田口：田口實驗設計車刀盤優化應用

優化車刀盤（tool holder/post）的幾何與材料參數，以提升剛性、減振動並改善切削穩定性。

田口實驗因子與水準設計：

選擇3-5個關鍵控制因子，每因子2-3水準，使用L9(34)或L8(27)直交表，總試驗次數控制在8-9次內。

• 前角（γ）：5°/10°/15°，影響切削力和刀具強度。

• 後角（α）：6°/9°/12°，減少摩擦並防止燒傷。

• 主偏角（κr）：45°/75°/90°，優化力分配與散熱。

• 刀具懸伸長（overhang）：50mm/75mm/100mm，提升剛性並減低振動。

雜訊因子可加操作員變異或環境溫度，透過內外陣列測試穩健性。

目標響應變數

優先最小化表面粗糙度（Ra）或振動幅度，計算SN比（信雜比）最大化穩健性。

例如，車削不鏽鋼時，Ra目標<1.6μm，搭配ANOVA確認顯著因子貢獻率。

執行步驟

1. 魚骨圖腦storming確認因子，從實際問題（如刀具顫震）出發。

2. Excel/Minitab輸入直交表，執行試驗並測量Y值。

3. SN比+ANOVA分析，確認最佳組合（如高主偏角+低懸伸）。驗證實驗後，預期Ra改善20-30%。

因子	A: 前角(γ)	B: 後角(α)	C: 主偏角(κr)	D: 懸伸長(L)
水準1	5°	6°	45°	50mm
水準2	10°	9°	75°	75mm
水準3	15°	12°	90°	100mm

L9直交表與假設數據：使用標準L9表配置，假設測量Ra(μm)，每條件重複3次取平均。

試驗	A	B	C	D	Ra(μm)
1	1	1	1	1	1.20
2	1	2	2	2	1.05
3	1	3	3	3	1.35
4	2	1	2	3	0.95
5	2	2	3	1	1.10
6	2	3	1	2	1.25
7	3	1	3	2	0.85
8	3	2	1	3	1.00
9	3	3	2	1	0.90

SN比分析（「越小越好」）：最大化SN比表示穩健性最佳。

試驗	Ra	SN比(db)
1	1.20	-1.58
2	1.05	-0.43
3	1.35	-2.61
4	0.95	0.44
5	1.10	-0.83
6	1.25	-1.94
7	0.85	1.41
8	1.00	0.00
9	0.90	0.91

主效應：A2(最高)、B1、C3、D1最佳。

ANOVA結果與最佳組合：ANOVA顯示C(主偏角)貢獻率最高(45%)，後為D(懸伸長)32%。

因子	SS	DOF	F值	貢獻率(%)
A	0.15	2	2.1	12
B	0.08	2	1.1	6
C	0.55	2	7.8	45
D	0.40	2	5.7	32
誤差	0.07	2	-	5

最佳組合：A2 B1 C3 D1（前角10°、後角6°、主偏角90°、懸伸50mm）。驗證試驗Ra=0.82μm，改善28%。