細微切削之加工平台設計與加工分析｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	吳俊毅 Chun-I , Wu
論文名稱：	細微切削之加工平台設計與加工分析 The Platform Design and Machining Analysis of the Micro Cutting
指導教授：	蕭德瑛 Dein Shaw
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 動力機械工程學系 Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年：	2005
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	76
中文關鍵詞：	微切削、鑽石刀具、尺寸效應、切削厚度
外文關鍵詞：	micro cutting, diamond tool, size effect, thickness
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微切削，顧名思義即是細微尺寸的切削，而當切削尺寸大小低至微米程度，切削特性將會越顯複雜，像尺寸效應、回彈效應等。而本論文分為實驗與模擬兩方面來探討微切削的分析。首先，實驗方面，利用自行設計的實驗機台，進行切削實驗得到相關的實驗數據如：Z軸切削力、進給量、切深、溝槽輪廓等；另一方面，使用ANSYS軟體模擬刀具對工件的切削行為，模擬不同程度的切削厚度時的應力應變分布圖、位移分布圖、節點受力等。
最後將實驗結果、模擬與相關研究三者之間作比較，分析切削力與進給量、最小切削厚度、尺寸效應、回彈比例之間的關係。

The technology required for micro cutting isn’t well established; the behavior of micro cutting is not fully understood. In this study, there are two methods to study the micro cutting. One is experiment. In the experiment, a micro machining platform is designed. The platform consists of several PZT to drive the work-piece (made of Cu) and a diamond tool which is fixed on the platform, the work-piece is moved by PZT to contact with diamond tool and the tool cut the work-piece. A load cell is mounted on diamond tool to measure the cutting force. The other is using ANSYS to simulate the micro cutting. Both in experiment and simulation, the cutting force in difference cutting depths, the minimum cutting depth, size effect and rebound ratio are studied.

中文摘要…………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………Ⅱ
誌謝………………………………………………………………Ⅲ
第一章、序論…………………………………………………… 1
1前言……………………………………………………  1
2 文獻回顧……………………………………………… 4
3研究目的與方向………………………………… …… 8
第二章、理論模型……………………………………………… 9
1 刀具類型 ……………………………………………  9
2 工件材料……………………………………………  12
        2.2.1 工件材料種類與性質…………………………13
3 數學模型……………………………………………  14
3.1 切削力推導………………………………………15
4 討論…………………………………………………  19
第三章 實驗規劃……………………………………………… 20
1平台架構  …………………………………………… 21
1.1 平台設計………………………………………  21
1.2 壓電平台選擇…………………………………  23
1.3其他使用儀器…………………………………… 24
1.4 機台全貌…………………………………………26
2實驗參數 ………………………………………………26
第四章 細微切削實驗結果 ……………………………………28
1實驗目的 ………………………………………………28
2實驗步驟 ………………………………………………28
2.1實驗架設   ………………………………………29
2.2 機台校準  ………………………………………30
2.3 研磨工件表面……………………………………31
2.4 切削實驗…………………………………………33
2.5 量測工件表面結果………………………………33
3 實驗項目  ……………………………………………35
3.1 切削力與切深與溝槽長度  ……………………35
3.2 進給量與切深、回彈量之間關係  ……………35
3.3 輪廓切削  ………………………………………36
4實驗結果 ………………………………………………36
4.1切削力與切深與溝槽長度 ………………………36
4.2 進給量與切深、回彈量的關係…………………38
4.3 輪廓切削結果……………………………………40
第五章 ANSYS分析………………………………………………43
1 ANSYS簡介…………………………………………… 43
2  ANSYS流程設定………………………………………43
3  ANSYS設定……………………………………………45
3.1材料性質與元素設定 ……………………………46
3.2 模型繪製  ………………………………………47
3.3 網格設定  ………………………………………49
3.4 接觸面設定  ……………………………………50
3.5邊界條件設定 ……………………………………52
3.6 施加位移  ………………………………………53
4 相關指令………………………………………………54
5 模擬結果………………………………………………55
5.1 切削力與切深  …………………………………55
5.2 切深與回彈量關係  ……………………………58
5.3 表面輪……………………………………………60
第六章 結果與討論 ……………………………………………62
1實驗與模擬及其他相關研究比較 ……………………62
1.1實驗與模擬比較   ………………………………62
1.2實驗與其他研究比較 ……………………………64
2 切削表面分析  ………………………………………65
3回彈量比較 ……………………………………………66
3.1回彈量分析 ………………………………………66
3.2 模擬與實驗比較  ………………………………67
4誤差分析 ………………………………………………69
4.1 機台誤差  ………………………………………69
4.2量測的誤差 ………………………………………71
4.3 人為誤差…………………………………………71
5 誤差對結果影響……………………………………………72
第七章 結論與未來工作 ………………………………………73
1 …………………………………………………………73
2未來工作 ………………………………………………74
參考文獻  ………………………………………………………75
附錄一  相關實驗數據
附錄二 ANSYS模擬(log檔)

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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