[課程簡介] 科技論文寫作 (1) 培養科技文章讀寫能力; (2) 培養各式學位論文寫作能力; (3) 培養科技英文表達能力; (4) 培養全民英檢讀寫能力(中高級); (5) 培養科技寫作自信心以及國際接軌能力。 [課程內容] • 1. 寫作基礎篇-格式,風格,原創與技術報告之種類 chapters 01-06 • 2. 科寫要項篇-技術報告之十大要素與圖表之製作 chapters 07-18 • 3. 科寫發表篇-技術報告發表步驟流程與注意事項 chapters 19-22 • 4. 科寫英文篇-外國人寫英文常犯錯誤與注意要項 chapters 30-34 • 5. 科寫應用A-學位論文/簡報.會議報告/海報.計畫書 chapters 27-30 • 6. 科寫應用B-綜論.書評.報章.書目.廣告.書稿.電郵 chapters 23-26 [參考資料] ◆丘志威等譯, 2015, 如何撰寫及發表科學論文,藝軒圖書。 ◆方克濤, 1996, 英文科技論文與會議簡報, 全文書局。 ◆方克濤, 1995, 英文科技寫作文法與修辭原則, 全文書局。 ◆柯泰德, 2000, 科技英文編修訓練手冊, 清蔚科技, 四方書網。 ◆柯泰德, 2000, 科技英文編修訓練手冊進階篇, 清蔚科技,四方書網。 ◆陳世琪, 2002, 簡要英文寫作(瘦身法), 正中書局。 ◆篠田義明,李伯紀, 2003, 科技論文報告的書面英文表現, 建興文化事業。 ◆林淑瓊譯, 1999, 最佳講稿撰寫, 揚智出版。 ◆鄭宗諭,洪慈霙, 2002, 英文作文及段落寫, 東華書局。 ◆朱浤源, 2004, 撰寫博碩士論文實戰手冊, 正中書局。 ◆曹俊漢, 2001, 研究報告寫作手冊, 聯經出版。 ◆周亦明, 1997, 如何寫美式研究報告, 美國教育出版。 ◆郭柏立,鄒國益, 1996, 專題製作與論文寫作, 全華科技。 ◆ Philip C. Kolin, 2006, Successful Writing at Work, Houghton Mifflin Co. ◆顏澤賢, 1993, 現代系統理論, 遠流出版。 ◆魏宏森, 1993, 系統論, 博達出版。 [評分標準] 期中報告(中文/英文) --- 50%; 期末報告(中文/英文) --- 50% 報告請於繳交期限前,準時 e-mail 到 hylai@mail.ncku.edu.tw 目錄/內容 第 1章 [基礎]科學寫作[骨架(溝通工具與格式演化巴斯德方法論IMRAD+世戰催統)] 骨架(框架) 第 2章 [基礎]科學寫作[氣血(風格=條理+清晰+雙向)與語法(精簡+高雅+洗鍊)] 氣血(生理) 第 3章 [基礎]科學寫作[精神(原創/狹義+廣義)與變化(格局/原貌+調適)] 精神(心理) 第 4章 [基礎]科學寫作[整體(採礦(數據→資料→知識)與冶煉(圈養套殺+前置+後置)] 整體(採冶) 第 7章 [要項]如何準備題目/抬頭/標題 (Title)] 眉毛(外在1) 第 8章 [要項]如何編列作者姓名及地址 (Authors and Addresses)] 眼神(外在2) 第 9章 [要項]如何撰寫摘要 (Abstract) 臉部(外在3) 第10章 [要項]如何撰寫前言 (Introduction) 體形(外在4) 第11章 [要項]如何撰寫材料/方法 (Method) 思路(內在1) 第12章 [要項]如何撰寫結果 (Results) 行識(內在2) 第13章 [要項]如何撰寫討論(結論) (Discussions) 業識(內在3) 第14章 [要項]如何撰寫致謝辭 (Acknowledgement) 感恩/迴向(內在4) 第15章 [要項]如何準備參考文獻及附錄 (References & Appendices) 因緣(不內外1) 第16章 [發表]如何準備表格 (Tables) 脈叢(不內外2) 第17章 [發表]如何準備圖例 (Figures) 脈象(不內外3) 第18章 [發表]如何鍵入及定正稿件 (Typography) 製程(工序1) 第19章 [發表]如何投寄稿件(稿投何處) (Paper Sending) 製程(工序2) 第20章 [發表]如何與編輯交涉(評審過程) (Paper Reviewing) 製程(工序3) 第21章 [發表]如何處理校對(出版過程) (Paper Typesetting) 製程(工序4) 第22章 [發表]如何訂購抽印本(出版過後) (Paper Ordering) 製程(工序5) 第23章 [應用]如何撰寫綜論文章 (Application #1) 應用1(綜論) 第24章 [應用]如何撰寫書評文章 (Application #2) 應用2(書評) 第26章 [應用]如何撰寫學位論文 (Application #3) 應用3(畢論) 第27章 [應用]如何進行口頭報告 (Application #4) 應用4(答辯) 第28章 [應用]如何撰寫壁報論文 (Application #5) 應用5(壁報) 第29章 [應用]如何撰寫會議報告 (Application #6) 應用6(會報) 第30章 [英文]英文用法(10)與誤用(10) (English Writing #1) 英寫1(文法) 第31章 [英文]避免繁瑣-含糊-官僚-賣弄 (English Writing #2) 英寫2(錯用) 第32章 [英文]縮寫何時及如何使用 (English Writing #3) 英寫3(英縮) 第30章 [結語]總結科技寫作面面觀 (Concluding Remarks) 英寫4(總結) [附錄01] 常用期刊標題字的縮寫 [附錄02] 未經定義仍可用於表格標題之縮寫 [附錄03] 文體和拼字常見之誤用 [附錄04] 避免使用的字詞 [附錄05] 國際度量衡單位之字首和縮寫 [附錄06] 認可的縮寫和記號 [附錄07] 詞錄/參考文獻/索引 科技寫作 期中報告 題目: 人工智慧在工程上的應用 時間: 2022年4月13 日 (三) 夜24:00前 網址: hylai@mail.ncku.edu.tw 檔案: 科寫1-學號-姓名-會議.docx 科寫1-學號-姓名-簡報.pptx 評分: 格式30% + 內容70% 3 科技寫作 期末報告 題目: 萬物聯網與現代科技之發展 最晚: 2022年6月15 日 (三) 夜24:00前 網址: hylai@mail.ncku.edu.tw 檔案: 科寫2-學號-姓名-期刊.docx 科寫2-學號-姓名-學位.docx 科寫2-學號-姓名-簡報.pptx 評分: 格式30% + 內容70% 4 寫作基礎篇(文章的骨架工具與格式) ●好的藝術引發神秘感,而好的科學則避免之。 就某方面來說,神秘感充滿活力,但就另一方面, 它則是致命傷。因為簡單明確才是科學之鑰。 -- John Foules ● 科技寫作.基礎篇=骨架 +氣血 (樣貌/靜態) ● 文章骨架 工具與格式 ◆工具 溝通+傳媒+印刷 ◆格式 浮現+統一+範例 +精神 (健康/動態) (養生/創新) 科技寫作.基礎篇(1) 溝通管道與格式(規範) 賴 新 一 教授 成大機械工程學系特聘教授 演 講 大 綱 ● ● ● ● ● ● 人類之溝通史 寬鬆到嚴謹一統 溝通管道開發 傳媒與印刷演進 19世紀方法論 寫作格式之浮現 20世紀2次世戰 統一格式之催生 專業報告格式 必備組件與組序 專業報告價值 經驗紀錄與傳承 6 人類溝通史 圖象到語文; 寬鬆到嚴謹 ●人類有語言文字記載的歷史只有五千年,之前怎麼溝通? 沒有語言文字前的史前時代(約7000~12000年前),人類用眉心傳 象的方式(此即2500多年前釋佛與大迦葉間之拈花微笑,教外別傳)溝通。 ●7000多年前人類本能逐漸下滑,乃漸改以口語文字相傳。 口語的溝通相當寬鬆,因此知識快速地被遺忘或傳來傳去 傳為神話奇蹟,不得已,4000多年前只好訴諸於文字記載。 ●300多年前人類才真正學會用嚴肅的科學語文來溝通。 ◆最早2本科學期刊同時出現於 1665 年 法國的 The Journal des Scavans和英國的The Philosophical Transactions of the Royal Society of London。 從那時起,期刊就成為科學交流的主要工具;至1981年全世 界已有7萬多種科學技術期刊出版(King et al., 1981),目前則更多。 ●100年前人類才正式採用精簡嚴謹而統一的IMRaD格式溝通; 而這種統一格式的出現,也是非常偶然的。 ★嚴謹的溝通方式讓文明急速進步,但為何出現得這麼晚? 7 流通工具之演進傳媒與印刷(傳承與分享) ●早期人類試圖留給後人的紀錄 壁畫碑銘(歸藏傳世之工具)太笨重 (1) 早期將一些訊息留存下來的媒介物,如石頭泥板,是不可思議的笨重而難以流行 (試想,如果通信媒介物是100磅的石頭,郵局在分信上會有什麼樣的困難)。 (2) 最早[約公元前(-4000)年]的泥板古書是古巴比倫人對諾亞時代大洪水的記載[約公元前 (-10000)年-Chaldean account of the Flood)],較聖經的創世紀約早了2000年(Tuchman,1980)。 ● 輕巧易攜之傳媒的開發 紙草紙,羊皮紙,圖書,印刷書寫紙張 (1) 公元前(-2000)年,第一個輕巧的媒介物-紙草紙(papyrus,用紙草植物製造的紙張,再以膠黏 著成一捲20~40呎長,繫於滾筒上),正式被使用。 (2)公元前(- 190)年,羊皮紙(parchment,由動物皮製成)開始被使用。 (3) 公元前(- 40)年,希臘人在以弗所(Ephesus),婆格門(Pergamum,今日之土耳其)和亞歷山大 港(Alexandria),建立了大型的圖書館,藏書約20萬冊(Plutarch報導)。 (4)公元 (+ 105)年,中國人蔡倫發明了印刷書寫紙張,這就是現代溝通的媒介物。 ●流傳廣被之印刷的發明 活字印刷機,古騰堡42行字聖經(古書) (1) 公元(+1100)年,中國人畢昇發明活字印刷機(史上最偉大的單項發明; Tuchman,1980)。 (2) 公元(+1455)年,歐洲人古騰堡(Gutenberg) 從活字印刷機上印出42行字的聖經。 (3) 公元(+1500)年,已能從幾百本古書(incunabula)中印出幾千份拷貝,流傳於世。 8 一般寫作.基礎篇(1) 溝通管道與格式(規範) 賴 新 一 教授 成大機械工程學系特聘教授 演 講 大 綱 ● 人類之溝通史 寬鬆到嚴謹一統 ● 溝通工具演進 傳媒與印刷開發 ● 19世紀方法論 寫作格式之浮現 ● 20世紀2次世戰 統一格式之催生 ● 專業報告格式 必備組件與組序 ● 專業報告價值 經驗紀錄與傳承 9 19世紀科學方法論 寫作格式之浮現 ●早期論文出版的格式 多彩敘述性的文字與觀測性的報告格式。 ◆早期科學的典型報告都是”首先,我看見這個;然後我看見那個”, 或“首先我做這個;然後我做那個”, 且報告經常按年代順序排列。 ◆觀測性的科學報告需要敘述性的文體;實際上,這種文體到今天仍 然使用於簡訊期刊(Letters Journals),醫學臨床個案,及地質調查報告中。 ●19世紀後半科學方法論 迅速催生了精簡論文寫作格式之發展。 ◆巴斯德(Louis Pasteur)的疾病研究確認了病原理論與純菌微物培養法。 於是,病原論與方法論取代了自然發生說 (spontaneous generation),使科學和 科學報告有很大的突破。 ◆近代科學兩大基石(重現性reproducibility of experiments與IMRaD創作格式)來自偶然。 為平息來自那些相信自然發生說理論之瘋狂信徒的批評,巴斯德覺 得有必要將實驗細節,精簡詳實地描述,使同儕能重複實驗的結果。 10 20世紀2次世戰寫作格式之統一與定調 ● [需求+經費] 使科學產出大量論文,期刊壓力大,要求統一精簡的格式應運而生。 ★ 20世紀初,磺胺劑(sulfa drug)研究盛行(1900年初艾利克Paul Ehrlich與1930年代杜馬克Gerhard Domagk)。 ★ 二戰加速了抗生素的研發;1929年佛來明提出青徽素 (penicillin);1944年已有鏈徽素 (streptomycin) 。 戰 後 (1950 年 代 ) 一 股 熱 潮 瘋 狂 尋 求 ” 特 效 藥 (miracle drugs) 四 環 徽 素 (tetracyclines)”。 許多抗生素的發展抑制了肺結核,敗血症,白喉,黑死病,傷寒以及 (經 由疫苗)天花和小兒痲痹症等災難。 ★ 1960年代科學奇蹟大量來自醫學研究室,研究經費不斷遞增。誘因很快的與蘇聯 發射的史普尼克(Sputnik)衛星的負面恐慌激勵結合。隨後登月計畫競賽的歲月裡, 有了更多的奇蹟被期望著,於是各國政府競相投入大量經費,以進行科學研究。 ★ 這種結果使得大量論文湧入期刊室,對許多主編產生莫大壓力,期刊空間變得異 常珍貴,稿件被要求寫得詳實且具IMRaD規格,不再浪費於冗長繁複的寬鬆語法中。 ● IMRaD始於19世紀末,定調於20世紀中葉,今已發展成全球期刊共用之統一格式。 ★ 期刊主編支持IMRaD,因為他們認為它是最簡單又合理的研究成果之溝通方式。 ● IMRaD邏輯簡單,能幫主編,評審及讀者提供三向(撰寫,審查,查詢)快速科技導航服務。 ★ 雖有一些編輯對IMRaD既簡單又合理的方式無法信服,但最後還是屈服並隨順; 因為IMRaD的嚴密性確實節省期刊的空間(和費用),且IMRaD標記了稿件內主要部份, 使得編輯和評審工作更為方便。 11 一般寫作.基礎篇(1) 溝通管道與格式(規範) 賴 新 一 教授 成大機械工程學系特聘教授 演 講 大 綱 ● 人類之溝通史 寬鬆到嚴謹一統 ● 溝通工具演進 傳媒與印刷開發 ● 19世紀方法論 寫作格式之浮現 ● 20世紀2次世戰 統一格式之催生 ● 專業報告格式 必備組件與組序 ● 專業報告範例 經驗紀錄與傳承 12 專業報告之格式 3大部塊10大組件 ●由於以上歷史因緣,又為了能精省完備而更高效地進行知識傳承, 科學論文寫作於是有了一個約定成俗之規範。此規範包括: ● [前置前處理] ◆ 題目-名稱-抬頭 ◆ 作者-通訊處-學號 ◆ 目錄-章節-圖表-符號 ◆ 摘要 (Title) (Authors) (Table of Contents, Figures, Tables, Symbols) (Abstract) ● [主體 IMRaD] ◆ I 前言(Introduction) 研究動機(問題提出)? ◆ M 方法(Method) 問題如何解決?(原理/方法/設備/材料/步驟) ◆ R 結果(Results) 發現了什麼具體事項? ◆ D 討論(Discussion) 發現事項之意義/貢獻? ★ (I-M-R-D) (起-承-轉-合) (春-夏-秋-冬) (成-住-異-滅) (圈/點撥-養-套-殺) ●[後置後處理] ◆ 誌謝銘 ◆ 參考資料 ◆ 附註 (Acknowledgement) (References) (Appendices) 13 專業報告格式( 3大部塊10大組件)-萬變不離其宗 14 專業報告撰寫之順序與流程 ●雖然專業報告撰寫之格式規範已約定成俗,但撰寫之順序流程則因研究 過程資料的搜尋,實驗的安排,主題的定奪,長期研究過程工作人員的進出 增刪…等諸多因素影響,撰寫之順序ㄧ般可依下列流程進行: (01) 題目-名稱-抬頭(Title) 名稱 (先暫可定或暫不定) (02) 作者-通訊處(Authors & Addresses) 人數及順序 (可先暫定或暫不定 ) (02) 目錄-章節-圖表-符號(Table of Contents) 長報告或學位論文(可先暫定或暫不定 ) (03) 工作日誌(Log Book) 工作日誌 (宜從頭到尾隨時記錄) (03) 文獻與資料之收集與整理(References) 文獻收集 (宜從頭到尾隨時記錄) (04) 前言(Introduction) 研究動機(問題提出;宜邊作編寫邊改) (05) 步驟材料與方法(Method) 問題如何解決? (宜邊作編寫邊改) (06) 結果(Results) 發現的具體事項 (宜邊作編寫邊改) (07) 討論(Discussion) 發現事項之意義 (貢獻;宜邊作編寫邊改) (08) 摘要(Abstract) 摘要(文章的迷你龍睛;主體完成後才能寫) (09) 誌謝銘(Acknowledgement) 誌謝銘 (定稿) (10) 附錄(Appendices) 附錄 (定稿) (11) 參考資料(References) 參考文獻 (定稿) (12) 題目-名稱-抬頭(Title) 名稱 (定稿) (13) 目錄-章節-圖表-符號(Table of Contents) 長報告或學位論文 (定稿) (14) 作者-通訊處(Authors & Addresses) 人數及順序 (定稿) (15) 全文總體檢,包括文法,拼字,以及請同儕檢查再檢查 (定稿) 15 研討會文章範例 16 IMRaD格式化前之報告(1/2) (擁擠而可讀性低) 陶瓷車刀在不同切削速度累積作用下刀具壽命分析 蕭恩柔 國立虎尾科技大學 機械與機電工程研究所 以切削加工為主體之生產加工系統,除了追求生產加工順暢、加工效率提升以及品質穩定、生產成本降低等以外,近年來更朝向自動化、省力化、無人化之方向發展。為 了達成這些目標,刀具壽命之正確掌握非常重要。對於少樣多量之生產加工(例如軸承零件之加工),刀具常在固定的切削速度下使用,直到刀腹磨耗到達特定值以後才更換刀 具。此時刀具更換時間可使用固定加工時間或固定加工件數之方式來控制。但對於多樣少量之生產加工(例如模具加工),可能使用同一把刀具進行粗加工和精加工,或者是 當零件A加工完成後,刀具壽命可能尚未結束,因此仍繼續加工零件B;但此時之切削速度可能與加工零件A時之速度不一樣;結果刀具可能要經歷各種不同切削速度以後, 刀具磨耗才會達到規定之特定值。由於刀具要經歷不同之切削速度作用,造成刀具壽命很難正確地掌握;對於自動化生產加工而言,刀具更換時間要如何擬定,便產生很大 困擾。 有關於固定切削速度時之刀具壽命分析,預測與監控方面研究很多[1-本論文主要在探討陶瓷車刀在不同切削速度累積作用下之刀具壽命變化;利用泰勒氏刀具壽命方程式推 導出陶瓷車刀之累積壽命。經實驗結果分析發現,以固定切削速度與不同切削速度累積切削作用時,之刀腹磨耗變化,對刀具壽命具有很大的正相關係;且經由本文實驗分 析發現,切削速度之變化先後順序會對刀具壽命會產生影響。但有關於切削刀具在不同切削速度累積作用時之刀腹磨耗變化情形,則鮮少有人探討[8]。本文即針對此問題, 經由切削實驗來瞭解陶瓷車刀在不同切削速度下累積切削時之刀腹磨耗變化,並嘗試推導出累積壽命方程。 泰勒氏[1]於1906年依據實驗結果,推導出刀具在固定速度下切削之壽命方程式為 V Tn = C 在此V為切削速度,T為刀具壽命,n為描述刀具材料性質之常數,C是指刀具壽 命為一分鐘時之切削速度。由式(1)可求出車刀具在各種固定速度下切削時之刀具壽命,由圖一可以發現當,切削速度為V1時刀具壽命為T1,而當切削速度為V2時刀壽命為T2, 但是當切削速度在刀具壽命期間內改變時;例如當刀具在V1速度下切削T1時間以後換到V2之速度繼續切削時還可以使用多少時間?利用泰勒氏刀具壽命方程式便無法求出來; 因此有必要推倒陶磁車刀在各種不同速度下累積切削時之刀具壽命方程式,依據上式可得 V1 T1n = V 2 T2n 將等號兩邊取對數處理序以整理後可得 n = (logV1-logV2)/(logT2logT1) 假設切削刀具之材料性質在速度V1下使用時間t1以後,依然維持不變(也就是n值維持不變)的話,則泰勒氏刀具壽命方程依然適用;由圖1可推導出 n = (logV1-logV2)/[logt2log(T1-t1)] 由上兩式可得 logT2 logT1 = logt2 log (T1t1) 將上式重新整理可得 t1/T1 + t2/T2 = 1 由上式可求出在速度V2下繼續切削時,可使用之時間t2之值。 接著繼續推導刀具在速度V1下使用時間t1以後,換到速度V2下繼續使用t2時間,然後換到速度V3下切削時,可以使用之時間t3之求法。由圖可得 log(T3/T2) = log[t3/(T2-t2)]; log(T2/T1) = log[T2/(T1-t1)] 將上兩式聯立求解,並予以整理可得 t1/T1 + t2/T2 + t3/T3 = 1 由上式便可以求出t3之值。依此類推可得 t1/T1 + t2/T2 + t3/T3 +….= 1 i.e. 如果將其寫成通式之形式則成為 式中之Ti代表車刀在Vi速度下切削時之刀具壽命,而ti則為車刀在Vi速度下切削之切削時間,常數C之值由實驗決定。 為了瞭解不同切削速度刀腹磨耗變化情形,使用陶瓷車刀對S55C高碳鋼材料進行刀具壽命之乾切削試驗,切削工具試驗機是在CNC車床上進行;車刀使用ISO國際規格TNGA160404 A65捨去式陶瓷車刀片。實驗是將工件材料施以調質化處理使其硬度達 HRC36~38度,首先進行的是固定切削速度之切削試驗,將進給速率f和切削深度d固定 (f=0.2mm/min‚d=1.0mm)切削速度分別採用100,200和300m/min車削適當時間間隔以後便將刀片卸下,利用工具顯微鏡在測量刀具磨耗量Vb之值刀具磨耗量;之量測方法如圖3所示, 利用工具顯微鏡在量測範圍內量取五點刀腹磨耗值,每一切削條件皆進行到刀腹磨耗量VB之值接近或超過0.4mm才停止切削。 固定切削速度之切削試驗完成以後,接著進行改變切削速度之切削試驗。使車刀具在一較高切削速度下切削一段時間以後,再將切削速度降低到一較低切削速度下繼續切 削;以觀察比較切削速度改變時之刀具磨耗變化情形。 下圖所示為陶瓷車刀在固定切削速度下之刀腹磨耗變化情形:由圖上可瞭解刀腹磨耗量會隨著切削時間之增加而增加,而且切削速度越快時刀腹磨耗速率會快;著顯示切削速 度對刀腹磨耗之影響很大。由圖5至圖6所示為陶瓷車刀在不同切削速度下累積作用下刀具變化:圖5,圖6為陶瓷車刀受到二種不同切削速度交互作用下刀腹磨耗變化,當切削速 度由高速至低速變化時以300m/minv→100m/min之切削條件為例;由圖上可刀具磨耗會沿著OAB曲線變化,當切削速度300m/min時其刀腹磨耗會沿著OA曲線改變,當切削速度降 低為100m/min時刀腹磨耗會沿著AB線改變;其刀具磨耗雖然改變但其趨勢卻與切削速度一直固定在100m/ min時之刀腹磨耗變化趨勢相似。而當切削速度由低速變為高速 100m/min→300m/min時;由圖上可瞭解出其刀腹磨耗之變化趨向與切削速度由高速變低速時之情形變化是一樣。 下圖鎖示為陶瓷車刀受到三種不同切削速度交互作用時之刀腹磨耗變化;以300→200→100/m/min之切削條件為例,當切削速度為300m/min時,其刀腹磨耗變化會沿OA曲線變 化:當切削速度降低200m/min時刀腹磨耗會沿著AB曲線改變;AB曲線之變化趨向與切削速度為200時之刀腹磨耗變化趨向相似。當切削速度降低至100m/min時刀腹磨耗會沿著BC曲 線改變,BC曲線之變化趨向與固定切削速度為100m/min時刀腹磨耗趨向相似。當切削速度由100→200→300m/min變化時也相同發生類似現像;由著些結果我們可以瞭解,縱使刀 具交互在各種不同切削速度下切削工件其刀腹磨耗變化與相對應之固定切削速度切削具有很大的正向關係。 17 IMRaD格式化前之報告(2/2) (擁擠而可讀性低) 接下來將實驗結果帶入式(12)中計算,其結果如表一所示由表1可看出,當陶瓷車刀在一較高速度V1下切削一段時間t1以後,再將切削速度改變到一較低切 削速度V2下,繼續切削直到刀具損壞為止,其值常小於1,反之若先在低速下切削再提高到較高之切削速度時,則會有值大於1的趨勢。也就是說切削速度 之操作順序不同時會得到不同的刀具壽命,此意謂著切削速度之先後變化會影響到刀具之最後的壽命。 本研究結果可得以下結論: (1)刀腹磨耗速率會隨著切削速度之提高而提高,也就是說切 削速度越快時,刀具壽命會愈短; (2)陶瓷刀具受到不同切削速度交 互作用時,刀腹磨耗變化趨勢與相對應之固定切削速度時相似,僅是刀腹磨耗不同;也就是說,兩者之間具有很大的正相關性; (3)由累積壽命方程可看出,當切削 速度由高速至低速時,其Σ(t/T)值常小於1;而當切削速度由低速至高速時,其Σ(t/T)值常大於1,顯示切削速度之操作順序會影響刀具壽命。 參考文獻 Chao‚ P.Y.and Huang ‚Y. 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Res.‚ Vol.28‚ No.7‚ pp. 1357-1367. 表1 不同切速交互作用時刀具壽命估計 圖1 刀具壽命分析(一) 圖4 陶瓷車刀在固定切速下刀腹磨耗變化 圖5 陶瓷車刀在兩種不同切速累積作 用下刀腹磨耗變化圖 圖2 刀具壽命分析(二) 圖3 刀腹磨耗量測位置 圖6 陶瓷車刀在三種不同切速累積 作用下刀腹磨耗變化圖 18 IMRaD格式化後之報告(1/2) (簡明而可讀性高) 研究方法與科技論文寫作 中華民國九十四年六月二十三日 臺灣˙雲林 國立虎尾科技大學 陶瓷車刀在不同切削速度累積作用下刀具壽命分析 蕭恩柔 國立虎尾科技大學 機械與機電工程研究所 摘要 本論文主要在探討陶瓷車刀在不同切削速度累積作用下之刀具壽命變 化;利用泰勒氏刀具壽命方程式推導出陶瓷車刀之累積壽命。經實驗結果 分析發現,以固定切削速度與不同切削速度累積切削作用時,之刀腹磨耗 變化,對刀具壽命具有很大的正相關係;且經由本文實驗分析發現,切削速 度之變化先後順序會對刀具壽命會產生影響。 關鍵字: 刀具壽命,刀腹磨耗,泰勒氏刀具壽命方程式 一、前言 以切削加工為主體之生產加工系統,除了追求生產加工順暢、加工效 率提升以及品質穩定、生產成本降低等以外,近年來更朝向自動化、省力 化、無人化之方向發展。為了達成這些目標,刀具壽命之正確掌握非常重 要。 對於少樣多量之生產加工(例如軸承零件之加工),刀具常在固定的切削 速度下使用,直到刀腹磨耗到達特定值以後才更換刀具。此時刀具更換時 間可使用固定加工時間或固定加工件數之方式來控制。但對於多樣少量之 生產加工(例如模具加工),可能使用同一把刀具進行粗加工和精加工,或 者是當零件A加工完成後,刀具壽命可能尚未結束,因此仍繼續加工零件B; 但此時之切削速度可能與加工零件A時之速度不一樣;結果刀具可能要經 歷各種不同切削速度以後,刀具磨耗才會達到規定之特定值。由於刀具要 經歷不同之切削速度作用,造成刀具壽命很難正確地掌握;對於自動化生 產加工而言,刀具更換時間要如何擬定,便產生很大困擾。 有關於固定切削速度時之刀具壽命分析,預測與監控方面研究很多[1-7], 但有關於切削刀具在不同切削速度累積作用時之刀腹磨耗變化情形,則鮮 少有人探討[8]。本文即針對此問題,經由切削實驗來瞭解陶瓷車刀在不同 切削速度下累積切削時之刀腹磨耗變化,並嘗試推導出累積壽命方程。 二、理論分析-刀具壽命 泰勒氏〔1〕於1906年依據實驗結果,推導出刀具在固定速度下切削之壽 命方程式為 V Tn = C (1) 在此V為切削速度,T為刀具壽命,n為描述刀具材料性質之常數,C是指刀 具壽命為一分鐘時之切削速度。由式(1)可求出車刀具在各種固定速度下切 削時之刀具壽命,由圖一可以發現當,切削速度為V1時刀具壽命為T1,而 當切削速度為V2時刀壽命為T2,但是當切削速度在刀具壽命期間內改變時; 例如當刀具在V1速度下切削T1時間以後換到V2之速度繼續切削時還可以使 用多少時間?利用泰勒氏刀具壽命方程式便無法求出來;因此有必要推倒 陶磁車刀在各種不同速度下累積切削時之刀具壽命方程式,依據式(1)可得 V1 T1n = V 2 T2n (2) 將等號兩邊取對數處理序以整理後可得 n = (logV1-logV2)/(logT2-logT1) (3) 假設切削刀具之材料性質在速度V1下使用時間t1以後,依然維持不變(也就 是n值維持不變)的話,則泰勒氏刀具壽命方程式依然適用;由圖1可推導出 n = (logV1-logV2)/[logt2-log(T1-t1)] (4) 由式(3)與式(4)可得 logT2 logT1 = logt2 log (T1t1) (5) 將式(5)重新整理可得 t1/T1 + t2/T2 = 1 (6) 由式(6)可求出在速度V2下繼續切削時,可使用之時間t2之值。 接下來繼續推導刀具在速度V1下使用時間t1以後,換到速度V2下繼續使 用t2時間,然後換到速度V3下切削時,可以使用之時間t3之求法。由圖2可 得 log(T3/T2) = log[t3/(T2-t2)] (7) log(T2/T1) = log[T2/(T1-t1)] (8) 將式(7)與(8)聯立求解,並予以整理可得 t1/T1 + t2/T2 + t3/T3 = 1 (9) 由式(9)便可以求出t3之值。依此類推可得 t1/T1 + t2/T2 + t3/T3 +….= 1 (10) i.e. 如果將其寫成通式之形式則成為 式中之Ti代表車刀在Vi速度下切削時之刀具壽命,而ti則為車刀在Vi速度下 切削之切削時間,常數C之值由實驗決定。 三、實驗方法與步驟 為了瞭解不同切削速度刀腹磨耗變化情形,使用陶瓷車刀對S55C高 碳鋼材料進行刀具壽命之乾切削試驗,切削工具試驗機是在CNC車床上進 行;車刀使用ISO國際規格TNGA-160404 A65捨去式陶瓷車刀片。實驗是將工 件材料施以調質化處理使其硬度達HRC36~38度,首先進行的是固定切削 速度之切削試驗,將進給速率f和切削深度d固定(f=0.2mm/min‚d=1.0mm)切 削速度分別採用100,200和300m/min車削適當時間間隔以後便將刀片卸下, 利用工具顯微鏡在測量刀具磨耗量Vb之值刀具磨耗量;之量測方法如圖3所 示,利用工具顯微鏡在量測範圍內量取五點刀腹磨耗值,每一切削條件 皆進行到刀腹磨耗量VB之值接近或超過0.4mm才停止切削。 固定切削速度之切削試驗完成以後,接著進行改變切削速度之切削 試驗。使車刀具在一較高切削速度下切削一段時間以後,再將切削速度 降低到一較低切削速度下繼續切削;以觀察比較切削速度改變時之刀具磨 耗變化情形。 19 IMRaD格式化後之報告(2/2) (簡明而可讀性高) 四、實驗結果分析 圖4所示為陶瓷車刀在固定切削速度下之刀腹磨耗變化情形:由圖上可瞭 解刀腹磨耗量會隨著切削時間之增加而增加,而且切削速度越快時刀腹磨 耗速率會快;著顯示切削速度對刀腹磨耗之影響很大。由圖5至圖6所示為陶 瓷車刀在不同切削速度下累積作用下刀具變化:圖5,圖6為陶瓷車刀受到二種 不同切削速度交互作用下刀腹磨耗變化,當切削速度由高速至低速變化時 以300m/minv→100m/min之切削條件為例;由圖上可刀具磨耗會沿著OAB曲 線變化,當切削速度300m/min時其刀腹磨耗會沿著OA曲線改變,當切削速 度降低為100m/min時刀腹磨耗會沿著AB線改變;其刀具磨耗雖然改變但其趨 勢卻與切削速度一直固定在100m/ min時之刀腹磨耗變化趨勢相似。而當切 削速度由低速變為高速100m/min→300m/min時;由圖上可瞭解出其刀腹磨耗 之變化趨向與切削速度由高速變低速時之情形變化是一樣。 圖6所示為陶瓷車刀受到三種不同切削速度交互作用時之刀腹磨耗變化; 以300→200→100/m/min之切削條件為例,當切削速度為300m/min時,其刀腹 磨耗變化會沿OA曲線變化:當切削速度降低200m/min時刀腹磨耗會沿著AB曲 線改變;AB曲線之變化趨向與切削速度為200時之刀腹磨耗變化趨向相似。 當切削速度降低至100m/min時刀腹磨耗會沿著BC曲線改變,BC曲線之變化 趨 向 與 固 定 切 削 速 度 為 100m/min 時 刀 腹 磨 耗 趨 向 相 似 。 當 切 削 速 度 由 100→200→300m/min變化時也相同發生類似現像;由著些結果我們可以瞭解, 縱使刀具交互在各種不同切削速度下切削工件其刀腹磨耗變化與相對應之 固定切削速度切削具有很大的正向關係。 接下來將實驗結果帶入式(12)中計算,其結果如表一所示由表1可看出, 當陶瓷車刀在一較高速度V1下切削一段時間t1以後,再將切削速度改變到一 較低切削速度V2下,繼續切削直到刀具損壞為止,其值常小於1,反之若先 在低速下切削再提高到較高之切削速度時,則會有值大於1的趨勢。也就是 說切削速度之操作順序不同時會得到不同的刀具壽命,此意謂著切削速度 之先後變化會影響到刀具之最後的壽命。 七、參考文獻 1. Tayor‚F.W.‚1906‚“On the art of cutting metals,” ASME‚ Vol.28‚ pp.301-350. 2. ISO‚1972 ‚“Tool life testing with single point turning tools” ‚ISO‚ 5th draft proposal ‚ISO/TC29/WG22 (secretariat 37)‚ 91. 3. Zhou‚ C.‚ Chandra‚ J. and Wysk‚ R.‚ 1990‚ “Optimal cutting tool replacement based on tool wear status” ‚Int.J.Mach.Tool Des. Res.‚ Vol.28‚ No.7‚ pp. 13571367. 4. Mukherjee ‚S.N.and Basu ‚S.K. ‚1967‚ “Multiple regression analysis in evaluation of tool wear,” Int. J. Mach. Tool Des. Res.‚ Vol.7‚ pp.15-21. 5. Kuljanie‚E.‚1980‚“Random strategy method for determining tool life equations,” Annals of the CIRP‚ Vol.29‚ pp. 351-356. 6. Lamond ‚B. F. and Sodhi‚ M. S. ‚1997‚ “Using tool life models to minimize processing time on a flexible machine ” ‚ IIE transactions‚Vol.29‚pp.611-621. 7. Chao‚ P.Y.and Huang ‚Y. P. ‚“An improved neural network models for the prediction of cutting tool life,” J. of Intelligent Manufacturing ‚ Vol. 8‚pp.107-115 8. Jemielniak K. ‚ Szafarczyk M. and Zawistowski J. ‚ 1985‚“ Difficulties in tool life predicting when turning With variable cutting parameters ” Annals of the CIRP‚ Vol.34/1 ‚ pp.133-116. 圖1 刀具壽命分析(一) 圖2 刀具壽命分析(二) 圖3 刀腹磨耗量測位置 五、結論與建議 本研究結果可得以下結論: (1)刀腹磨耗速率會隨著切削速度之提高而 提高,也就是說切 削速度越快時,刀具壽命會愈短; (2)陶瓷刀具受到不同切 削速度交互作用時,刀腹磨耗變化趨勢與相對應之固定切削速度時相似,僅是 刀腹磨耗不同;也就是說,兩者之間具有很大的正相關性; (3)由累積壽命方 程可看出,當切削速度由高速至低速時,其Σ(t/T)值常小於1;而當切削速度由 低速至高速時,其Σ(t/T)值常大於1,顯示切削速度之操作順序會影響刀具壽 命。 圖5 陶瓷車刀在兩種不同切速累積作 圖4 陶瓷車刀在固定切速下刀腹磨耗變化 用下刀腹磨耗變化圖 表1 不同切速交互作用時刀具壽命估計 六、謝誌 本研就究感謝指導教授林維新在實驗上的協助,以及虎尾科技大學高 速切削技術中心提供CNC高速車床相關研究設備,使得實驗得以進行,在 此特別致謝。 圖6 陶瓷車刀在三種不同切速累積作用下 刀腹磨耗變化圖 20 Research Methodology and Technical Writing June 23, 2005 IMRaD 格式英文版 (1/2) Taiwan˙Yulin˙National Formosa University Ceramic turning tool under the different cutting speed cumulative action of tool life analysis En-Jou Hsiao Institute of mechanical & electro-mechanical Engineering ‚ National Formosa University Abstract suppose the tool material properties under the cu-tting speed V1 and T1 This paper aims to analyze the life variation of ceramic turning tool under the effect of cumulative action caused by different cutting speeds, and to calculate the accumulated lifespan by adopting Taylor’s tool life equation. After analyzing the results of this experiment, it is found that there is positive relation between a tool flank wear variation under different turning cutting speeds cumulative action and the tool life, and that the order of cutting speed variation will affected the tool life.. Key words: tool life‚ flank wear‚ Taylor’s’ tool life equation 1. Introduction Production systems based on the cutting are required to process smoothly and efficiently and to manufacture with quality stably and economically. In recent years, they are also required to work au-tomatically, strength-savingly, and unmannedly. To achieve this objective, it is very important to have an exact control of a tool life. For systems processing with fewer models but with a great quantity (such as bearing parts pro-cessing), tools are usually used under fixed cutting speeds and are changed until the flank wear reach a particular value. Then, the timing of tool changing can be after processing a fixed period of time or a fixed amount of products. However, for systems processing with various models but with a small quantity (such as molds processing), it is possible to use a single tool to process parts A, and since the tool life has not expired, the tool is continued to process parts B. Therefore, the tool may be cutting at different speed from that while processing parts A. The result of this practice: the flank wear will reach a particular value only after the tool goes through a variety of cutting speeds. That will make it hard for us to control the tool life exactly. In addition, for an automatic processing system, it will also cause trouble as to when to change the tool. 2. Tool Lifte Modeling In 1906, based on the results of his exp-eriment, Taylors〔1〕deduced the tool life eq-uation under fixed cutting speed (1) as V Tn = C (1) In eqn. (1), V stands for the cutting speed‚ T for the tool life‚ n an exponent representing the material of the tool, and C the cutting speed when the tool life being only one minute. From equation (1), we can derive the tool life under all fixed cutting speeds. And from Fig.1, we can find that when the cutting speed is V1, the tool life will be T1, and when the cutting is V2, the tool life will be T2. But when the cutting speed changes within tool life term, such as when the tool works at cutting speed V1 over T1 time and then changes to speed V2, how much time of life of the tool is left for the tool to continue working at speed V2? In the case, it is impossible to derive the answer through Tay-lors’ tool equation. Thus, it is necessary for us to deduce another equation for calculating the cumulative tool life when the tool is working at various cutting speeds in succession. By using eqn. (1), one can obtain: V1 T1n = V 2 T2n (2) By rearranging the above Eqn., one can obtain time affter that at present when n value not change Taylors’ tool life equation as before suitable n = (logV1-logV2)/[logt2-log(T1-t1)] (4) From Eqns.(3) and (4), one can obtain logT2 logT1 = logt2 log (T1t1) (5) Rearranging eqn. (5) to obtain t1/T1 + t2/T2 = 1 (6) from equation (6) we can solution when the cutti-ng speed under V2 continue working that will can use the t2 value. Next, ratiocination tool life under V1 use t1 af-ter change to V2 speed that use still an t2 time .with when change to V3 that time can use t3 solution. log(T3/T2) = log[t3/(T2-t2)] (7) log(T2/T1) = log[T2/(T1-t1)] (8) Solving eqns. (7) and (8) simultaneously to obtain t1/T1 + t2/T2 + t3/T3 = 1 (9) From above equation, one can obtain t3。By so doing, the others can be obtaoned as t1/T1 + t2/T2 + t3/T3 +….= 1 (10) i.e. In general form, the above equation can be written as Where Ti is the tool life under the cutting speed Vi.,ti is the cuuting time of the tool under the cutting speed Vi,The constant C can be determine by experimental data. 三、Experimental Approach and Procedure For clearly flank wear variety condition .this experiment to used ceramic tool for S55C high carbon steel material that used dary cutting test of tool life analysis . cutting test machine is used CNC turning . turning tool is used thow away tools ISO TNGA 160404 A65 ceramic turning tool .with workpiece material implement to tempering processing make hardenss get to HRC36~38.frist used fix cutting speed test whit feed rate f and cut depth fix (f=0.2-mm/rev‚ d=1.0mm ) .cutting speed respectively used 100 and 200 and 300 m-m/min that cutting suitable time compartment after take down tool . flank wear Vb value for the using tool makers’ micr-ospes to measure tool. (measure method show Fig3.).used tool makers’ microscopes in mea-sure scope get 5 point flank wear Vb value to average . the stop cutting is at every turn cutti-ng condition the flank wear Vb be close to 0.4mm or override . 4. Experimental Results IMRaD 格式英文版 (2/2) 7. References 1. Tayor‚F.W.‚1906‚“On the art of cutting metals,” ASME‚ Vol.28‚ pp.301-350. 2. ISO‚1972 ‚“Tool life testing with single point turning tools” ‚ISO‚ 5th draft proposal ‚ISO/TC29/WG22 (secretariat 37)‚ 91. 3. Zhou‚ C.‚ Chandra‚ J. and Wysk‚ R.‚ 1990‚ “Optimal cutting tool replacement based on tool wear status” ‚Int.J.Mach.Tool Des. Res.‚ Vol.28‚ No.7‚ pp. 13571367. 4. Mukherjee ‚S.N.and Basu ‚S.K. ‚1967‚ “Multiple regression analysis in evaluation of tool wear,” Int. J. Mach. Tool Des. Res.‚ Vol.7‚ pp.15-21. 5. Kuljanie‚E.‚1980‚“Random strategy method for determining tool life equations,” Annals of the CIRP‚ Vol.29‚ pp. 351-356. 6. Lamond ‚B. F. and Sodhi‚ M. S. ‚1997‚ “Using tool life models to minimize processing time on a flexible machine ” ‚ IIE transactions‚Vol.29‚pp.611-621. 7. Chao‚ P.Y.and Huang ‚Y. P. ‚“An improved neural network models for the prediction of cutting tool life,” J. of Intelligent Manufacturing ‚ Vol. 8‚pp.107-115 8. Jemielniak K. ‚ Szafarczyk M. and Zawistowski J. ‚ 1985‚“ Difficulties in tool life predicting when turning With variable cutting parameters ” Annals of the CIRP‚ Vol.34/1 ‚ pp.133-116. Figure 4 shows the ceramic turning tool under a fix cutting speed and the various conditions of flank wear. From the figure, one can clearly see that the value of flank wear increases as the cutting time and cutting speed are increased. The flank wear rate increases fast as the cutting speed id creased. It also shows that the cutting speed is the major factor of the flank wear. Figures 5 and 6 show when ceramic turning tool under different cutting speed cumulative action of flank wear variety condition .this fig 5. and fig 6. for the ceramic tool be subjected to two a surname-e .different cutting speed interaction and flank wear variety .when cutting speed from high speed to low speed .from example ‚300 to 100 m/min cutting sp-eed condition .for fig we can see.tool flank wear al-ong OAB curve venety .when cutting speed is 300-m/min that flank wear along OA curve change .but when cutting speed reduce to 100m/min the flank wear along AB curve variety .it is show flank wear rate although change but wear trend and cutting sp-eed still similarity fixed under the 100m/min flank wear variety condition. When cutting speed from low speed change to high speed .form 100 change to 300m/min and from fig 5. we can see the flank wear from high speed change to low speed variety . In Fig 6. it show ceramic turning tool be su-bjected to three kind different cutting speed inte-raction . In Fig 6. example flank wear from 300 to 200 and 100 m/min cutting speed variety. When cutting speed is 300m/min the flank wear along OA curve change .but when cutting speed reduce to 200m/min the flank wear along AB c-urve variety .this AB curve veriety trend and cu-tting speed 200m/min of flank wear variety tren-d the some. When the cutting speed reduce to 100m/min the flank wear veriety trend along BC curve change. This BC curve veriety trend and cutting speed 100m/min of flank wear variety tr-end the some. By putting the experimental result into Eqn. (12) calculate Form table 1‚ we can Fig.1 Tool life Analysis(1) Fig. 2 Tool life analysis (2) Fig. 3 Measurement point of flank wear clearly ‚when caeramic turning under the high speed V1 cutting a period time after the cutting change to than low speed V2 continue cutting to tool fracture with sopt .the Σ(t/T)value is usually smaller than 1‚opposite when cutting speed from low speed to hight speed the Σ(t/T)value is usually larger than 1.so that the cutting speed order can affect the tool life. this meaning is cutting speed variety order can affect the ultimate tool life. 5. Concluding Remarks The experimental results can be found (1) The rate of flank wear depends on the Fig. 5 Accumulated flank wear of ceramic cutting sp-eed;namely, the faster the cutting speed is the shorter the tool life; (2) When ceramic turning tool was used at differre-nt speeds, the flank wear variation Fig. 4 Flank wear of ceramic cutter at fixed speeds cutter at two different cutting speeds inclination is the similar to that when the ceramic turning tool was used at a fixed Table 1 Estimated tool life at different cutting speeds speed. there is a significant positive relation between the flank wear rate and the cutting speed; (3)Through the cumulative tool life equation, the fo-llowing it found that when the cutting speed shi-fts from low to high, the Σ(t / T)value is us-ually smaller than 1; when the cutting speed shi-fts from high to low, the Σ(t / T)value is us-ually larger than 1. This indicated that the order of cutting speed changes can affect the tool life. 6. Acknowledgement The suthor would like to express sincere appreciation to Professor Lin, WeiHsin for his kind assistance in this study. The appreciation is also extended to the high speed cutting laboratory at National Formosa University. Fig. 6 Accumulated flank wear of ceramic cutter at three different cutting speeds 研討會簡報(slides)範例 23 簡報投影片製作A 要點 01~09 24 簡報投影片製作A 要點 10~18 25 簡報投影片製作A 要點 19~27 26 研討會海報(poster)範例 27 Title of Poster in Arial, Bold, 80-96 Points: Size Dependent on Length 28 Title of Poster in Arial, Bold, 80-96 Points: Size Dependent on Length 29 Title of Poster in Arial, Bold, 80-96 Points: Size Dependent on Length 30 期刊論文格式範例 31 期刊論文 格式 A pp. 021910.01 ~ 021910.10 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 學位論文格式範例 42 成大電機碩士論文 格式 A pp. 01 ~ 54 43 44 45 46 47 48 49 50 51 That’s All, Folks !! Thanks for Your Attention !! 報告完畢! 謝謝各位! 敬 請 批 評 指 教 !! 報告人: 賴 新 一 教授 國立成功大學機械工程學系 Email : hylai@nfu.edu.tw 52