Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/2451
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dc.contributor.advisor蔡志成zh_TW
dc.contributor.advisorJhy-Cherng Tsaien_US
dc.contributor.author莊集黃zh_TW
dc.contributor.authorJuang, Ji-Huangen_US
dc.date2005zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-05T11:43:24Z-
dc.date.available2014-06-05T11:43:24Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/2451-
dc.description.abstract切削加工為產業最基本的加工技術之一,而刀具與工件間的相對振動為影響加工精度之重要因素,其中刀具之結構特性佔一重要角色。本研究針對細長搪孔刀具之刀桿,探討藉由改良刀桿內部結構特性以改善其動態切削性能之可行性。研究先由文獻之探討分析切削振動之類別及其成因,作為設計減振刀桿之依據,進而採用增加結構阻尼的方式來改善刀具之切削特性。研究中在刀桿內部置入質量塊以及傳遞與吸收能量的彈簧,藉由調整彈簧壓縮量以改變搪刀桿的阻尼特性,所設計之刀桿並經法有限元素法分析其結構特性,再進一步試製所設計之刀桿,並透過靜態激振實驗以及動態切削實驗以測試該設計的改善效果。測試結果顯示所設計之改良刀桿在受拘束狀況下其系統等效阻尼比一般刀桿由原來之0.66%提升到4.02%,共振頻率由711Hz降到589Hz,轉移函數由3.02×10-5 m/N降到1.37×10-5 m/N,以切削寬度0.07mm為條件,其切削長徑比可由原一般刀桿之6.5提升至7.5而不產生顫振,證實本研究所設計之搪刀桿可有效提升切削之減振效果。zh_TW
dc.description.abstractCutting process is one of the most fundamental fabrication technologies for industry. The relative vibration between the workpiece and the tool, in which the structure characteristics of the cutting tool play a crucial role, is an important factor affecting the precision of workpiece. This research is aimed to improve the dynamic cutting characteristics of a slender boring bar through modifying its structure characteristics. Vibrations in cutting are first analyzed as a foundation for structure modification. It is then determined to improve the cutting characteristics by increasing the damping of the boring bar. A mass block and a spring for absorbing energy are inserted into the bar. Damping is adjusted by compressing the spring. Structure characteristics of the designed boring bar are analyzed by finite element method. The fabricated boring bar is then tested under a structure dynamics test and dynamic cutting tests. The test results showed that the equivalent damping ratio of the boring bar increased from 0.66% to 4.02% while the resonant frequency changed from 711Hz to 589Hz. Amplitude of the transfer function reduced from 3.0210-5 m/N to 1.3710-5 m/N. The length/diameter ratio of the boring bar increased from 6.5 to 7.5 without chattering under the width of cutting at 0.07mm. These results showed the designed boring bar effectively increase the capability for vibration reduction.en_US
dc.description.tableofcontents致謝 I 摘要 II ABSTRACT III 圖目錄 VI 表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 緣起 1 1.2 研究方法 2 1.3 本文大綱 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 切削振動分類 4 2.1.1 自由振動 5 2.1.2 強制式振動 5 2.1.3 自激式振動 6 2.2 振動之數學模式 7 2.2.1 自由振動 8 2.2.2 強制式振動 10 2.2.3 自激式振動 11 2.2.4 系統穩定性圖分析 13 2.3 切削減振裝置 14 2.3.1 衝擊阻尼器 16 2.3.2 可調式動態阻尼器 17 2.3.3 彈簧動態阻尼器 21 2.3.4 摩擦阻尼器 22 2.3.5 薄板嵌入式阻尼 23 2.3.6 小結 24 第三章 減振搪刀桿設計與分析 26 3.1 設計原理分析 28 3.1.1 自由振動分析 28 3.1.2 強制振動分析 31 3.1.3 設計目標 34 3.2 減振刀桿設計 36 3.3 減振搪桿性能分析 39 第四章 刀具製作與特性量測 43 4.1 實驗系統架設 44 4.2 實驗結果與分析 48 4.2.1 靜態激振實驗 49 4.2.2 動態切削實驗 51 4.3 實驗討論 53 第五章 結論與展望 54 5.1 結論 54 5.2 未來展望 55 參考文獻 56 圖目錄 圖2.1:再生表面波紋示意 6 圖2.2:x方向無阻尼振動系統與其自由體圖 9 圖2.3:y方向無阻尼振動系統 10 圖2.4:工具機切削振動方塊圖(a)強制式振動(b)自激式振動【Lee et al., 2001】 11 圖2.5:自激式顫振控制方塊圖【Tarng et al., 2000】 12 圖2.6:理論的穩定切深圖【Tarng et al., 2000】 13 圖2.7:實際穩定切深圖【Tarng et al., 2000】 14 圖2.8:主動式阻尼控制系統【Lee et al., 2001】 15 圖2.9:衝擊阻尼器【Ema and Marui, 2000】 16 圖2.10:衝擊阻尼器與搪刀配置【Ema and Marui, 2000】 17 圖2.11:可調式動態阻尼器【Fitzgerald et al., 1985】 18 圖2.12:可調式動態阻尼器【Andreassen et al., 1974】 19 圖2.13:可調整式阻尼元件應用於搪刀之結構圖【Andreassen et al., 1974】 20 圖2.14:(a)上圖之A-A剖面圖,(b)圗2.13中之局部改良剖面圖與(c)圖2.13中之局部改良剖面圖【Andreassen et al., 1974】 20 圖2.15:彈簧動態阻尼器【Shurtliff, 1986】 22 圖2.16:摩擦阻尼器【Edhi and Hoshi, 2001】 23 圖2.17:薄板嵌入式阻尼【Marui et al., 1998】 24 圖3.1:減振刀桿設計製作流程圖 27 圖3.2:單自由度質量-彈簧-阻尼系統 28 圖3.3:過少阻尼系統的運動狀態 31 圖3.4:mck系統放大因子FRF圖 33 圖3.5:FRF示意圖 35 圖3.6:刀桿外型與內孔直徑自然頻率比較 36 圖3.7:減振機構設計概念圖 37 圖3.8:本研究所設計之搪刀桿零件圖 38 圖3.9:新搪桿裝配組合圖 38 圖3.10:本研究所設計之搪刀桿幾何模型 40 圖3.11:本研所設計搪刀桿受到作用於刀桿前端100N力的變形 42 圖4.1:實驗之搪刀桿 43 圖4.2:本研究所規劃之量測實驗流程 44 圖4.3:靜態激振以及動態切削測試量測儀器 45 圖4.4:靜態激振測試系統架設示意圖 46 圖4.5:搪刀桿靜態激振測試 46 圖4.6:動態切削測試系統架設示意圖 47 圖4.7:動態切削測試訊號擷取 47 圖4.8:動態切削測試實驗用之工件 48 圖4.9:兩把搪刀桿拘束狀況下的結構特性 49 圖4.10:兩把搪刀桿非拘束狀況下的結構特性 51 圖4.11:臨界切削寬度與搪刀桿彈簧片鬆緊度調校關係 53 表目錄 表2.1:三種顫振類型 4 表2.2:各類阻尼機構優劣 25 表3.1:直桿與錐形桿自然頻率比較 36 表3.2:空心錐桿與新搪刀桿共振頻率比較 41 表4.1:搪刀桿靜態激振試驗之頻率響應 50 表4.2:兩把搪刀桿在拘束狀況下之系統模態參數比較 50 表4.3:兩把搪刀桿在非拘束狀況下之系統模態參數比較 51 表4.4:動態切削測試實驗參數 52 表4.5:搪刀放鬆4mm調校之動態切削測試結果 52zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher機械工程學系zh_TW
dc.subjectvibrationen_US
dc.subject振動zh_TW
dc.subjectboring baren_US
dc.subjectdampen_US
dc.subject搪刀桿zh_TW
dc.subject阻尼zh_TW
dc.title減振搪刀桿之可行性研究zh_TW
dc.titleFeasibility Study of a Vibration-Reduction Boring Baren_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.fulltextno fulltext-
item.languageiso639-1en_US-
item.grantfulltextnone-
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