加工參數優化

由於在 3.1 節已經得知噴霧方式的冷卻會導致共振現象的產生，因此我 們將冷卻方式改為切削液流注的方式逕行實驗，而實驗參數如表 3-3 所示，

其中高速主軸轉速由 25000 到 60000 rpm，每隔 5000 rpm 進行一次加工實驗，

而磨輪的粒徑新增 40um 的磨輪。

圖 3-5 為各個參數的加工表面的 500 倍 SEM 圖，我們可以發現 40um 的 磨輪在轉速 25000 到 40000 rpm 之間的加工表面品質比 25um、10um 的來的 差，25um 的磨輪則在 35000、40000 rpm 有著不錯的加工表面品質，10um 的磨輪在 40000 rpm 也有著不錯的加工表面品質；但當轉速在 45000 到 60000 rpm 之間時， 40um 的磨輪在 50000、55000 rpm 有著不錯的加工表面品質，

25um 的磨輪在 50000 rpm 也有不錯的加工表面品質，反而是 10um 的磨輪 的加工表面品質比 25um、40um 的來的差。

(c) 55000 rpm

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(a)主軸轉速:25000rpm 磨輪顆粒：40um

(b)主軸轉速:30000rpm 磨輪顆粒：40um

(c)主軸轉速:35000rpm 磨輪顆粒：40um

(d)主軸轉速:25000rpm 磨輪顆粒：25um

(e)主軸轉速:30000rpm 磨輪顆粒：25um

(f)主軸轉速:35000rpm 磨輪顆粒：25um

(g)主軸轉速:25000rpm 磨輪顆粒：10um

(h)主軸轉速:30000rpm 磨輪顆粒：10um

(i)主軸轉速:35000rpm 磨輪顆粒：10um

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25

(a)

(b)

圖 3-6 振動量與 SEM 圖之關係

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接下來我們進行表面粗糙度的比較，我們將這些探針使用雷射共軛焦顯 微鏡量測取得其表面粗糙度值(Ra)。首先當我們將高速主軸轉速設定在 40000 rpm 時，比較不同粒徑的 Ra(圖 3-7(a))，我們發現三組 Ra 值以 10um 的探針最大其次為 40um，25um 的最小，這與圖 3-6(a)中 40um 加工表面品 質最差的結果不同，表示 10um 磨輪雖沒有產生大的振動量，但是其加工效 果不好。

再來我們將高速主軸轉速設定在 50000 rpm 時，比較不同粒徑的 Ra(圖 3-7(b))，這時候三組 Ra 值仍是以 10um 的探針最大，40um 次之，25um 最 小，因此我們已經確定 10um 磨輪會造成加工表面過於粗糙，不適合用於加 工。最後我們將高速主軸轉速設定在 55000 rpm 時，比較不同粒徑的 Ra(圖 3-7(c))，此時 40um 的 Ra 小於 50000 rpm 時的 Ra，而 25um 的 Ra 則大於 50000 rpm 時的 Ra。這表示 40um 的磨輪可以加工到 55000 rpm 且有著不錯的加工 表面與表面粗糙度，而 25um 的磨輪只能到 50000 rpm。

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(a)

(b)

(c)

圖 3-7 不同粒徑的探針的表面操度

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我們將所有實驗參數中各轉速的 RMS 繪製成曲線(圖 3-8、圖 3-9、圖 3-10)，從圖 3-8 中可以發現，40um 、25um 與 10um 在轉速 25000 到 40000 rpm 的部分有著相似的趨勢，而因為 25um 的慢速軸振動量較小(圖 3-10)，

所以其加工表面比 40um 與 10um 的來的好。當我們將轉速設定在 50000rpm、

55000rpm 時，在右側高速主軸的 RMS 圖 10um 振動量最小，可是我們得知 其表面粗糙度 Ra 在 50000 rpm 時最大(圖 3-7(b))，且在振動量方面我們就已 經知道 10um 在 55000rpm 的加工表面非常差(圖 3-6(b))，因此 10um 的磨輪 不適合用在 LED 探針加工上。再來比較 25um、40um 磨輪，在右側住軸的 振動量方面兩者接近，而在左側高速主軸的振動量上來看，25um 較優於 40um，但是在慢速軸方面，25um 的振動量遠大於 40um，再對比 SEM 的加 工表面得出 40um 在 50000 ~55000 rpm 之間為最好，而 25um 則是 55000rpm 有著切痕的產生(圖 3-6(b))。最後在比較兩者的表面粗糙度值 Ra，我們發現 25um 的 Ra 在 50000 rpm 的時候最好(圖 3-10)，40um 的 Ra 則是在 55000 rpm 時最好(圖 3-9)，因此我們認為當磨輪粒徑為 40um 且高速主軸轉速在 50000 到 55000 rpm 之間為最佳的加工參數。

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25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000

10um

25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000

10um

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圖 3-10 慢速軸之頻均 RMS 曲線

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000

10um 25um 40um

RPM g(m/s2 )

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