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研究生: 許文典
Hsu, Wen-Dain
論文名稱: 乾銑削鋁合金薄件時表面粗糙度及曲線輪廓度之探討
An Investigation on Surface Roughness and Contour of Curved Line of Aluminum Alloy in Milling Thin-Walled Part by a Dry Cutting Process
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: 108
語文別: 中文
論文頁數: 77
中文關鍵詞: 乾銑表面粗糙度曲線輪廓度田口法灰關聯模糊理論
外文關鍵詞: Dry Cutting, Surface Roughness, Contour of Curved Line, Taguchi method, Grey Relational, Fuzzy Theory
DOI URL: http://doi.org/10.6346/NPUST202000125
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  • 本研究利用乾銑削6061-T6鋁合金薄件時,分別探討對表面粗糙度及曲線輪廓度之影響特性。利用田口穩健製程設計探討表面粗糙度與曲線輪廓度之單一品質特性最佳參數組合,以L16(45)直交表規劃參數組合執行實驗,選用切削速度、每刃進給量、軸向深度、預留量與刀刃數為製程參數,分別進行濕銑削及乾銑削實驗,為減少時效變形影響,將工件加工後放置三天後再量測。實驗結果進行田口望小分析與變異數分析分別求得各品質特性之最佳參數組合。接著利用灰關聯生成正規化後,設定辨識係數計算灰關聯係數,並透過模糊理論求得衡量指標(MPCI),利用此指標進行田口望大分析找出濕銑削與乾銑削切削在同時考量表面粗糙度和曲線輪廓度的多重品質特性最佳參數組合。研究結果顯示單一品質特性最佳化後濕銑削表面粗糙度平均值0.1337µm及曲線輪廓度3µm;乾銑削表面粗糙度平均值0.1822µm與曲線輪廓度1µm,因為乾銑削無切削液沖刷鋁屑進而黏屑導致粗糙度較高,但最佳化後切削速度較高能有效降低變形量。多重品質特性最佳化後濕銑削表面粗糙度平均值0.2618µm,曲線輪廓度為5µm;而乾銑削表面粗糙度平均值為0.1861µm,曲線輪廓度為5µm。乾銑削比濕式銑削可得到更好的表面粗糙度改善值約29%,但曲線輪廓度兩種環境之實驗結果皆為5µm,得知在不影響加工品質要求下,可採用乾銑削減少切削液使用來達到節省成本與綠色切削之目的。

    In this study, when dry milling 6061-T6 aluminum alloy thin parts, the characteristics of the influence on the surface roughness and contour of curved line were discussed. Using Taguchi's robust process design to explore the best parameter combination of single quality characteristics of surface roughness and contour of curved line, the experiment was carried out with L16(45) orthogonal arrays planning parameter combination, and the cutting speed, feed per edge, axial depth, pre the allowance and the number of cutting edges are process parameters. Wet milling and dry milling experiments were performed separately. In order to reduce the effect of aging deformation, the workpiece was measured after being placed for three days after processing. The results of the experiment were analyzed by Taguchi Minori analysis and variance analysis to obtain the best parameter combination for each quality characteristic. Then use the gray correlation to generate the normalization of the experimental results, then set the identification coefficient to calculate the gray correlation coefficient, and obtain the measurement index (MPCI) through fuzzy theory, and use this index to conduct Taguchi analysis to find out the wet milling and dry milling cutting in It also considers the best parameter combination of multiple quality characteristics of surface roughness and curve profile. The research results show that after optimization of single quality characteristics, the average value of wet-milling surface roughness is 0.1337µm and the curve profile is 3µm; the average value of dry milling surface roughness is 0.1822µm and curve profile is 1µm. Sticky chips result in higher roughness, but the optimized cutting speed can effectively reduce the amount of deformation. After optimizing multiple quality characteristics, the average surface roughness of wet milling is 0.2618µm, and the profile of the curve is 5µm; while the average surface roughness of dry milling is 0.1861µm, and the profile of the curve is 5µm. Dry milling can obtain a better surface roughness improvement value of about 29% than wet milling, but the experimental results of curve profile in both environments are 5µm. It is known that under the same processing quality, the use of cutting fluid can be reduced to achieve The purpose of cost saving and green cutting.

    摘要 I
    Abstract II
    謝誌 IV
    目錄 V
    圖目錄 IX
    表目錄 XII
    第1章 緒論 1
    1.1 前言 1
    1.2 文獻回顧 2
    1.2.1 乾式切削 2
    1.2.2 薄件加工 3
    1.2.3 表面粗糙度與其他相關 4
    1.3 實驗動機及目的 5
    1.4本文研究架構 6
    第2章 理論基礎 7
    2.1乾式切削 7
    2.1.1 乾式切削設備特色 8
    2.2表面粗糙度 9
    2.2.1 粗糙度表示法 11
    2.3田口穩健製程設計法 13
    2.3.1 田口品質特性種類 14
    2.4灰色系統理論 15
    2.4.1 灰關聯生成 16
    2.4.2 辨識係數 16
    2.4.3 灰關聯係數 17
    2.5模糊理論 17
    2.5.1 模糊推論系統 18
    2.5曲線輪廓度 21
    第3章 實驗規劃與實驗設備 22
    3.1 實驗流程圖 22
    3.2 材料與刀具 23
    3.2.1 實驗材料 23
    3.2.2 實驗刀具 23
    3.3 實驗規畫 25
    3.4 實驗設備 27
    3.4.1 高速銑床 27
    3.4.2 表面粗度儀 28
    3.5 加工程式編寫 29
    3.5.1 工件預加工 29
    3.5.2 實驗加工 30
    3.6 量測方法與步驟 31
    3.6.1 表面粗糙度量測 31
    3.6.2 曲線輪廓度量測 32
    第4章 實驗結果與討論 33
    4.1 實驗結果 33
    4.1.1 濕銑削與乾銑削之表面粗糙度值 33
    4.1.2 濕銑削與乾銑削之曲線輪廓度 35
    4.2 田口穩健製程分析結果 36
    4.2.1濕銑削與乾銑削之表面粗糙度 36
    4.2.2濕銑削與乾銑削之曲線輪廓度 39
    4.3 單一品質特性最佳化參數驗證 42
    4.3.1 濕銑削表面粗糙度最佳化驗證 42
    4.3.2 濕銑削曲線輪廓度最佳化驗證 43
    4.3.3 乾銑削表面粗糙度最佳化驗證 45
    4.3.4 乾銑削曲線輪廓度最佳化驗證 47
    4.3.5 單一品質最佳化結果討論 48
    4.4 多重品質特性之最佳化實驗結果 49
    4.4.1 灰關聯生成 49
    4.4.2 灰關聯係數 50
    4.4.3 模糊推論系統 51
    4.5 多重品質特性最佳化參數組合 54
    4.5.1 濕銑削多重品質特性最佳化參數組合 54
    4.5.2 乾銑削多重品質特性最佳化參數組合 56
    4.5.3多重品質特性最佳化結果討論 59
    第5章 結論與未來展望 60
    5.1 結論 60
    5.2 未來展望 62
    參考文獻 63
    附錄 65
    作者簡介 77

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    [22] 華人百科,2016,「表面粗糙度」。
    [23] GUANGDONG KEJIAN INSTRUMENT CO, LTD, 2019, ” Contour Measurement , ” Accessed 16 November 2020.

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