臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在探討螺旋刨齒刀磨銳之最佳參數的建立，螺旋刨齒刀磨銳
一般都是憑經驗操作，或是透過相似的螺旋刨齒刀擷取之前數據來進行交
叉測試，這些操作數據或經驗，受到製程變動便無法承受，造成操作上之
錯誤。以螺旋刨齒刀之磨銳，在製程中，其多樣性、不確定性之加工條件，
造成表面粗糙度的品質經常不穩定，而螺旋刨齒刀表面粗糙度品質的優
劣，將會影響加工工件品質，所以對於能快速建立最適化操作條件之需求
更是迫切。
本研究運用「田口方法」建立最佳化之操作參數，透過現場實際操作
之再現性，可獲取驗證之最適化操作參數。實驗中，藉由控制研磨轉速、
研磨進給、研磨的單次切量、研磨趟數等加工之數據，探討對表面粗糙度
之影響，並找出最佳參數組合。
由實驗結果顯示，粗磨及細磨之信號雜音比則確實有比原始條件提升
相當高，而在不考量刀具磨耗情況，兩者磨銳刀具成本差異相當明顯最佳
條件優於原始加工條件，磨銳成本每年可節省新台幣75,000 元整，由此可
證明最佳條件比原始加工參數條件更可以降低刀具磨銳成本。

In this paper we explore the optimum parameters for resharpening shaper
cutters. Data for this kind of resharpening operations is empirical - mostly from
experience or trial and error. This makes the effect of process changes such as
surface roughness difficult to predict. This can lead to instability with regard to
quality and uncertainty with regard to the process conditions. This means it is
important to find a way to establish optimum conditions quickly.
In this study we use the Taguchi Method to optimize the operating parameters.
Experimental data from the resharpening procedures such as the control of the
grinding speed, grinding feed and amount of material removed by individual
grinding is collected and evaluated to show the impact of surface roughness
and help to set the best parameters.
Our experimental results from coarse and fine grinding operations show a
marked improvement in S/N statistical results. If we compare with the existing
situation, this leads to a saving of 75,000NT dollars over the course of the
shaper cutter tool life.

目 錄
摘要 ............................................................................................................. I
Abstract ...................................................................................................... II
誌謝 ............................................................................................................. III
目錄 ............................................................................................................. IV
表目錄 ......................................................................................................... VIII
圖目錄 ......................................................................................................... X
第一章 緒論 ............................................................................................... 1
1.1 研究背景與動機 ............................................................................ 1
1.2 研究目的 ........................................................................................ 2
1.3 研究架構 ........................................................................................ 3
第二章文獻探討 ....................................................................................... 5
2.1 田口方法文獻探 ............................................................................ 5
2.1.1 田口方法基本概念 ............................................................. 5
2.1.2 田口方法發展與設計 ......................................................... 6
2.1.3 參數設計 ............................................................................. 8
2.1.4 田口方法應用 ..................................................................... 12
2.2 刨齒刀基本概念 ............................................................................ 14
2.3 表面粗糙度 .................................................................................... 19
V
2.3.1 表面粗糙度定義 ................................................................. 19
2.3.2 粗糙度形成原因 ................................................................. 22
2.4 刨齒刀精度標準 ............................................................................ 24
第三章研究方法 ....................................................................................... 29
3.1 實驗流程 ........................................................................................ 29
3.2 機台設備、刀具與砂輪準備 ........................................................ 30
3.2.1 機台設備 ............................................................................. 30
3.2.2 刨齒刀具 ............................................................................. 32
3.2.3 研磨砂輪 ............................................................................. 34
3.3 因子與水準參數決定 .................................................................... 38
3.3.1 問題概述 ............................................................................. 38
3.3.2 因子與水準的選擇 ............................................................. 38
3.4 磨銳路徑規劃 ................................................................................ 41
第四章實驗分析 ....................................................................................... 48
4.1 公司簡介與產品介紹 .................................................................... 48
4.1.1 公司簡介 ............................................................................. 48
4.1.2 產品介紹 ............................................................................. 50
4.2 實驗與檢測設備 ............................................................................ 52
4.2.1 七軸多功能磨床 ................................................................. 52
VI
4.2.2 齒輪分析儀 ......................................................................... 54
4.2.3 表面粗糙度量測儀 ............................................................. 55
4.2.4 表面粗糙度分析 ................................................................. 57
4.3 田口方法實驗 ................................................................................ 59
4.3.1 控制因子 ............................................................................. 59
4.3.2 品質特性分析 ..................................................................... 60
4.3.3 粗磨切削加工條件設定 ..................................................... 61
4.3.4 選用直交表 ......................................................................... 62
4.3.5 粗磨資料分析 ..................................................................... 63
4.3.6 粗磨預測最佳水準S/N 比................................................. 64
4.3.7 粗磨預測原始水準S/N 比................................................. 64
4.3.8 粗磨預估原始加工參數條件與最佳條件之差異 ............. 65
4.3.9 粗磨確認實驗 ..................................................................... 65
4.3.10 細磨切削加工條件設定 ................................................... 66
4.3.11 選用直交表 ....................................................................... 67
4.3.12 細磨資料分析 ................................................................... 67
4.3.13 細磨預測最佳水準S/N 比............................................... 69
4.3.14 細磨預測原始水準S/N 比............................................... 69
4.3.15 細磨預估原始加工參數條件與最佳條件之差異 ........... 70
VII
4.3.16 細磨確認實驗 ................................................................... 70
4.4 實驗成果 ........................................................................................ 71
第五章結論 ............................................................................................... 73
參考文獻 ..................................................................................................... 74
VIII
表目錄
表 2.1 粗糙度等級與粗糙度Ra 值之對照 .............................................. 19
表2.2 刨齒刀精度公差表 ......................................................................... 25
表3.1 機台設備準備步驟 ......................................................................... 30
表3.2 Star Cutter Company 盤式螺旋刨齒刀規格尺寸 ........................... 32
表3.3 粉未鋼AISI ASP52 主要成份 ....................................................... 32
表3.4 架刀準備步驟 ................................................................................. 33
表3.5 砂輪規格標示 ................................................................................. 34
表3.6 研磨砂輪準備步驟 ......................................................................... 34
表3.7 粗磨控制因子水準分佈 ................................................................. 39
表3.8 細磨控制因子水準分佈 ................................................................. 39
表3.9 品質特性 ......................................................................................... 40
表3.10 磨銳路徑規劃準備步驟 ............................................................... 41
表4.1 本土有限公司歷史沿革 ................................................................. 48
表4.2 主要產品 ......................................................................................... 50
表4.3 LUREN LHG-3040 機型規格 ......................................................... 52
表4.4 SURFCOM 130A 表面粗糙度量測儀 ............................................ 55
表4.5 表面粗糙度檢驗歩驟 ..................................................................... 57
表4.6 常見品質特性 ................................................................................. 60
IX
表 4.7 品質特性 ......................................................................................... 60
表4.8 粗磨原始加工條件 ......................................................................... 61
表4.9 粗磨控制因子水準設定 ................................................................. 61
表4.10 粗研實驗參數值 ........................................................................... 62
表4.11 望小特性S/N 比值表 ................................................................... 63
表4.12 S/N 比值效果表 ............................................................................. 63
表4.13 確認實驗數據表 ........................................................................... 65
表4.14 細磨原始加工條件 ....................................................................... 66
表4.15 細磨控制因子水準設定 ............................................................... 66
表4.16 細磨實驗參數值 ........................................................................... 67
表4.17 望小特性S/N 比值表 ................................................................... 68
表4.18 S/N 比值效果表 ............................................................................. 68
表4.19 確認實驗數據表 ........................................................................... 70
X
圖目錄
圖 1.1 研究架構圖 ....................................................................................... 4
圖2.1 田口式品質工程之三階段 ............................................................... 7
圖2.2 兩階段最佳化程序 ........................................................................... 10
圖2.3 大森刀具及儀具有限公司盤型螺旋刨齒刀 ................................... 14
圖2.4 三菱重工ST40 型CNC 刨齒機 ...................................................... 15
圖2.5 螺旋刨齒刀的切削角度 ................................................................... 17
圖2.6 中心線平均粗糙度Ra 曲線 ............................................................ 21
圖2.7 最大粗糙度Rmax 曲線 ................................................................... 21
圖2.8 十點平均粗糙度Rz 曲線 ................................................................ 22
圖3.1 實驗流程圖 ....................................................................................... 29
圖3.2 盤式螺旋刨齒刀各部位名稱對照圖 ............................................... 33
圖4.1 LUREN LHG-3040 ............................................................................ 53
圖4.2 Gleason M&M SIGMA3 .................................................................... 54
圖4.3 SURFCOM 130A ............................................................................... 56
圖4.4 影響面表粗糙度之重要因子分析圖 ............................................... 59
圖4.5 S/N 比效果圖 ..................................................................................... 64
圖4.6 S/N 比效果圖 ..................................................................................... 69
圖4.7 刀刃剖面圖 ........................................................................................ 72

參考文獻
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