電化學放電加工對玻璃微孔品質的改善

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姓名

盧致宏(Zhi-Hong Lu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

電化學放電加工對玻璃微孔品質的改善
(Study of Quality Improvement of Glass Micro-holes by ECDM)

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摘要(中)

摘　要
　　電化學放電加工多用於進行玻璃等非導電體的加工，加工出來的微孔雖然有良好的表面品質，但是因為入出口的擴孔，使得孔壁準直度極差。本實驗使用階級式的電極對電化學放電加工後的微孔進行機械式的研磨，並利用電泳吸附沉積研磨來改善其表面粗糙度。
　　經過實驗結果的觀察與比較，發現階級式電極的機械式研磨可有效將孔洞形狀研磨至幾乎完全準直，但是加工後的表面粗糙度過大；而再利用電泳沉積研磨來加工，可有效改善其表面粗糙度，且不會對孔壁準直度產生明顯影響。比較各項研磨參數的影響後，發現研磨時間越長、轉速越高均可得到越好的表面，但是真圓度、孔徑差及擴孔量均會增加。使用粒徑0.3µm的研磨液，最佳可得到平均粗糙度5nm的良好表面。

摘要(英)

Abstract
Electrochemical Discharge Machining(ECDM) are usually applied in machining of non-conductor material such as glass. The micro-hole machined by ECDM can obtain good surface roughness, but the shape is poor because of the enlargement of entrance and exit. In this paper, we use stepped electrode to grind the micro-hole mechanically after ECDM, and use electrophoresis deposition grinding(EPDG) to improve the surface roughness.
According to the results of experiment, mechanical grinding with stepped electrode can make the shape of micro-hole almost totally straight, but the surface roughness is poor. Using EPDG after mechanical grind can get excellent surface roughness without changing the straightness obviously. Compare to the influences of different parameters, we found that the longer grinding time and higher rotational speed can get better surface roughness, but worse roundness, enlargement and the difference between hole diameter of entrance and exit. The best surface average roughness is 5 nm when the abrasive size of slurry is 0.3 µm.

關鍵字(中)

★ 玻璃
★ 電化學放電加工
★ 電泳
★ 研磨

關鍵字(英)

★ ECDM
★ EPD
★ grinding
★ glass

論文目次

總目錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
謝誌 Ⅲ
總目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅹ
一、緒論 1
二、實驗原理 3
2-1 電化學放電加工基本原理 3
2-2 電化學放電加工材料移除機制 5
　　2-2-1 電化學火花放電材料移除機制 5
2-2-2 化學反應材料移除機制 8
　　2-3 電泳沉積法 10
　　　　2-3-1 電泳簡史與發展 10
　　　　2-3-2 電泳沉積法原理 11
　　　　2-3-3 電泳沉積法應用在微孔研磨 11
三、實驗材料、設備與方法 12
　　3-1 實驗材料 12
　　　　3-1-1 碳化鎢工具電極 12
　　　　3-1-2 石墨輔助電極 13
　　　　3-1-3 KOH電解液 13
　　　　3-1-4 硼矽玻璃 14
3-1-5 研磨液 15
3-2 實驗設備 17
　　　　3-2-1 電極修整設備 17
　　　　3-2-2 電化學放電加工設備 18
　　　　3-2-3 研磨加工機構 19
　　　　3-2-4 電源供應器(電化學放電加工用) 20
　　　　3-2-5 電源供應器(電泳沉積用) 20
　　3-3 其他設備 21
　　3-4 實驗流程 24
　　3-5 實驗參數設定 25
　　3-6 實驗方法 26
　　　　3-6-1 電泳吸附的實驗 26
　　　　3-6-2 利用放電加工法修整電極尺寸 27
　　　　3-6-3 電化學放電加工 29
3-6-4 電泳沉積研磨加工 30
四、結果與討論 33
　　4-1 電泳沉積的效果 34
　　4-2電極對研磨效果的比較 37
　　4-3 研磨時間的影響 41
　　　　4-3-1 時間對真圓度的影響 41
　　　　4-3-2 時間對孔徑差的影響 44
　　　　4-3-3 時間對擴孔量的影響 45
　　　　4-3-4 時間對粗糙度的影響 47
　　4-4 研磨轉速的影響 49
　　　　4-4-1 轉速對真圓度的影響 49
　　　　4-4-2 轉速對孔徑差的影響 52
　　　　4-4-3 轉速對擴孔量的影響 53
　　　　4-4-4 轉速對粗糙度的影響 54
　　4-5 研磨液粒徑的影響 56
　　　　4-5-1 粒徑對真圓度的影響 57
　　　　4-5-2 粒徑對孔徑差的影響 59
　　　　4-5-3 粒徑對擴孔量的影響 60
　　　　4-5-4 粒徑對粗糙度的影響 61
　　4-6 加工效果的綜合比較 63
　　　　4-6-1 微孔的形狀 63
　　　　4-6-2 微孔的表面 66
五、結論 70
六、參考文獻 71

參考文獻

[1]Se Hyun Ahna, Shi Hyoung Ryua, Deok Ki Choi b, Chong Nam Chua, Electro-chemical micro drilling using ultra short pulses, Precision Engineering 28 (2004) 129–134
[2]W.Y. Peng, Y.S. Liao, Study of electrochemical discharge machining technology for slicing non-conductive brittle materials, Journal of Materials Processing Technology 149 (2004) 363–369
[3]黃士瑋著，”使用電泳沉積研磨加工改善放電微孔精度之研究
”，國立中央大學碩士論文，2003 .
[4]許俊傑著，”利用電泳沉積Al2O3 粉末對微能量放電加工表面拋光的基礎研究”，國立中央大學碩士論文，2004 .
[5]何世賢著，“玻璃材料之電化學放電加工特性研究”，國立中央大學碩士論文，1999 .
[6]吳明豪著，“電化學放電加工法應用於平面玻璃溝槽之成形研究”，國立中央大學碩士論文，2003 .

指導教授

顏炳華(Biing-Hwa Yan)

審核日期

2006-7-18

推文