槍鑽為一種高效率之深孔加工工具，所加工之孔具有良好之尺寸、位置、粗糙度、真圓度及真直度等加工精度。深孔加工時因槍鑽在嚴酷之條件下鑽削易產生磨耗，使槍鑽承受更大之進給力，若超過槍鑽所能承受之負荷則會造成槍鑽切刃產生破裂。
然而現今之槍鑽加工機尚無任何量測進給力之進給裝置，本研究研製一台具有以下功能之槍鑽加工機：（1）進行深孔加工時具有全程監測及記錄進給力之功能。（2）進給力超過某設定值時，槍鑽自動退刀之功能。此二功\\能可防止槍鑽切刃產生嚴重破裂。
經由實際槍鑽深孔加工來測試槍鑽加工機之性能。測試結果顯示，以不同進給速率鑽削時進給裝置可量測到相對應之進給力。當進給力超過所設定之進給力上限值瞬間，進給裝置立即停止進刀並退回原啟動位置。加工機之性能測試符合上述兩個新功能。
利用此槍鑽加工機研究在相同進給速率下進給力與切刃磨耗之關係，實驗結果顯示槍鑽切刃在進行深孔加工時會產生磨耗，加工時間越久，槍鑽切刃產生之磨耗越大，槍鑽所受之進給力也越大，且磨耗由外切刃逐漸往內切刃生長。

Gun-drilling is one of the highly efficient tools for deep-hole making. The drilled hole possesses good size, positioning, roughness, roundness, and straightness. When the deep-hole is drilled, it is easy to cause wear at the tool-chip and tool-work interfaces at the serious condition so that the gun-drill is subjected to larger feed force. If the feed force exceeds the critical load, then the cutting edge of the gun-drill is broken.
However, nowadays the device to measure the feed force in the gun-drill press is not available. This study develops a gun-drill press which possesses two new functions as follow: (1) to measure and to record the feed force during the drilling process;（2）to return the gun-drill when the feed force exceeds a set value. These two functions can be used to detect the serious breakage of the gun-drill.
According to the practice drilling test, the performance of this press can be obtained. Results show that the feed force can be measured using different feed speeds. The gun-drill can stop and return to its origin position when the feed force exceeds the set value. Hence, the performance test of this new machine meets the above-mentioned functions.
Using this press, the relationship between the feed force and the wear of cutting edge is investigated at the same feed speed. Results show that wear occurs on the cutting edge of the gun-drill, and the wear area increases with increasing drilling time so that the feed force is also increased. The wear grows from the outer side of the cutting edge to the inner side.

總　目　錄

封面 i
學位論文審定書 ii
謝誌 iii
總目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 vii
符號說明 ix
中文摘要 x
英文摘要 xi
第一章　緒論 1
1-1　前言 1
1-2　槍鑽 2
1-3　槍鑽加工機 7
1-4　切削液 10
1-5　刀具之磨耗 11
1-6　其他深孔加工刀具 13
第二章　槍鑽切削力分析與量測 15
2-1　切削力分析 15
2-2　切削力之量測 19
2-3　槍鑽幾何形狀設計與刀具壽命 21
第三章　實驗設備 22
3-1　研究動機 22
3-2　設計理念 25
3-3　實驗設備 29
3-3-1　槍鑽加工機 29
3-3-2　校正曲線 34
第四章　實驗結果與討論 37
4-1　模擬測試 37
4-2　以實際槍鑽加工測試槍鑽加工機之性能 41
4-3　進給力與切刃磨耗之關係 43
第五章　結論 49
參考文獻 50

圖 目 錄

圖1.1 槍鑽之結構 4
圖1.2 鑽頭結構圖 4
圖1.3 槍鑽各種型式之油孔 4
圖1.4 各種槍鑽鑽頭輪廓 5
圖1.5 可分離式鑽頭之槍鑽 6
圖1.6 典型市售槍鑽加工機之實體圖 9
圖1.7 槍鑽加工機各部位之說明 9
圖1.8 槍鑽之磨耗及各種型式之破裂 12
圖2.1 槍鑽切刄切削力及其分佈 16
圖2.2 各切削邊緣之位置 18
圖2.3 分佈於切削邊緣之正向力及摩擦力 18
圖2.4 主切削邊上之摩擦力方向 18
圖3.1 摩擦攪拌熔接三分力（FX, Fy, FZ）檢測裝置圖 23
圖3.2 摩擦攪拌熔接進給力(Fy)檢測機構圖 23
圖3.3 摩擦攪拌熔接三分力量測結果 24
圖3.4 槍鑽加工機之進給機構設計理念圖 26
圖3.5 進給力量測裝置示意圖（第一式） 27
圖3.6 進給力量測裝置示意圖（第二式） 28
圖3.7 槍鑽加工機示意圖 31
圖3.8 刀具旋轉及進給示意圖 31
圖3.9 進給力量測裝置安裝於工作滑台 32
圖3.10 進給力量測及擷取流程圖 33
圖3.11 進給力校正裝置分解圖 35
圖3.12 進給力校正裝置整體圖 35
圖3.13 使用進給力校正裝置直接於機台上校正 35
圖3.14 已校正負荷計量測之力量與進給力校正裝置輸出電壓之校正曲線圖 36
圖4.1 彈簧裝置示意圖 39
圖4.2 彈簧裝置分解圖 39
圖4.3 彈簧裝置安裝於機台上 39
圖4.4 彈黃裝置模擬測試進給力、位置之時間關係圖 40
圖4.5 實際槍鑽加工實驗進給力、位移之關係曲線圖 39
圖4.6 不同進給速率鑽削第一支工件過程中進給力、位移之時間曲線圖 45
圖4.7 第一支工件總鑽削時間319秒（圖4.6）後之槍鑽切刃磨耗圖 45
圖4.8 以不同進給速率持續鑽削第二支工件過程中進給力、位移之時間曲線圖 46
圖4.9 第二支工件總鑽削時間468秒（圖4.8）後之槍鑽切刃磨耗圖 46
圖4.10 以不同進給速率持續鑽削第三支工件過程中進給力、位移之時間曲線圖 47
圖4.11 第三支工件總鑽削時間284秒（圖4.10）後之槍鑽切刃磨耗圖 47
圖4.12 在進給速率 條件下進給力與磨耗之關係圖 48


表 目 錄

表1.1 槍鑽與麻花鑽之比較 14
表2.1 進給力經驗公式之統整 20
表3.1 槍鑽加工機性能表 32
表3.2 已校正負荷計量測之力量值與進給力校正裝置之輸出電壓值 36
表4.1 實際槍鑽加工實驗之實驗參數 42

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