在金属切削加工中.PPT

本章架構 11.1 前言 11.2 金屬切削刀具 11.3 金屬切屑形狀 11.4 切削力 11.5 切削刀具材質 11.6 刀具的幾何形狀與角度 11.7 刀具壽命 11.8 刀具磨耗 11.9 磨耗形式 11.1 前言 金屬切削（metal cutting）通常是在產品製造時，將工件多餘的外形與尺寸切削成碎屑（chips）並去除掉。 切削刀具（cutting tool）則被運用來除去碎屑成為機械的工作中心。 切削方法包含七種切削操作：鉋削（shaping）、車削（turning）、鉨切(milling) 、鑽孔（drilling）、鋸截（sawing）、拉孔（broaching）與輪磨（grinding）。 金屬切削刀具（1/3） 單鋒刃刀具（single-point cutting tool） 如車刀鉋刀等 多鋒刃刀具（multiple-point cutting tool） 兩個或兩個以上的單鋒刀具依某種排列方式組成一體，如鉨刀（milling cutter）及拉刀（broaching tool） 金屬切削刀具（2/3） 金屬切削刀具（3/3） 車削是使用單鋒刀刃具除去工件不必要部份的材料，產生旋徑、端面的過程，這種操作是在車床上完成的。 11.3 金屬切屑形狀 11.3.1 非連續型或斷碎型（discontinuous chip） 11.3.2 簡單連續型（continuous chip） 11.3.3 組合切刃之連續型切屑 非連續型或斷碎型 形成狀況係在車刀之前，金屬之被破碎成極小塊。 切屑大部為脆性材料所產生的結果，當切屑生成時，車刀正將材料表面削平，可得光平表面（ smooth surface），刀具壽命亦相當長。 簡單連續型 切屑為切屑延性而具紙摩擦係數材料者而得。 金屬切屑為連續變形，並於高切速下在車刀面上持續移動。 組合切刃之連續型切屑（1/5） 此金屬材料摩擦係數較高所形成的，稱為組合切刃之連續型切屑（continuous chip with built-up edge）。 若干摩擦係數較高的材料在切削時，沿刃口前端即有逐漸堆積現象產生。 金屬切屑通常分為正切削（orthogonal cutting）與斜切削（obilque cutting） 組合切刃之連續型切屑（2/5） 組合切刃之連續型切屑（3/5） 組合切刃之連續型切屑（4/5） 組合切刃之連續型切屑（5/5） 11.4 切削力 車刀切削時，刀具的切削力可分由縱向力FL、經向力FR及切削力FT等三種切削力（cutting force）所形成。 11.5 切削刀具材質 高速鋼（high speed steel，HSS） 硬質合金刀頭（sintered carbides tool bit） 陶瓷刀具（ceramic cutting tool） 碳化物刀具（carbides） 碳化鎢（tungsten carbide） 碳化鈦（TIC） 鑽石（diamond） 11.6 刀具的幾何形狀與角度（1/2） 車刀為單鋒刃刀具(single-point tools) ，其幾何形狀和角度切削作用極為重要，影響工件的加工品質、切削量。 刀具的幾何形狀與角度（2/2） 11.7刀具壽命 壽命之判斷 刀具上肢刀面或刀腹，部份區域逐漸磨耗致使刀具無法使用。 刀具的破斷致使刀具不堪使用。 11.8 刀具磨耗 通常影響刀具壽命的磨損，計有下列五種基本型式： 磨蝕磨損 (abrasion wear) 黏著磨損 (adhesion wear) 擴散磨損 (diffusion wear) 化學與電解磨損 (chemical and electrolytic wear) 氧化磨損 (oxidation wear) 簡單分類為三種： 11.8.1 黏附式磨耗 11.8.2 摩擦式磨耗 11.8.3 擴散式磨耗 11.8.1 黏附式磨耗 刀具的磨損乃因兩種金屬粗糙焊接結合處破裂而生。 在金屬切削加工中，切屑與刀具間之接結處即構成摩擦式機構之一部份。 11.8.2 摩擦式磨耗 當切屑底面上具有堅硬之顆粒，則當此切屑流經刀面時，經由機械力的作用，一部分刀具材料便因而被磨去，形成磨耗。 11.8.3 擴散式磨耗 當金屬結晶格子中的原子自高原子密度區移向低原子密度區時，即發生了固態擴散（solid-state diffusion）現象。 在金屬切削加工中，工件及刀具材料會因緊密接觸產生高溫，此時固態擴散便會發生，有些刀具材料中之原子會移向工件材料；此一現象會出現在工件與刀具間接觸面之狹窄反應區（reaction zone），且能致使刀具之表面結構裡弱化，稱之為擴散式磨耗。 11.9 磨耗形式 切屑流過刀面時所造成之凹痕（crater），常促成刀面之凹痕性磨耗。 新產生的工件表面所形成之摩擦