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研究生: 呂承安
Cheng-An Lu
論文名稱: 小型旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光工具之研製
Development of a small rotational abrasive multi-jet micro polishing tool
指導教授: 修芳仲
Fang-Jung Shiou
口試委員: 鄧昭瑞
Geo-Ry Tang
許巍耀
Wei-Yao Hsu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 93
中文關鍵詞: 旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光微拋光田口式實驗STAVAX表面粗糙度鑽石車削刀痕
外文關鍵詞: abrasive jet polishing, rotational abrasive multi-jet polishing tool, Taguchi’s experiment, STAVAX, surface roughness, diamond turning marks
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  • 本研究計畫旨在研發設計一小型旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光工具,並整合於一中心加工機,進行以STAVAX模具鋼為基材之鍍鎳表面經鑽石車削後之磨料噴射拋光加工,並探討其表面粗糙度之改善及應用。
    本研究中首先設計一小型旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光工具,並搭配高壓泵浦將整體拋光系統架設於中心加工機上,接著利用田口式實驗計畫法進行實驗,找出小型旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光加工之最適加工參數組合,探討各控制因子對小型旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光影響程度,並進行驗證。
    經實驗結果可得知,以自行研發設計之小型旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光系統,配合田口式實驗獲得最佳參數為:噴嘴型式使用旋轉三噴嘴、液體壓力5.0 kg/cm2、磨料粒徑3μm、拋光時間一小時,利用此最佳加工參數組合可得到STAVAX模具鋼為基材之鍍鎳表面粗糙度從8.89nm (Ra)降至約1.27nm (Ra),並且能有效移除試件表面上之鑽石車削刀痕。


    The objective of this research is to develop a small rotational abrasive multi-jet polishing tool integrated with a CNC machining center to improve the surface roughness of the diamond turning fabricated Ni-plated STAVAX mold steel. The optimal process parameters for micro polishing have been determined by the Taguchi’s method. Based on the Taguchi’s experimental results, the optimal process parameters were the combination of the rotational three-jet polishing module, the abrasive fluid pressure of 5.0 kg/cm2, the abrasive size of 3μm and the machining time of one hour. Applying the optimal parameters to the surface finish, the surface roughness of a 2D flat surface of diamond turning fabricated Ni-plated STAVAX mold steel could be improved from 8.89nm (Ra) to 1.27nm (Ra) on average.
    In addition, the diamond turning lay on the mirror-like surface could be removed by the developed process efficiently.

    中文摘要I Abstract II 目錄 III 圖目錄 VII 表目綠 IXX 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 2 1.2.1 拋光加工 2 1.2.2 磨料噴射拋光 3 1.3 研究方法與論文架構 5 第二章 相關理論介紹 6 2.1拋光加工原理 6 2.1.1拋光加工參數 8 2.2磨料噴射拋光原理 10 2.2.1磨料噴射加工材料移除機制 11 2.3表面粗糙度 13 2.3.1表面粗糙度的定義 13 2.3.2表面粗糙度參數表示法 13 第三章 田口試驗計劃法 15 3.1田口實驗計畫法簡介 15 3.2參數設計 15 3.3因子的分類 16 3.3.1信號因子 17 3.3.2雜音因子 17 3.3.3可控因子 17 3.4信號雜訊比 18 3.5變異數分析 20 3.6 F分佈 22 3.7直交表 24 3.8最佳預估與確認實驗 24 3.9誤差百分比 25 第四章 研究設計與實驗設備 26 4.1實驗流程 26 4.2實驗系統之整合與說明 27 4.2.1小型旋轉式多噴嘴磨料工具設計 27 4.2.2拋光工具之設計目標 28 4.2.3噴嘴型式 31 4.2.4電腦變頻恆壓泵浦 32 4.2.5拋光槽 33 4.2.6旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光系統 34 4.3 拋光試件材料 35 4.4實驗設備 37 4.4.1 MV-3A立式綜合切削中心機 37 4.4.2光電式尋邊器OP-20 38 4.4.3刀具設定器 39 4.4.4光學顯微鏡 40 4.4.5綠光干涉儀 40 第五章 實驗結果與分析 42 5.1 磨料噴射拋光田口式實驗 42 5.1.1實驗結果與S/N ratio之計算 46 5.1.2 ANOVA變異數分析 50 5.1.3噴嘴形式對表面粗糙度影響實驗 53 5.1.4拋光時間對表面粗糙度影響實驗 53 5.1.5表面粗糙度預測最適值與驗證實驗 55 5.2旋轉式多噴嘴磨料噴射拋光實驗結果分析 59 5.2.1噴嘴型式 59 5.2.2液體壓力 60 5.2.3磨粒尺寸 60 5.2.4拋光時間 60 5.3新微拋光系統之開發 61 第六章 結論與未來展望 63 6.1 結論 63 6.2未來展望 64 參考文獻 65 附錄(一)各國表面粗糙度的參數和符號 68 附錄(二)常見表面粗糙度參數之表示法 69 附錄(三) F分佈表 76 作者簡介 79

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