本研究研製之多軸運動式電解複合磨粒拋光機，其運動軸包含工具電極之往復運動、旋轉運動及進給運動和工件之旋轉運動。使用此拋光機以及以導電高分子ESD 410C作為工具電極，拋光加工SUS 304不鏽鋼工件內孔表面，探討氧化鋁磨粒粒徑(1, 3 μm)之硝酸鈉電解液、加工時間(0 ~ 10 min)、加工負荷(0.1 ~ 0.3 N)以及加工電流(0 ~ 450 mA)等實驗參數對工件內孔表面粗糙度的影響。
在純磨粒加工實驗(不通電)可得知，使用含磨粒粒徑3 μm的電解液，在負荷0.3 N下，加工時間10分鐘時之工件表面粗糙度由Rmax = 0.5 μm，Ra = 0.12 μm降至Rmax = 0.24 μm，Ra = 0.066 μm；純電解加工實驗(無磨粒)可得知，在負荷0.3 N、加工電流250 mA下，加工時間10分鐘時之工件表面粗糙度Rmax = 0.35 μm，Ra = 0.083 μm。但當加工電流值大於250 mA時，工件內孔表面發生過度解離，使表面粗糙度大於原始表面粗糙度。
在工具電極無進給且採用兩階段的電解複合磨粒拋光實驗得知，第一階段加工係在含磨粒粒徑3 μm的電解液中以及加工電流250 mA與負荷0.3N之下，加工時間4分鐘時之工件表面粗糙度為Rmax = 0.245 μm、Ra = 0.059 μm。接著，在第二階段亦即更換含磨粒粒徑為1 μm的電解液下，加工時間6分鐘時之工件表面粗糙度為Rmax = 0.14 μm、Ra = 0.034 μm，工件內孔表面已達光亮鏡面。
最後，在工具電極進給且同樣採用兩階段的電解複合磨粒拋光實驗得知，第一階段加工係在含磨粒粒徑1 μm的電解液中以及加工電流250 mA與負荷0.3N之下，加工時間2循環時之工件表面粗糙度為Rmax = 0.25 μm、Ra = 0.06 μm。在第二階段亦即更換含磨粒粒徑為1 μm的電解液下，加工時間3循環時之工件表面粗糙度為Rmax = 0.135 μm、Ra = 0.031 μm，工件內孔表面亦達光亮鏡面。

In this study, an electrochemical abrasive polishing machine with a multi-axis motion type was fabricated, where the tool electrode could move in the reciprocating, rotating and feeding directions and the work-piece rotated. A conductive polymer (ESD 410C) was employed as a tool electrode in this machine to polish the inner surface of work-piece made of stainless steel. Effects of particle size of alumina abrasive in the sodium nitrate electrolyte, polishing time, load and current on the inner surface roughness of work-piece were investigated.
Experimental results showed that the surface roughness Rmax and Ra decreased from 0.5 μm and 0.12 μm to 0.24 μm and 0.066 μm without electricity under the load of 0.3 N with the grit size of 3 μm in electrolyte within 10 minutes. In electrolysis condition without using the abrasives, the surface roughness Rmax and Ra decreased to 0.35 μm and 0.083 μm, respectively under the current of 250 mA and the load of 0.3 N for 10 minutes. However, when the current was greater than 250 mA, the over dissociation occurred in the inner surface of work-piece, so that the surface roughness was greater than the original surface roughness.
A two-stage process was conducted for a tool electrode without feed. In the first stage, the surface roughness Rmax and Ra decreased quickly to 0.245 μm and 0.059 μm under the load of 0.3 N, with the grit size of 3 μm and a current of 250 mA in electrolyte for 4 minutes. In the second stage, Rmax and Ra decreased to 0.14 μm and 0.034 μm using the grit size of 1 μm for 6 minutes. The inner surface of the work-piece has achieved bright mirror.
Finally, the same two-stage process was conducted in the tool electrode feed. In the first stage, the surface roughness Rmax and Ra decreased quickly to 0.25 μm and 0.06 μm under the load of 0.3 N, with the grit size of 3 μm and a current of 250 mA in electrolyte for 2 cycles. In the second stage, Rmax and Ra decreased to 0.135 μm and 0.031 μm using the grit size of 1 μm for 3 cycles. The inner surface of the work-piece has also achieved bright mirror.

論文審定書 i
誌謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖次 vii
表次 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 電化學加工演變 3
1.2.2 電解複合磨粒加工法 5
1.2.3 以導電高分子作為工具電極 7
1.2.4 不同類型之往復式研磨機及拋光工具之專利 8
1.3 研究目的 12
第二章 多軸運動式電解複合磨粒拋光機系統及實驗方法 13
2.1 多軸運動式電解複合磨粒拋光機系統 13
2.1.1 工具電極旋轉與往復運動模組 15
2.1.2 工具電極進給模組 19
2.1.3 工件迴轉與施力模組 20
2.1.4 本拋光機應用於加工不同工件表面形狀 21
2.1.5 本拋光機應用於手持式拋光機 21
2.1.6 電解液循環系統 22
2.1.7 電壓電流供應系統 23
2.2 實驗材料之特性與幾何形狀 24
2.2.1 工件材料之特性與幾何形狀 24
2.2.2 工具電極材料之特性與幾何形狀 25
2.2.3 電解液的選擇 27
2.3 實驗材料的前處理方式 29
2.3.1 不鏽鋼工件 29
2.3.2 導電高分子工具電極 30
2.4 實驗條件設定 31
2.5 實驗步驟 32
2.5.1 實驗流程 32
2.5.2 不鏽鋼工件之量測 34
第三章 實驗結果與討論 36
3.1純磨粒作用 36
3.1.1 加工時間的效應 38
3.1.2 轉速 38
3.1.3 磨粒與負荷的效應 41
3.1.4 純磨粒加工之工件內孔表面峰端變化 47
3.2純電解作用 49
3.2.1 電壓電流曲線 49
3.2.2 加工電流的效應 50
3.2.3 純電解加工之工件內孔表面峰端變化 54
3.2.4 加工電流對工件表面粗糙度之影響 55
3.3電解複合磨粒作用 56
3.3.1 電解複合磨粒拋光加工 56
3.3.2 電解複合磨粒拋光加工之工件內孔表面峰端變化 60
3.3.3 兩階段不同磨粒粒徑加工 66
3.3.4 工具電極進給且兩階段不同磨粒粒徑加工(工件內孔全表面拋光) 70
第四章 結論與未來方向 76
4.1 結論 76
4.2 未來研究方向 77
參考文獻 78

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