臺灣博碩士論文加值系統

金屬的切削加工，是機械製造基本加工的方法之一，無論零件的精度與尺寸的要求為何，都要經過切削加工。在機械加工法中常使用的拉削、車削、鑽削、銑削、研磨等等的加工。而這些的生產方式，不論用任何一種方式，必定產生摩擦，摩擦必定產生熱能，摩擦影響工作進行中是否能夠順利也因運轉並消耗能量。
潤滑可提供刀具加工時的冷卻、潤滑以及增加壽命等等的方式之一，刀具也經由潤滑與冷卻減少對加工物件的熱變位，進而提升了產品品質精度的要求。然而潤滑與冷卻是否有效取決於刀具與切削面之潤滑特性，包含刀具塗層及切削液之油水混合比。
本研究著重潤滑摩擦參數最佳化與刀具加工品質之研究，以利管理潤滑油品的濃度比例，藉此探討刀具塗層與潤滑間的關係，進而降低刀具使用成本。
研究結果顯示氮化鉻鋁鈦矽塗層與切削液濃度比13 Vol%~15 Vol%可以得到最佳的切削摩擦效益。

Metal cutting and processing is one of the basic machining methods in mechanical manufacturing. Regardless of any processes to guarantee accuracy and size to the requirements, all parts must be processed further by machining. Broaching, turning, drilling, milling, grinding etc are often the common techniques used in machining. However, regardless of production method, friction will certainly produce heat energy to further affect the overall success of operation and the energy consumption.

Lubrication provides cooling effect to extend the service life of a cutting tool, as well as reducing the thermal displacement due to the heat on the workpiece; hence, an improvement in the quality and accuracy requirements of product. However, the effectiveness of lubrication and cooling depends on the lubricative characteristics of the tool and the cutting surface, including the oil-water mixture ratio of the coating and the cutting fluid.

This study focused on the optimization of lubrication friction parameters and the machining quality of cutting tools, by managing the concentration ratio of lubricating oil and investigating the relationship between tool coating and lubrication, which would eventually reduce the cost of cutting tool use.

The result showed that the best parameter of the oil/water mixing ratio of AlTiSiN coating to cutting fluid was between 13 vol% and 15 vol% to achieve the best cutting friction.

中文摘要 …………………………………………………………… i
英文摘要 …………………………………………………………… ii
誌謝 …………………………………………………………… iv
目錄 …………………………………………………………… v
表目錄 …………………………………………………………… viii
圖目錄 …………………………………………………………… xi
符號說明 …………………………………………………………… xv
第一章 緒論………………………………………………………… 1
1.1 前言…………………………………………………………… 1
1.2 動機與目的…………………………………………… 1
1.3 文獻回顧………………………………………………… 3
1.3.1 切削潤滑………………………………………………… 3
1.3.2 塗層…………………………………………………………………… 4
1.3.3 銑刀…………………………………………………………………… 5
1.3.4 主軸轉速與切削速度………………………………… 6
1.4 切削油劑………………………………………………………… 6
1.4.1 切削油劑分類與目的…………………………………… 6
1.5 鋁鈦鉻系塗層…………………………………………………… 12
1.5.1 刀具塗層特性與材質…………………………………… 12
1.6 切削加工………………………………………………… 15
1.6.1 切削型態與切削速度…………………………………… 15
1.6.2 切削刀具選用…………………………………………… 19
1.7 刀具壽命與材料………………………………………… 21
1.7.1 刀具磨損………………………………………………… 22
1.7.2 刀刃磨損型態與過程…………………………………… 22
1.8 表面粗糙度……………………………………………… 25
1.9 能量色散X射線譜……………………………………… 27
1.9.1 EDS工作原理與分析技術………………………………27
第二章 實驗步驟與方法………………………………………… 30
2.1 實驗設備與材料………………………………………… 30
2.1.1 五站(五軸)鑽孔專用機…………………………………30
2.1.2 四球式試驗機…………………………………………… 31
2.1.3 銑刀規格………………………………………………… 32
2.1.4 直立式光學顯微鏡……………………………………… 33
2.1.5 鐵粉濃度計……………………………………………… 34
2.1.6 表面粗糙度機…………………………………………… 35
2.1.7 糖度計…………………………………………………… 36
2.1.8 掃描式電子顯微鏡……………………………………… 37
2.1.9 光學輪廓儀……………………………………………… 38
2.2 實驗方法與步驟………………………………………… 39
2.2.1 切削加工條件設定……………………………………… 39
2.2.2 實驗材料………………………………………………… 39
2.2.3 實物驗證步驟…………………………………………… 40
第三章 實驗結果與討論………………………………………… 42
3.1 切削液混合比與刀具塗層實驗結果…………42
3.1.1 切削液混合比特性分析………………………………… 42
3.1.2 磨痕面積………………………………………………… 45
3.1.3 刀刃加工與表面粗糙度………………………………… 55
3.1.4 鐵粉濃度………………………………………………… 68
3.1.5 刀具塗層分析…………………………………………… 69
3.2 實驗結果………………………………………………… 72
第四章 結論與建議……………………………………………… 73
參考文獻 …………………………………………………………… 75

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