臺灣博碩士論文加值系統

近年來隨著科技與工業的進步促使工藝精品的發展，刀具的需求更是製造業不可或 缺的工具之一，在設計刀具的幾何角度時，往往都會針對不同機械性質的材料而有所改 變，而這些刀具幾何角度通常是各家廠商的機密，故從無到有設計一把刀具，都需要做 大量的實驗。 本文討論刀具幾何上的螺旋角設計，依照不同材料去找出適合相對應的螺旋角，主 要是在三維切削理論中螺旋角扮演很重要的角色，三維切削上會分成三種方向的切削角， 分別是速度切削角、法向切削角與有效切削角，而螺旋角的變動將影響這三個角度的數 值，其中有效切削角的大小，是決定一把刀具好切與否的重點，而法向切削角是決定刀 具本身強度的角度之一，故本文是著重在端銑刀的螺旋角，實驗的目標為切削阻力、刀 具壽命與工件表面粗糙度，並進行結果的分析。實驗結果顯示，在精加工過程中，使用 不同螺旋角的端銑刀，銑削不同材料時，在切削阻力、刀腹磨耗及工件表面粗糙度三個 指標都有相同的趨勢，表示加工材料對於端銑刀螺旋角的設計並沒有太大的影響。

Over decades, the advancement of technology facilitated the evolution of high precision industrial products. The demand for cutting tools is indispensable in most manufacturing industry. The geometric design of cutting tools changes according to materials, which have different mechanical properties. It is a disclosure secret of every manufacturer. Hence, designing a cutting tool from scratch requires many experiments. This paper explores the design of the helix angle of the cutting tool and finds the corresponding helix angle to encounter different materials. According to oblique cutting theory, the helix angle of tools plays a major important role. Oblique cutting consists of three different rake angles, namely the velocity rake angle, normal rake angle, and effective rake angle, respectively. The alteration of the helix angle will affect the values of these three angles significantly. The effective rake angle is the key to determine effectiveness of cutting tools and the normal rake angle is one of the angles that decide the strength of the tools. Therefore, this paper focuses on the helix angle of end mills and targets the influences on the cutting force, tool life, and surface roughness of workpieces. The end mills with different helix angles used to mill different materials in the finishing process. The experimental results show that the trend of these three indexes is the same. In other words, the design of the helix angle of end mills does not influence the cutting of different materials remarkably.

摘要 ................................ i
Abstract ................... ii
誌謝 ................................. iii
目錄 ................................ iv
表目錄 ....................... vi
圖目錄 ............................. vii
符號說明 ............................ x
第一章 緒論 .................... 1
1.1 前言 .................... 1
1.2 研究動機與目的 .................................... 1
1.3 文獻回顧 ........................................... 1
1.4 研究流程 ............................................... 3
1.5 論文架構 ........................................... 3
第二章 基礎理論 ................................ 5
2.1 端銑刀具 ....................................................... 5
2.2 金屬切削理論 .............................................. 12
第三章 實驗軟體與設備 .................................................................. 23
3.1 TOOL STUUDIO 刀具研磨軟體 ....................................... 23
3.2 HELITRONIC BASIC 刀具研磨機 ................................... 24
3.3 JS-80 CNC-P2 雲嚴段差機 ............................................ 25
3.4 鑽石/CBN 砂輪成型修整機 .................................... 25
3.5 HELICHECK BASIC 光學量測儀 .............................. 26
3.6 Zoller genius3s 刀具量測儀 ..................................... 27
3.7 KEEJAAN KJ-202 影像測量系統 ................................ 28
3.8 OLYMPUS STM6 高精度工具顯微鏡 ......................................... 29
3.9 非接觸式表面粗糙度儀 ............................................ 30
3.10 ROEDERS 三軸銑床高速加工機 ......................................... 31
3.11 KISTLER TYPE 9257B 動力計 .......................................... 32
3.12 KISTLER TYPE 5070A 電荷放大器 .............................. 33
3.13 NI USB-4431 訊號擷取卡 .......................................... 34
第四章 實驗設置與規劃 .............................................. 35
4.1 銑削加工實驗 ........................................................ 35
4.2 實驗量測方式 ........................................ 36
4.3 實驗加工材料 .......................................................... 38
4.4 端銑刀幾何角度設計配置 ...................................... 38
第五章 實驗結果與驗證 ............................................ 40
5.1 端銑刀螺旋角對切削阻力之分析 .................... 40
5.2 端銑刀螺旋角對刀具磨耗之分析 ....................... 57
5.3 端銑刀螺旋角對工件表面粗糙度之分析 ............... 72
第六章 結論與未來展望 ...................................... 79
6.1 結論 ............................................... 79
6.2 未來展望 .................................... 79
參考文獻 ................................................. 80
Extended Abstract ......................................... 82
Abstract ...................................................... 82
1. Introduction ................................................ 83
2. Oblique cutting ......................................... 83
3. Prime experiments ............................................ 84
4. Discussions and Conclusions ................................. 86
References ............................ 86

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