微切削刀具状态监测声射讯号产生模型建立与分析 - 科技部工程科技 .pdf

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告 微切削刀具狀態監測聲射訊號產生模型建立與分析 研究成果報告(精簡版) 計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 99-2221-E-005-021- 執 行 期 間 ：99年08月01日至 100年07月31日 執 行 單 位 ：國立中興大學機械工程學系（所） 計 畫 主 持 人 ： 盧銘詮 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：簡昆傑 碩士班研究生-兼任助理人員：陳昱霖 碩士班研究生-兼任助理人員：田仲凱 碩士班研究生-兼任助理人員：施瀚博 碩士班研究生-兼任助理人員：周彥成 報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文 處 理 方 式 ： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2年後可公開查詢 中 華 民 國 100 年 10月 28 日 ■ 成 果 報 告 行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 □期中進度報告 微切削刀具狀態監測聲射訊號產生模型建立與分析 計畫類別： ■個別型計畫 □整合型計畫 計畫編號： NSC 99 －2221 －E －005 －021 － 執行期間： 99 年 08 月 01 日至 100 年 07 月 31 日 執行機構及系所：國立中興大學機械工程學系 計畫主持人：盧銘詮 共同主持人： 計畫參與人員：簡昆傑、陳昱霖、田仲凱、周彥成、施瀚博 成果報告類型依經費核定清單規定繳交( ) ：■精簡報告 □完整報告 本計畫除繳交成果報告外，另須繳交以下出國心得報告： □赴國外出差或研習心得報告 □赴大陸地區出差或研習心得報告 ■出席國際學術會議心得報告 □國際合作研究計畫國外研究報告 處理方式：除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢 ■涉及專利或其他智慧財產權，□一年■二年後可公開查詢 中 華 民 國 100 年 10 月 30 日 摘要 在微切削加工中，因刀具磨耗而產生之各種訊號變化可藉由感測器加以偵測，其中聲射訊號屬於 高頻訊號，分布範圍在數十 kHz 到數十 MHz 之間，主要是由於材料內之差排運動而產生，較不易受到 切削時之低頻背景雜訊影響。本研究依聲射訊號產生及傳遞機制，建立高頻聲射訊號產生機制與刀具 磨耗間之關係模型，探討刀具磨耗對聲射訊號頻率和振幅變化的影響。在模型的建立方面，首先使用 有限元素軟體模擬正交切削時，剪切面及犁切面的剪應變 率分布情形，同時建立刀腹磨耗時，刀腹與 工件接觸面應力分布，接著計算出材料內的差排密度，最後再利用高斯機率密度函數以及波動方程式 求得聲射訊號分布及聲射訊號傳遞模型，並利用此聲射訊號產生模型觀察不同刀具磨耗狀態下之訊號 變化。 研究最後以微銑削工具機進行切削實驗，利用實驗擷取到的聲射訊號與模擬之聲射訊號做比較及 驗證。而從結果中可以發現到隨著刀具磨耗的增加，模擬與實驗之聲射時域訊號皆有振幅增加的現象； 聲射頻域訊號中，能量皆增加，而頻率往高頻移動，驗證 本研究所建立之切削聲射訊號產生模型可預 測刀具磨耗對聲射訊號變化之影響。 Abst