 表面粗糙度 34
2.9.1工件表面形狀的組成 34
2.9.2表面粗糙度的量測 35
2.9.3中心線平均粗糙度 36
2.10 刀具磨耗 38
2.10.1 刀具磨耗定義 38
2.10.2 刀具磨耗過程 40
2.10.3 刀具磨耗機制 41
第三章 田口法 43
3.1 田口方法 43
3.2 損失函數 43
3.3 品質損失函數的形式 45
3.4 直角表 46
3.5 設計參數之最佳化程序 47
3.5.1 定義目標函數 47
3.5.2 定義設計參數及水準表 47
3.5.3 選擇直交表 47
3.5.4 平均數分析 48
3.5.5 確認實驗 48
3.5.6 變異數分析 49
第四章 實驗程序 53
4.1 實驗材料 53
4.2 切削刀具 54
4.3 切削工具機 55
4.4 表面粗糙儀 57
4.5 光學顯微鏡 58
4.6 實驗設計 60
4.7 實驗步驟 62
第五章 結果與討論 64
5.1 表面粗糙度(Ra)的最佳參數組合 64
5.1.1表面粗糙度(Ra)量測結果 64
5.1.2表面粗糙度之平均數分析 64
5.1.3表面粗糙度之變異數分析 66
5.2 刀腹磨耗(VB)的最佳參數組合 67
5.2.1刀腹磨耗(VB)量測結果 67
5.2.2刀腹磨耗之平均數分析 67
5.2.3刀腹磨耗之變異數分析 68
第六章 結論與建議 69
6.1結論 69
6.2建議 71
參考文獻 72
附錄A 76
附錄B 78
作者簡介 80
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[2] 葉冠廷,2015,「高速銑削 A16061-T6 曲面之加工效率探討」,碩士論文,國立屏東科技大學,屏東。
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[7] 劉懋融,2014,「五軸加工機高速銑削 A16061-T6 曲面之特性探討」,碩士論文,國立屏東科技大學,屏東。
[8] 林文峰,2003,「田口法應用於 SUS304 系不銹鋼切削條件之參數設計」,碩士論文,雲林科技大學,雲林。
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[12] 吳冠廷,2016,「高速銑削SKD11模具鋼曲面加工參數之特性探討」,碩士論文,國立屏東科技大學,屏東。
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[42] 鍾清章,1998,「田口式品質工程導論」,中華民國品質學會,台北。
[43] 林奎杰、吳正興、劉軒宗,2003,「表面粗糙度的量測」,專題論文,逢甲大學,台中。
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