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研究生: 洪詩函
Shi-Han Hong
論文名稱: 自製拋光球對STAVAX模具鋼應用於CNC車銑複合工具機表面精加工之研究
Research on the Surface Finish of STAVAX Using Homemade Polishing Ball on a CNC Turning Center
指導教授: 修芳仲
Fang-Jung Shiou
口試委員: 鍾俊輝
Chun-Hui Chung
郭俊良
Chun-Liang Kuo
吳昌謀
Chang-Mou Wu
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: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 球擠光球拋光自製拋光球CNC車銑複合工具機表面粗糙度STAVAX
外文關鍵詞: Ball burnishing, Ball polishing, Homemade polished ball, CNC turning center, Surface roughness, STAVAX
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  • 摘要
    本研究主要探討自製拋光球對STAVAX模具鋼於CNC車銑複合工具機進行表面精加工之研究。精加工參數使用先期研究之最佳球擠光、球拋光加工參數組合,研究五種型號之自製拋光球對表面精度影響,最後將最佳參數組合應用於車銑複合製造出的試件。
    本研究經由六面形作為試件的實驗結果得到Type E(磨料粒徑3 μm,濃度40%)拋光球對表面粗糙度改善值最高;而最佳球拋光順序與道次組合為:Type E(磨料粒徑3 μm,濃度40%) - Type C(磨料粒徑1 μm,濃度30%) - Type B(磨料粒徑0.3 μm,濃度20%) - Type A(磨料粒徑0.05 μm,濃度20%),可使表面粗糙度由Ra 0.22 μm改善至Ra 0.023 μm。
    以六面形作為實驗試件所獲得最佳球擠光、球拋光順序與道次參數組合對車銑複合工具機製造出的凸輪、鍵槽試件進行加工應用,拋光後凸輪與鍵槽試件表面粗糙度分別由Ra0.21 μm降至Ra0.023 μm及Ra0. 206 μm降至Ra0.02 μm。


    Abstract
      The purpose of this research is to study the surface finishing processes on the CNC turning center for STAVAX, to improve its surface roughness. The process parameters adopted the best ball burnishing parameters and ball polishing processing parameters obtained in the previous study. This study investigated the influence of five types of homemade polishing balls on the surface roughness. The best process parameters have been applied to the produced parts on the turning center.
    The process parameters based on experimental results of the hexahedron as the test piece, the Type E (particle size 3 μm, concentration 40%) polishing ball has the highest surface roughness improvement value; and the best ball polishing sequence and the pass combination are: Type E(particle size 3 μm, concentration 40%) - Type C(particle size 1μm, concentration 30%) - Type B(particle size 0.3 μm, concentration 20%) - Type A(particle size 0.05 μm, concentration 20%), which improves surface roughness from Ra 0.22 μm to Ra 0.023 μm.
    By applying these suitable parameters to the cam-shaped and keyway workpiece, the surface roughness form Ra 0.21 μm to Ra 0.023 μm and Ra 0.206 μm to Ra 0.02 μm could be obtained.

    目錄 摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖索引 VIII 表索引 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 2 1.3 研究方法及論文架構 6 第二章 相關理論介紹 8 2.1 球擠光加工原理 8 2.2 球擠光加工之重要參數 9 2.2.1 擠光力 9 2.2.2 擠光球材質 9 2.2.3 進給率 10 2.2.4 潤滑劑 10 2.3金屬之彈性接觸 10 2.4 擠光加工區域的潤滑模式【42】 13 2.4.1 邊界潤滑 14 2.4.2 混合潤滑 14 2.4.3 流體潤滑 15 2.5 球拋光加工原理 15 2.5.1 磨料 16 2.5.2 進給 16 2.5.3 壓深 17 2.5.4 轉速 17 2.6 表面粗糙度 17 2.6.1 表面粗糙度定義【42】 18 2.6.2 表面粗糙度參數表示【30】 19 第三章 車銑複合加工路徑介紹 20 3.1前言 20 3.2三軸車銑複合工具機 20 3.3 極座標概述【43】 21 3.3.1 極座標中對假想軸進行補償插值 22 3.3.2 刀尖半徑補償 23 3.4 實際加工路徑 23 3.4.1 使用極座標插補功能銑削端面四邊形 23 3.4.2 使用極座標插補功能銑削端面六邊形 24 3.5 凸輪介紹【34】 25 3.5.1 凸輪分類 26 3.5.2 凸輪運動曲線 28 3.6 凸輪設計及從動件【34】 32 3.6.1 凸輪加工 34 第四章 實驗方法與程序 36 4.1 實驗方法 36 4.2 試件材料【34】 40 4.3 實驗設備 41 4.3.1 CNC車床【39】 41 4.3.2 荷重計(Load cell) 42 4.3.3 無線傳輸裝置 43 4.3.4 刀座夾具 44 4.3.5 球擠光工具 45 4.3.6 球拋光工具 46 4.3.7 拋光球模具 49 4.3.8 表面粗糙度量測儀 52 4.4 實驗流程 53 第五章 實驗結果與分析 55 5.1 球擠光加工實驗 55 5.1.1 球擠光之力量運算 56 5.2 拋光球製作與磨料粒徑之SEM 58 5.2.1 球拋光加工實驗 64 5.2.2 拋光球磨耗分析 72 5.3 最佳球擠光參數、球拋光參數與道次應用於車銑複合試件74 5.3.1 最佳參數應用於凸輪 74 5.3.2 最佳參數應用於鍵槽 77 第六章 結論與未來展望 81 6.1 結論 81 6.2 未來展望 82 參考文獻 83 附件一 兩圓球間的彈性接觸【10】 88 附件二 常見的表面粗糙度表示法 89 附件三 Al2O3粉體報告 93 附件四 Al2O3粉體報告 94 附件五 Al2O3粉體報告 95 附件六 Al2O3粉體報告 96 附件七 凸輪精加工粗糙度值 97 附件八 鍵槽精加工粗糙度值 98 附件九 拋光球模具 99 附件十 拋光球成分 100

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