結合微細放電與高頻抖動研磨之微孔加工研究

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姓名

陳建良(Chien-Liang Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

結合微細放電與高頻抖動研磨之微孔加工研究
(Study of Microholes Machining Using Micro-EDM Combined with Dither Grinding)

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摘要(中)

在金屬微孔加工中，微細放電加工法是可用來製造孔徑小於100μm微細孔的有效方法之一，但以微細放電加工法在金屬板上製作微細孔時，在孔洞的表面會形成再鑄層，微細孔表面容易產生微裂痕與放電坑，孔壁表面粗度不佳，嚴重影響微細孔的品質。
針對此一問題，本研究擬以高鎳合金為工件材料，利用本實驗室所建立起之微細放電加工系統為基礎，配合自行設計之高頻抖動機構，針對高鎳合金微細圓孔進行研磨加工，期能改善高鎳合金微細圓孔的孔壁表面品質，以符合精密的要求；另外，希望能找出此種加工方法的較佳加工參數，建立複合製程技術供產業界應用與參考。
由實驗結果顯示，採用高頻抖動研磨法加工微細圓孔孔壁表面可獲得顯著的研磨效果。與螺旋電極研磨法比較，在加工時間上可大幅地減少加工時間與加工成本，另外，以放電電流500mA加工後的微細圓孔為例，在輸入電壓40V、研磨時間約6 ~ 8分鐘，即可獲得孔壁表面平整光滑的微細圓孔。

關鍵字(中)

★ 線放電研磨加工
★ 高頻抖動研磨
★ 高鎳合金
★ 微細放電加工
★ 微細圓孔

關鍵字(英)

★ EDM
★ dither
★ high Ni alloy
★ hymu
★ micro electrical discharge machining
★ micro hole
★ WEDG

論文目次

總目錄
摘要---------- Ⅰ
總目錄---------- Ⅱ
圖目錄---------- Ⅳ
表目錄---------- Ⅵ
第一章緒論
1-1 前言---------- 1
1-2 研究動機與背景---------- 1
1-3 研究目的與方法 ---------- 4
第二章基本原理介紹
2-1 放電加工基本原理----------6
2-2 放電加工的材料去除機制---------- 8
2-3 放電加工參數及其影響---------- 11
2-4 放電加工之特性---------- 16
2-5 線切割放電加工基本原理---------- 19
2-6 線切割放電加工之加工特性----------21
2-7線放電研磨加工法介紹---------- 23
第三章、實驗設備及方法
3-1 實驗設備----------25
3-2 高頻抖動研磨機構介紹----------33
3-3 實驗材料----------35
3-3-1 工件材料----------35
3-3-2 工具電極材料----------36
3-3-3 線電極材料----------37
3-3-4 去離子純水----------37
3-3-5 研磨液----------37
3-4 實驗方法----------38
3-5 實驗參數設定----------46
3-6 實驗流程----------48
第四章結果與討論
4-1 高鎳合金板材的微細孔放電加工特性探討----------49
4-1-1 極間電壓對電極消耗長度的影響----------50
4-1-2 極間電壓對入出口直徑差的影響----------51
4-1-3 極間電壓對擴孔量的影響----------52
4-2 高頻抖動研磨法之加工特性探討----------55
4-2-1 螺旋電極研磨法與高頻抖動研磨法之比較----------55
4-2-2 電極形式對改善微細圓孔孔壁表面性質之影響----------59
4-2-3 不同放電電流對微細圓孔孔壁表面性質之改善----------62
4-2-4 抖動電壓對改善微細圓孔孔壁表面性質之影響----------65
4-2-5 研磨時間對改善微細圓孔孔壁表面性質之影響----------72
第五章結論----------75
參考文獻----------76
圖目錄
圖2-1 放電加工示意圖----------7
圖2-2 放電加工的材料去除機制示意圖----------10
圖2-3 放電加工波形示意圖----------14
圖2-4 正極性放電加工示意圖----------15
圖2-5 負極性放電加工示意圖----------15
圖2-6 放電穿孔側邊加工擴孔現象----------17
圖2-7 不同表面粗糙度的測量方式----------18
圖2-8 線切割加工機構----------20
圖2-9 WEDG加工法----------23
圖2-10 柱狀電極放電成形法----------24
圖2-11 線切割放電加工法----------24
圖3-1 放電加工機----------25
圖3-2 線電極送線機構----------26
圖3-3 電極挾持旋轉機構----------27
圖3-4 電流調整箱----------28
圖3-5 電壓調整箱----------28
圖3-6 CCD顯微量測系統----------29
圖3-7 掃描式電子顯微鏡----------30
圖3-8 去離子水系統----------31
圖3-9 高頻抖動機構 ----------34
圖3-10 高頻抖動機構動作示意圖----------34
圖3-11 實驗設備示意圖----------38
圖3-12 修整工具電極之加工示意圖----------40
圖3-13 階梯式工具電極示意圖---------- 41
圖3-14 高鎳合金微細孔放電加工示意圖----------43
圖3-15 高頻抖動研磨加工示意圖----------45
圖3-16 實驗流程圖----------48
圖4-1 極間電壓對電極消耗長度的影響----------51
圖4-2 極間電壓對入出口直徑差的影響----------52
圖4-3 極間電壓對擴孔量的影響----------53
圖4-4 極間間隙對放電加工面影響示意圖----------54
圖4-5 螺旋電極研磨法與高頻抖動研磨法之加工示意圖----------56
圖4-6 螺旋電極研磨法與高頻抖動研磨法之SEM比較圖----------58
圖4-7 單段式電極對微細圓孔孔壁表面改善之SEM圖----------61
圖4-8 不同放電電流放電加工後微細圓孔孔壁表面SEM圖----------63
圖4-9 高頻抖動研磨加工不同放電能量微細圓孔後之孔壁表面，加工時間15分----------64
圖4-10 放電電流100mA，抖動電壓40V與70V之入口端SEM 圖----------65
圖4-11 放電電流100mA之微細圓孔在不同抖動電壓下孔壁表面改善之SEM圖----------67
圖4-12 放電電流200mA之微細圓孔在不同抖動電壓下孔壁表面改善之SEM 圖----------69
圖4-13 放電電流500mA之微細圓孔在不同抖動電壓下孔壁表面改善之SEM 圖----------71
圖4-14 放電電流500mA、抖動電壓40V，不同加工時間下SEM圖----------74
表目錄
表1-1 微孔加工技術一覽表----------2
表3-1 放電加工機參數規格----------26
表3-2 壓電陶瓷片之材料性質----------33
表3-3 高鎳合金之成分與機械物理性質----------35
表3-4 碳化鎢之成分與機械物理性質----------36
表3-5 七三黃銅線之機械性質----------37
表3-6 高鎳合金微細孔放電加工參數----------46
表3-7 高頻抖動加工參數----------47
表4-1 螺旋電極研磨法與高頻抖動研磨法之加工參數----------57
表4-2 高頻抖動研磨加工參數----------63

參考文獻

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23. 劉晉春、趙家齊主編，”特種加工”，哈爾濱工業大學
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25. 余承業等著，”特種加工新技術”，北京，國防工業出版社

指導教授

顏炳華、黃豐元
(Biing-Hwa Yan、Fuang-Yuan Huang)

審核日期

2003-7-2

推文