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歷史雜誌

依專輯名稱關鍵字搜尋或依年份搜尋，年份輸入範例202406

作者:廖運炫、李忠玲、楊益群CNC工具機之顫振抑制策略

顫振（chatter）為一自激式振動，是影響工具機材料移除率與加工成本的一重要因素，其發生為動態的切削過程，可視為一結合了工具機動態結構特性與切削過程的閉迴路系統。本文針對影響最大的再生式效應導致的顫振，提出一線上顫振抑制的策略。依據再生式效應的概念，因為振動會使得未變形切屑厚度改變，因此工件表面的同一位置，在前後兩次切削間的波紋間存在著相位差，特定的相位差會導致系統的不穩定，即再生式顫振。文中以理論推導出在振動週期中能消耗最多能量的相位差，再依據主軸轉速與顫振頻率及相位差的關係，計算出最適當的主軸轉速。以電腦模擬一個二階振動系統，發現最佳相位確能使得發散的振動在最短的時間內收斂。文中並在一CNC銑床上進行實際切削測試，以動力計量取進給方向的切削力，做快速傅立葉轉換，得到頻率域的能量頻譜，在判斷出發生顫振時，依據求得的顫振頻率，即時將主軸調整至適當的轉速，經溝槽端銑削不同的材料，顯示出經由本文提出的策略，顫振的振幅可以急速的衰減，回復到穩定的切削狀態，驗證了文中提出之策略確實可行。本文提出之顫振抑制策略簡單，不必做系統識別，且不必更動機械結構，容易在一般的工具機上實現，非常具實用的潛力。

作者:廖運炫、黃昭維超音波振動應用於碳化矽的機械化學拋光

碳化矽陶瓷因具有優良的機械及化學性質，已廣泛地應用於耐磨耗與耐腐蝕，近年來更被應用在光學元件及半導體等產業上，然其拋光效率與表面精度的要求也變得更加嚴苛。機械化學拋光法使用較軟的磨料拋光較硬的工件，不會有傳統硬磨料造成的微小刮痕與次表面破壞，也不會有化學機械拋光法化學液的回收問題，只是在拋光效率上還有其改進空間，未被普遍應用。為了提升其拋光效率，以自行設計的超音波振動輔助機械化學拋光裝置，對碳化矽陶瓷進行拋光實驗，探討利用超音波振動提高拋光效率的可行性，並選取施加壓力、工件轉速、拋光時間及超音波功率等拋光參數，研究超音波振動對材料移除深度、表面粗糙度與材料移除機制之影響。研究結果顯示，加入超音波振動後可提升約60~70 %的材料移除率。在較高的壓力下，超音波對材料移除深度的增加有較明顯的效果，而超音波的功率大小則與材料移除深度的提升呈現正相關性。依據研究結果並提出了超音波振動輔助下材料移除的機理。

作者:廖怜怡、廖運炫單點鑽石超精密車削碳化鎢之研究

本研究主要是探討兩種單晶鑽石刀具超精密車削不同鈷含量之碳化鎢材料的加工特性，以及採用最少量潤滑（minimun quantity lubrication, MQL）的切削液供給方式，配合液體及氣體切削液的使用，來輔助加工碳化鎢。研究結果顯示，於刀具幾何形狀的選擇，採用負傾角20度之刀具切削碳化鎢材料相較於負傾角25度之刀具有較佳的刀具壽命及表面粗糙度。於切削液輔助加工的部分，發現以油霧方式加工碳化鎢，無法有效排除切屑，刀具會產生顯著的磨耗，這是因為切削液藉著高壓空氣進入切削區，會在刀具及工件表面形成油膜，使切屑容易黏附其上，導致刀具大量耗損。以水溶性切削液加工碳化鎢，則因成分中有水存在，易使切削刃邊（cutting edge）產生微崩落（micro chipping）的情況，不適用於碳化鎢的加工。以乾切削加工，可獲得較液體切削液使用下較佳之刀具壽命，但在切削刃邊會產生磨耗不均勻的輪廓，使加工表面惡化，粗糙度增加。以高壓空氣輔助加工，可促使氣體易於滲透至切削區，並具有排除切屑的效果，刀具壽命可提升約14%，表面粗糙度可降低約57%。採用約0°C的低溫空氣輔助加工碳化鎢，可以減緩材料內鈷元素的催化作用，避免鑽石石墨化的結果，獲得最佳的刀具壽命與表面粗糙度，刀具沒有產生磨耗，且加工WC-1%Co及WC-13%Co可達約2 nm Ra及4 nm Ra的工件表面粗糙度。