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| 研究生： |
洪進泰 Hung, Jinne-Tay |
|---|---|
| 論文名稱： |
利用田口法探討銑削及搪孔加工圓孔真圓度之最佳化參數組合 An Investigation on Roundness of Hole by Milling and Boring for Combination of Optimum Parameters by Taguchi Method |
| 指導教授： |
簡文通
Chien, Wen-Tung |
| 學位類別： |
碩士 Master |
| 系所名稱： |
工學院 - 機械工程系所 Department of Mechanical Engineering |
| 畢業學年度： | 107 |
| 語文別： | 中文 |
| 論文頁數： | 72 |
| 中文關鍵詞： | 真圓度 、銑削 、搪孔 、田口法 、最佳化參數 |
| 外文關鍵詞： | Roundness, Milling, Boring, Taguchi method, Optimization parameters |
| DOI URL： | http://doi.org/10.6346/NPUST201900224 |
| 相關次數： | 點閱：23 下載：0 |
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本研究利用銑床執行銑削及搪孔加工鋁合金6061-T6，分別求得圓孔真圓度之最佳化參數組合。銑削時利用X軸與Y軸同動達到圓孔銑削，搪孔時則是利用夾具固定工件，使用單一刀刃的搪孔刀進行圓孔加工。實驗選用的參數為轉速、進給量及切深，並以田口法L16(43)直交表進行實驗規劃。加工後的圓孔使用真圓度測定機量測真圓度，分別得到最佳化參數組合。實驗結果得到銑削加工真圓度為3.071μm，搪孔加工的真圓度為2.991μm。然後依信噪比的優化分析進行關鍵因子的修正，再執行驗證實驗得到搪孔真圓度之平均值為2.901μm優於銑削之平均值3.043μm。田口法以求得最佳真圓度數據為目的，簡化繁瑣的實驗程序並依信噪比優化分析執行關鍵因子的修正。經驗證搪孔真圓度確實優於銑削之工法。在高量能負荷的汽機車及航太結構件產業中，相關活塞、軸承、機體加工技術領域，相信此驗證方法及數據結果一定能為研究者提供有效的研究支撐及參考。
In this study, milling and boring of aluminum alloy 6061-T6 were performed using a milling machine to obtain the optimized combination of roundness and roundness. When milling, the X-axis and Y-axis are used to achieve circular hole milling. When boring, the workpiece is fixed by a clamp, and a single-blade boring cutter is used for round hole machining. The parameters selected for the experiment were the rotational speed, the feed rate and the depth of cut, and the experimental planning was carried out by the Takou method L16(43) orthogonal table. The processed round holes are measured by the roundness measurement machine to measure the true roundness, and the optimized parameter combinations are respectively obtained. The experimental results show that the roundness of milling is 3.071μm, and the roundness of the boring process is 2.991μm. Then, according to the optimization analysis of the signal-to-noise ratio, the key factors are corrected, and then the verification experiment is performed to obtain the average value of the pupil roundness of 2.901 μm, which is better than the milling average of 3.043 μm. The Taguchi method aims to obtain the best roundness data, simplifying the cumbersome experimental procedure and optimizing the analysis of key factors in accordance with the signal-to-noise ratio. It has been verified that the roundness of the pupil is indeed better than the milling method. In the field of high-capacity steam locomotives and aerospace structural parts, related to piston, bearing and body processing technology, it is believed that this verification method and data results will provide effective research support and reference for researchers.
摘要........................................................Ⅰ
Abstract....................................................Ⅱ
誌謝....................................................... Ⅳ
章節目錄................................................... Ⅴ
表目錄..................................................... Ⅷ
圖目錄......................................................Ⅸ
論文架構....................................................1
第一章 緒論.................................................2
1.1前言....................................................2
1.2 研究動機及目的..........................................3
1.3 文獻探討................................................5
1.3.1 材料加工特性及工法..................................5
1.3.2 真圓度加工特性......................................8
1.3.3 真圓度量測特性.....................................10
第二章 實驗原理.............................................11
2.1 工具機的演化史.........................................11
2.1.1 車銑複合式加工機及數值控制加工機...................11
2.2 切削理論..............................................13
2.2.1 車床切削線速度計算公式.............................13
2.2.2 立銑刀主軸轉速計算公式.............................13
2.2.3 立銑刀進給速度之計算公式............................14
2.3 切削速度(m/min) .......................................14
2.4 刀具壽命與切削速度的關係...............................14
2.5 進給率（mm／min）.....................................16
2.6 切削深度（mm）........................................16
2.7 真圓度.................................................17
2.7.1 真圓度量測方法....................................17
2.7.2 真圓度量測原理....................................17
2.7.3 CNS標準公差等級..................................18
2.7.4 CNS標準公差適用等級................................20
2.7.5 幾何公差符號......................................21
2.7.6 孔軸公差配合.......................................22
2.7.7 孔軸配合種類......................................22
2.8 田口法...............................................24
2.8.1 田口法直交表....................................26
2.8.2 訊號雜音比........................................28
2.8.3 平均品質損失Q.....................................29
第三章 實驗規劃....................................32
3.1 鋁合金6000系列的材料特性..........................32
3.2 鋁合金6061-T6加工影響因素探討..........................34
3.3 實驗材料加工性的優化..............................35
3.4 車銑複合機............................................35
3.5 立式綜合加工機........................................38
3.6 真圓度測定機..........................................40
3.7 實驗流程.............................................44
3.7.1 最佳銑削參數組合................................46
3.7.2 最佳搪孔參數組合..................................47
3.7.3 加工成品圖面繪製..................................48
3.8 實驗加工的材料與刀具..................................49
3.8.1 實驗材料說明...................................49
3.8.2 實驗加工之刀具....................................49
3.8.2.1 真圓度銑削相關刀具..............................49
3.8.2.2 真圓度搪孔之相關刀具資料........................51
3.9 加工實驗方式及流程...............................52
3.9.1 製作夾持治具......................................52
3.9.1.1 車削毛胚的夾治具製作........................52
3.9.1.2 搪孔夾持治具............................53
3.10 加工實驗程式.....................................55
3.10.1 實驗加工毛胚素材............................55
3.10.2 真圓度實驗加工銑削.......................57
3.10.3 真圓度實驗加工搪孔.......................58
3.10.4 真圓度量測.............................59
第四章 結果與討論..................................61
4.1 田口法單一品質最佳化之結果分析........................61
4.1.1 銑削量測.......................................62
4.1.2 搪孔量測.......................................63
4.2 信噪比結果分析........................................64
4.3 驗證實驗說明..........................................66
第五章 結論與未來展望......................................67
5.1 結論..................................................67
5.2 未來展望..............................................68
參考文獻...................................................69
作者簡介...................................................72
表目錄
表2-1 各類材料切削速度表...................................15
表2-2 ISO國際標準公差等級數值.............................19
表2-3 ISO國際標準公差等級適用例............................20
表2-4 ISO幾何公差性質符號表...............................21
表2-5 常見之直交表型態.....................................27
表3-1 6000系列機械性能表..............................32
表3-2 鋁合金6061-T6合金元素成分............................33
表3-3 YCM TC16-LMB規格表................................36
表3-4 協鴻工業LG-800規格表................................38
表3-5 真圓度幾何公差.......................................43
表3-6 L16(43)直交表.........................................45
表3-7 L16(43)原始之實驗參數組合.............................45
表3-8 L16(43)實驗之銑削參數組合.............................46
表3-9 L16(43) Ø12端銑刀(三刃)實驗參數直交表.................46
表3-10 L16(43)實驗之搪孔參數組合............................47
表3-11 L16(43) Ø17.95搪刀(單刃)實驗參數直交表................47
表3-12 粗加工之粗銑刀規格..................................50
表3-13 真圓度搪孔刀具相關數據資料..........................51
表4-1 真圓度銑削實驗量測數據...............................62
表4-2 真圓度搪孔實驗量測數據...............................63
表4-3 銑削(端銑刀)信噪比響應表--望小.......................64
表4-4 搪孔(搪刀)信噪比響應表--望小.........................65
表4-5 驗證實驗、銑削、搪孔數據...............................66
圖目錄
圖2-1 永進機械NT-2000SY車床...............................12
圖2-2 永進機械NSV102A銑床................................12
圖2-3 切削速度與刀具壽命之關係.............................15
圖2-4 刀具磨損示意圖.......................................16
圖2-5 真圓度LCS最小平方圓.................................17
圖2-6 真圓度測定機測量原理.................................18
圖2-7 孔與軸之偏差位置圖...................................22
圖2-8 孔制配合干涉說明.....................................23
圖2-9 基軸制配合干涉說明...................................23
圖2-10 產品製程反應圖......................................25
圖2-11 容納一種的水準數量說明..............................27
圖2-12 兩種以上的水準數量說明..............................27
圖2-13 品質特性損失函數....................................29
圖2-14 望大型式品質特性損失函數............................30
圖2-15 望大型式品質特性損失函數............................31
圖3-1 YCM TC16-LMB車床設備..............................35
圖3-2 YCM TC16-LMB車床加工示意圖........................36
圖3-3 車床加工示意圖.......................................37
圖3-4 車床加工模擬.........................................37
圖3-5 協鴻工業LG-800立式綜合加工機.........................38
圖3-6 銑床銑削加工示意圖...................................39
圖3-7 真圓度測定機照片.....................................40
圖3-8 真圓度測定機之測頭型式尺寸...........................40
圖3-9 操作搖桿及校正規使用校正儀器中心.....................41
圖3-10 儀器中心校正之軟體畫面..............................42
圖3-11 儀器中心校正之軟體畫面..............................42
圖3-12 儀器中心校正調整之示意圖............................42
圖3-13 真圓度實驗流程......................................44
圖3-14 加工成品之工程圖....................................48
圖3-15 治具/真圓度銑削刀具資料示意說明.....................49
圖3-16 真圓度銑削刀具實品..................................50
圖3-17 真圓度搪孔刀具之刀具型態............................51
圖3-18 真圓度搪孔刀具及刀片................................51
圖3-19 車削毛胚夾治具製作流程..............................52
圖3-20 夾持治具尺寸圖......................................53
圖3-21 夾治具銑削刀具模擬路徑..............................53
圖3-22 夾治具銑削加工模擬畫面..............................54
圖3-23 實驗之夾具夾持照片..................................54
圖3-24 胚料素材加工程式....................................55
圖3-25 胚料車削模擬圖......................................55
圖3-26 胚料素材正面加工長度校正............................56
圖3-27 胚料素材正面加工....................................56
圖3-28 胚料素材反面加工夾持................................56
圖3-29 真圓度實驗加工銑削程式..............................57
圖3-30 真圓度實驗加工銑削加工..............................57
圖3-31 真圓度實驗加工搪孔模擬圖............................58
圖3-32 真圓度實驗加工搪孔程式..............................58
圖3-33 胚料於真圓度機上量測................................59
圖3-34 真圓度測定機設定....................................59
圖3-35 真圓度測量機量測畫面................................60
圖4-1 銑削信噪比圖...........................................64
圖4-2 搪孔信噪比圖...........................................65
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校外公開2024/07/24