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Class ： 碩研機械一甲 Name ： 張詔銘 Student ID ： M9910103 Date ： 2011.05.29

微細放電加工學 「期末報告」. 結合微細放電與超音波振動研磨提高鑽微小孔之精度. Use of micro ultrasonic vibration lapping to enhance the precision of micro holes drilled by micro electro-discharge machining. Class ： 碩研機械一甲 Name ： 張詔銘 Student ID ： M9910103 Date ： 2011.05.29. Outline. 現有技術 前言及研究目的 研究方法 實驗 結果 探討 結論 參考文獻.

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Class ： 碩研機械一甲 Name ： 張詔銘 Student ID ： M9910103 Date ： 2011.05.29

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Presentation Transcript

  1. 微細放電加工學 「期末報告」 結合微細放電與超音波振動研磨提高鑽微小孔之精度 Use of micro ultrasonic vibration lapping to enhance theprecision of micro holesdrilled by micro electro-discharge machining Class：碩研機械一甲Name：張詔銘 Student ID： M9910103 Date：2011.05.29

  2. Outline • 現有技術 • 前言及研究目的 • 研究方法 • 實驗結果探討 • 結論 • 參考文獻

  3. 現有技術 國立中央大學 黃聖和博士論文 「微放電製作之微軸強度分析及其改善方法研究」 • 目前以放電加工結合其他技術的種類有： 1.放電或微放電加工+超音波加工（USM） 2.放電加工+電化學技術→（ECDM） 3.微放電加工 +LIGA製程 4. 線切割放電加工+化學蝕刻（chemical etching） 5. 銑削+放電加工+電化學加工 6. 結合球狀拋光研磨（BBM）放電加工法。

  4. 前言及研究目的 • 使用傳統Micro-EDM雖能輕易的達到加工100 μm之微小孔，但表面品質(粗糙度)及形狀並不理想。 • 因此，本研究結合Micro-EDM和超音波振動研磨，並達到高的長寬比、良好的表面品質及漂亮的形狀之精密微小孔。

  5. 研究方法 微小工具 • 實驗設備： • Micro-EDM • 四軸控制系統 • (X、Y 、 Z 、 C) 超音波振動裝置

  6. 研究方法 • 材料： • 10×10×0.5 mm 的titanium plates • Titanium alloy • (Ti–6Al–4V) • 優： • 具有高強度比和耐腐蝕性。 • 缺： • 高回彈性和低熱傳率。 • 鈦合金在傳統切削上非常困難，因此發展出高效率的製造方法MEDM，但MUVL更適合加工鈦合金。 利用Micro-EDM製作 圓形及階梯圓之微小工具(電極) • Micro tools必須具有高耐磨，因此本研究採用直徑0.3 mm之碳化鎢圓棒來製作微小工具。 • 使用100×7.5×0.5 mm copper plates修碳化鎢電極。 使用這個電極在鈦板(titanium plate)上鑽微小孔(micro-hole) 利用同樣的電極去研磨微小孔 由於微型刀具和工件未從夾緊裝置脫離，而處理的微小孔都是在同軸局面。 因此，可輕易獲得精確的外形和完美的表面。 • 磨料： • 碳化矽顆粒作為工作液，磨料顆粒大小為 3μm。 • 超音波工作頻率： • 高頻超音波振動→約30 kHz 在厚度500 μm的情況下，微小孔之出入口的直徑變化量可達5 μm。

  7. 研究方法 圓柱電極 階級差電極

  8. 研究方法

  9. 實驗結果探討 • 「磨漿(碳化矽)濃度」與微孔的出入口變化之影響： • 本研究採用之磨漿濃度為5%, 10%, 20% and 30% 【階級差電極】 5%→10%：可降低微孔出入口的變化。 但是濃度達到20%→電極會斷裂，因此本研究並沒有提出濃度與微孔出入口變化的比較圖。 圓柱電極

  10. 實驗結果探討 • 「超音波振福」與微孔的出入口變化之影響： 圓柱電極 階級差電極

  11. 實驗結果探討 • 「轉速」與微孔的出入口變化之影響： 圓柱電極 階級差電極

  12. 實驗結果探討 • 加工完之微小孔的「表面形狀」 圓柱電極 Only Micro-EDM 階級差電極

  13. 實驗結果探討 • 利用階級差電極加工完之階梯微孔的斷面積

  14. 實驗結果探討 • 加工完之微小孔的「表面粗糙度」 圓柱電極 Only Micro-EDM 階級差電極

  15. 結論 (Conclusion) • 結合MEDM和MUVL能達到良好的加工能力，且加工出來的精密微孔具有良好的高寬比。 • 設置正確的磨漿濃度，可讓加工之微小孔達到高精度及漂亮的形狀。 • 使用圓柱電極加工時，直徑差會隨著振幅的增加而減少；使用階級差電極時，則直徑差在5.4μm時為最小。 • 工具的轉速也會影響其研磨的效果，因此選擇適當的轉速是非常重要的。 • 使用階級差電極加工具有良好的表面形狀及粗糙度。

  16. 參考文獻 • A. C. Wang, B. H. Yan, X. T. Lee, F. Y. Huang, “Use of microultrasonic vibration lapping to enhance the precision of micro holesdrilled by micro electro-discharge machining”, International Journalof Machine Tools & Manufacture 42(8) (2002) 915-923. • 黃聖和, “A study of analysis and improvement on strength of micro shaftmanufactured by micro-EDM”,國立中央大學博士論文. • 黃士瑋, “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.

  17. Thanks for you attention!!

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