加工中心刀具知識(shí)

1、A,1,銑,刀,種,類,銑削為各種切削方式中變化最大，用途最廣的切削方式。所以無(wú)論是槽孔,銑削、凹切、平面以至于各種造型之面皆可加工，而且經(jīng)由銑削加工可獲,得表面光度極佳與精準(zhǔn)之尺寸。銑刀是一種多刃口的圓形刀具，銑削的原,理為應(yīng)用銑刀之多刃旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切削作用，所以雖然刀具切入工件甚深，但,每一切刃之切削量并不大，因此每一切刃之切削厚度仍可維持很薄，所得,之加工面亦佳，且刀具壽命能維持甚久。切削效率佳，用途廣泛，所以銑,刀在目前金屬加工中占有極高之份量,由于銑刀在目前的切削加工中，幾乎可取代大部分之傳統(tǒng)切削刀具，故無(wú),論在銑刀之材料、造型、結(jié)構(gòu),等等之設(shè)計(jì)制造上，不但種類極為繁多而,且復(fù)雜。現(xiàn)在僅

2、就下列一般模具銑削加工中常用之銑刀種類作說明介紹,依幾何形狀區(qū)分,a,端銑刀,b,球刀,c,圓鼻,刀,依刀具結(jié)構(gòu)區(qū)分,a,組合式刀具,b,整體式刀,具,A,2,按幾何形狀區(qū)分,在模具銑削加工中，由于模具本身即是有復(fù)雜造型之工件，在考慮切,削效率、刀具壽命以及工件形狀,等的因素下，因此要只使用單一種,形狀之銑刀便可將模具加工完成是不可能的。所以在模具加工中常會(huì),需要用到不同形狀的銑刀來(lái)加工模具，一般模具加工最普遍使用的銑,刀有以下三種,a,端銑刀,End Mill,b,球刀,Ball-nose Cutter,c,圓鼻刀,Toroidal Cutter,A,3,端銑刀之外形如右圖所示，銑刀之外緣及

3、底面均有銑齒以構(gòu),成切刃，所以可以用來(lái)銑削工件之垂直面以及垂直面。端銑,刀之刀形變化非常復(fù)雜，適用于各類加工，如：銑平面、溝,槽或輪廓面,等等，可說是被運(yùn)用最為廣泛的一種銑刀。一,般來(lái)說端銑刀非常適用于,2D,形狀的工件，但是應(yīng)用于,3D,形,狀的模具加工時(shí)，就不是那么的適用。我們就以下原因說明,端銑刀應(yīng)用于模具加工時(shí)所發(fā)生的問題,一、如右圖框框所指出的區(qū)域，你可以看到此處為一尖點(diǎn),所,以甚為脆弱，一但此處尖點(diǎn)崩壞，那么銑刀壽命也就隨之,完結(jié)。所以端銑刀的壽命不甚穩(wěn)定,二、在銑削,2D,形狀的工件時(shí)，由于與工件接觸的區(qū)域?yàn)橥饩?與底面，所以不論是刀間距或是切削深度都可以使用極有效,率的數(shù)值。反

4、之如果用于銑削,3D,形狀的模具時(shí)，你可以發(fā)現(xiàn),與工件接觸的區(qū)域幾乎都是靠近尖點(diǎn)的部位，所以你必須要,減少刀間距或是切削深度，因此加工效率降低,R=0,D,端,銑,刀,A,4,所以在模具加工中，端銑刀一般會(huì)被用來(lái)加工模具中的,2D,區(qū)域，如：垂,直面以及水平面或是模具中尖角的區(qū)域會(huì)用端銑刀將之加工出來(lái)。而在傳,統(tǒng)方式的模具加工中，端銑刀也會(huì)被用來(lái)作粗加工。下面圖示為端銑刀的,實(shí)際加工范例,輪,廓,加,工,銑,削,垂,直,壁,銑,削,溝,槽,銑,削,袋,形,工,件,A,5,D,R,D=2R,如左圖所示，底部刀刃為一球形狀的銑刀為球刀。球刀在目前的,模具加工使用上相當(dāng)?shù)念l繁，尤其是在銑削,3D,的

5、模具時(shí)，球刀,更是不可缺少的工具。與前者端銑刀比起來(lái)，因?yàn)榍虻稕]有像,端銑刀底部為尖點(diǎn)的刀刃，而是帶有,R,角的刀刃，所以球刀的刀,刃更為強(qiáng)壯，不易崩壞；換句話說，球刀的壽命會(huì)比端銑刀更為,穩(wěn)定。除此之外，球刀與工件接觸的區(qū)域?yàn)?R,角的刀刃，因此在,精加工時(shí)刀間距可用更大的數(shù)值，加工面也有極佳的效果,因此不論是刀具壽命或是加工效率，球刀在模具加工上是不錯(cuò)的,選擇！不過同樣的，球刀在模具加工時(shí)也會(huì)遭遇一些問題。在銑,削,3D,模具時(shí)球刀雖然與工件接觸的區(qū)域?yàn)?R,角的刀刃，但是實(shí)際,的接觸位置卻會(huì)隨著工件的形狀而改變，這樣的差異會(huì)帶來(lái)以下,的影響,球,形,銑,刀,A,6,切削最基本的概念就是賦

6、予切削刀刃以及被切削材相對(duì)速度，當(dāng)?shù)度胁馁|(zhì),比被切削材硬而且切削速度達(dá)到時(shí)，被切削材與刀刃接觸的區(qū)域就會(huì)被移,除。因此切削速度對(duì)于刀具的切削效果非常重要，如果切削速度不夠或太,低，那么刀刃就不是在切削工件，而是在磨工件。為了產(chǎn)生切削速度，所,以在車削中就是旋轉(zhuǎn)工件產(chǎn)生切削速度；在銑削中就是旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)生切削,速度。左下圖中所顯示的球刀，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)時(shí),1,2,3,點(diǎn)的位置其對(duì)應(yīng)的,切削速度均不相同，甚至,2,這一點(diǎn)的切削速度幾乎等于,0,因此球刀的缺點(diǎn),就是切削速度不穩(wěn)定。以右下圖范例來(lái)說，你可以看到球刀在銑削,3D,的,工件時(shí)刀刃與工件接觸的位置會(huì)不斷的改變，因此切削速度一直在改變,在,一、切削速

7、度,Vc,a,b,c,d,1,2,3,a,c,兩點(diǎn)時(shí)其切削速度穩(wěn)定，所,以此區(qū)域?yàn)榈度性谇邢鞴ぜ?，?以得到良好之加工面。而在,b,d,兩點(diǎn)時(shí)會(huì)因切削速度太低甚至沒有,切削速度導(dǎo)致刀刃在磨擦工件，加工,面,質(zhì)量當(dāng)然會(huì)大受影響,A,7,二、刀具損耗,a,b,c,球刀在銑削較平坦的區(qū)域時(shí)，如下：此時(shí)與工件接觸的位置大部分都為,a,b,c,這幾個(gè)位置。所以其實(shí)是用球刀的底部在銑削工件。當(dāng)整個(gè)工,件這類的區(qū)域范圍很大時(shí)，球刀底部除了切削速度低外，底部的刀刃也,會(huì)很快的磨損，兩側(cè)的刀刃其實(shí)并沒有用到，所以加工面不僅質(zhì)量低落,而且因?yàn)榈毒邠p耗的關(guān)系，加工面的精度也會(huì)受到影響,a,b,c,A,8,球刀在模具

8、加工中最常用來(lái)銑削,3D,的模具，尤其是在精加工以及清角加,工時(shí)，但不適合用于銑削較平坦之區(qū)域，因與工件接觸面積小，無(wú)法加大,刀間距。下面圖示為球刀的實(shí)際加工范例,粗,加,工,精,加,工,A,9,圓,鼻,刀,D,R,D2R,如左下圖所示，圓鼻刀的外型與端銑刀類似，均為平坦的底部設(shè)計(jì)，所不,同的是圓鼻刀的底部為帶有,R,角的刀刃而不是尖點(diǎn)的刀刃，所以刀刃的強(qiáng),度比端銑刀好，不易崩壞，因此刀具的壽命會(huì)比端銑刀要好,除此之外，圓鼻刀比球刀、端銑刀有更佳的加工效率，尤其是,在粗加工時(shí)。因?yàn)閳A鼻刀底部是平的，圓鼻刀的水平刀間距可,以用的比球刀更大。在精加工時(shí)，它同樣擁有與球刀一樣的優(yōu),點(diǎn)，所以刀間距也可

9、以可用更大的數(shù)值。因此圓鼻刀不論是用,于粗加工以至于精加工，都是非常合適的選擇,在銑削,3D,模具時(shí)，圓鼻刀還有另外一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是使用球刀所比不,上的。球刀本身會(huì)隨著與工件接觸的位置不同，切削速度而有,非常大的變化，所以加工面質(zhì)量不穩(wěn)定。圓鼻刀雖然也有這樣,的情形，不過它的切削速度的變化并不像球刀那樣有極大的變,化。因此使用圓鼻刀加工的工件，質(zhì)量當(dāng)然穩(wěn)定。以下說明圓,鼻刀切削速度穩(wěn)定的原因,A,10,a,b,c,d,切削速度,右下圖為模擬圓鼻刀在銑削,3D,工件時(shí)圓鼻刀與工件接觸的情況，你可以,看到在,a,b,c,d,四點(diǎn)時(shí)，刀刃與工件接觸的位置。不管刀刃與工件怎,么接觸，刀刃的接觸區(qū)域都會(huì)落在左

10、下圖中所顯示的,兩個(gè)區(qū)域。從,這圖中可以清楚的了解，即使圓鼻刀的接觸點(diǎn)也會(huì)像球刀一樣不斷的改變,但是所造成的切削速度變化不會(huì)像球刀那樣劇烈，甚至在,b,d,兩點(diǎn)的位置,時(shí)，球刀的切削速度會(huì)幾乎為,0,但是圓鼻刀能保持一定的切削速度。所,以使用圓鼻刀加工時(shí)當(dāng)然可以維持刀刃是在切削的狀態(tài)，加工面的質(zhì)量當(dāng),然就會(huì)穩(wěn)定,A,11,左下圖為使用圓鼻刀進(jìn)行粗加工，用圓鼻刀粗加工的好處為其水平刀間距,可以使用的很大，所以粗加工效率遠(yuǎn)比球刀來(lái)的好；而右下圖則為用圓鼻,刀精加工，圓鼻刀的優(yōu)點(diǎn)就是切削速度變化穩(wěn)定，所以你可以看到在精加,工后工件的表面呈現(xiàn)出金屬在被切削后的光亮,A,12,按刀具裝置區(qū)分,一、組合式

11、刀具,二、整體式刀具,一般就銑刀的使用方式可將其區(qū)分為下列兩種形式的銑刀,A,13,組,合,式,刀,具,此種形式刀具，顧名思義，即銑刀之刀刃部分為可更換的設(shè)計(jì)。通常在設(shè),計(jì)上分為刀座以及刀片兩部分，刀片即為銑刀中的刀刃用來(lái)切削工件，而,刀座則做為固定或支撐刀片。刀座的直徑即決定銑刀的大小，此外，刀座,也可作成多刃的設(shè)計(jì)。刀片部分則有許多形狀，材質(zhì),等變化。使用者可,以視不同的加工情況更換適合的刀片，刀片上所有切刃都使用磨耗后，刀,片即拋棄而不重磨，只需更換新的刀片。所以刀具成本、使用彈性為其優(yōu),點(diǎn)。下列圖示為舍棄式刀具,組,合,式,圓,鼻,刀,組合式球刀,A,14,整,體,式,刀,具,整體式刀

12、具為刀刃與刀體為一體的設(shè)計(jì)，銑刀上之刀刃與銑刀身皆由同一,材料所制成，所以在精度以及刀刃的強(qiáng)度上整體式刀具會(huì)比舍棄式刀具來(lái),的高，但是相對(duì)的制作刀具的材料成本就會(huì)提高，而且刀刃在磨耗后需再,重新研磨才可再使用。另外因?yàn)榭紤]刀刃的強(qiáng)度以及制作上的難度，在制,作,10mm,以下的舍棄式刀具極為不易，所以一般,10mm,以下的銑刀都為整,體式刀具。下列圖示為整體式刀具,圓,鼻,刀,球,刀,端,銑,刀,A,15,刀,具,材,質(zhì),鍍,層,刀具材質(zhì),近代機(jī)制生產(chǎn)能力不斷的大幅提高，尤其在大量生產(chǎn)的工作要求下，從事于大量且高速的切,削工作。為發(fā)揮高性能工作母機(jī)應(yīng)有之生產(chǎn)工作效能，則切削刀具尤須密切的配合。為

13、了發(fā),揮刀具之切削能力，故刀具材料需有顯著之進(jìn)展與改良，目前使用之各種刀具材料均有其特,性以適應(yīng)各種不同加工的要求。一般刀具材料必須具備的性能為生產(chǎn)制造費(fèi)用須最低、具有,高溫之抵抗軟化的能力、低的摩擦系數(shù)、較高的抵抗磨耗性質(zhì)，導(dǎo)熱性良好、充分的韌性以,及耐沖擊性等等，一般使用的刀具材料有下列幾種,高速鋼、燒結(jié)式碳化物,Carbides,瓷金工具,Cermet,陶瓷刀具,Ceramics,CBN,刀具,鍍層,由于工程材料不斷持續(xù)的發(fā)展，在,1960,年之后，陸續(xù)開發(fā)出新一代的合金材料。這些新材料,不僅有高強(qiáng)度，而且具有高磨損性甚至有極高的化學(xué)性質(zhì)，在切削時(shí)會(huì)與切削刀具產(chǎn)生化學(xué),作用造成侵蝕現(xiàn)象。

14、除此之外，在時(shí)間及成本降低的要求下，高速切削正逐漸被人們廣泛的,接受。因此以往的刀具材料已不敷人們的需求。在因應(yīng)如此嚴(yán)格的需求下，發(fā)展出刀具材料,再加上鍍層保護(hù)。具有鍍層保護(hù)的刀具其壽命將近是一般沒有鍍層刀具的,10,倍，常見的刀具,鍍層有下列幾種,uncoated,未鍍層,TiN,氮化鈦,TiCN,氮碳化鈦,TiAlN,氮鋁鈦,Al,2,O,3,氧化鋁,A,16,刀具材料、鍍層與加工時(shí)間,碳鋼,Carbon Steel,高速鋼,HSS,鑄造合金,Cast cobalt-base alloys,超硬合金,Cemented Carbides,新超硬合金,Improved Carbide Grad

15、es,鍍層,First coated Grades,雙鍍層,First double-coated Grades,復(fù)合鍍層,First triple-coated Grades,加,工,時(shí),間,min,年代,100,26,15,6,3,1.5,1,0.7,1900,10,20,30,40,50,60,70,80,左邊的圖表顯示出自,1900,年后至今，由于刀具,技術(shù)的發(fā)展使得切削時(shí)間縮短了,100,倍。而在,1960,年之后，因?yàn)殄儗拥毒叩某霈F(xiàn)，縮短了,4,倍,的加工時(shí)間,A,17,高速鋼,High-Speed Steel,1900,年發(fā)展成功之切削刀具材料為切削工具鋼之一種，含有,鎢、鉻、鉬

16、、釩、鈷等合金元素。因含有較多的合金元素故,有相當(dāng)高的硬度，經(jīng)熱處理后其硬度可高達(dá),HRc 68,做為切,削工具在高速切削時(shí)其刀鋒即使被加熱至,500600,也不會(huì),產(chǎn)生回火軟化，仍能保持其硬度之性質(zhì)，而且在高溫時(shí)硬度,降低極微，是刀具材料所具備的重要性質(zhì)之一，故能耐高溫,及重切削。一般常用者有鎢,W,系高速鋼以及鉬,Mo,系高速鋼,1,鎢,W,系高速鋼,系為鋼基中含有,18,鎢,4 ,鉻以及,1,釩，為一般之多用,途刀具材料,2,鉬,Mo,系高速鋼,此,為,W,系高速鋼中,W,之含量降至,6 ,后,再加入,4.57 ,鉬的,合金鋼，具有良好之韌性及耐沖擊性。適合于制造強(qiáng)力之切,削、耐磨刀具，

17、如銑刀、螺絲攻等,A,18,燒,結(jié),式,硬,質(zhì),合,金,在鋼的麻田散鐵,Martensite,組織中如果分布著有特殊碳化,物的話，其比單是麻田散鐵組織的鋼更具有磨耗性，但是,麻田散鐵在高溫時(shí)會(huì)失去其硬度，要改良此缺點(diǎn)的方法為,使碳化物的量增加?？赡艿脑挘茏龀扇慷际翘蓟锏?工具最好。但是一般碳化物的熔點(diǎn)很高，無(wú)法以熔解法來(lái),制造。所以必須利用,燒結(jié)法,sintering,來(lái)固著碳化物，利,用燒結(jié)方式產(chǎn)生的工具材料中有,碳化物超硬合金,Carbides,瓷金工具,Cermet Tools,陶瓷工具,Ceramic Tools,多晶鉆石刀具,CBN,A,19,碳化物超硬合金,Sintered

18、Hard Carbides,以碳化鎢,WC,碳化鈦,TiC,碳化鉭,TaC,等粉末以適當(dāng)比例之鈷,Co,金屬粉末，壓成,適當(dāng)形狀之壓塊，經(jīng)過半燒結(jié)后以增加其強(qiáng)度，然后修整成正確之形狀之尺寸，然,后以鈷粉為粘結(jié)劑再于,1500,燒結(jié)完成。燒結(jié)后硬度大增，約為,HRa 9092,碳化物超硬合金比高速鋼具有更高的高溫硬度，溫度即使于,1200,也不會(huì)損害其,刀刃之性質(zhì)，而且抗壓強(qiáng)度大、耐磨耗性佳，其切削效率約為高速鋼之三倍。故此,合金被廣泛使用于鋼的切削用途上，一般碳化物材料之使用上可分為下類幾種,碳化鎢加鈷粉制造而成，密度大、耐磨耗高、又稱為普通碳化物。但是因?yàn)槠漤g性,低，不宜用于切削性不良之材料

19、，適用于切削鑄鐵、非鐵金屬以及硬化鋼,碳化鎢加碳化鈦及鈷粉制成，密度較小、耐磨耗，又稱為鈦碳化物，適用于一般材,料、鋼材之切削,碳化鎢加碳化鈦、碳化鉭及鈷粉制造而成，密度與,K,級(jí)相同。其性質(zhì)介于,P,K,級(jí)碳,化物之間，具有相當(dāng)之強(qiáng)度及韌性，又稱為鉭碳化物。適用于切削不銹鋼、合金鋼,延性鑄鋼等抗拉強(qiáng)度大而難以切削的材料,K,級(jí)碳化物,P,級(jí)碳化物,M,級(jí)碳化物,A,20,ISO,分類,碳化物系列,主,要,類,別,P,顏色：藍(lán)色,適合重切削量,M,顏色：黃色,適合重切削量及,韌性強(qiáng)而難以切,削的材料,K,顏色：紅色,適合微量切削與,精加工,適,用,切,削,材,料,鋼,鑄鐵,4,系列不銹鋼,鑄鐵

20、,耐熱鋼,錳鋼,鎳合金,3,系列不銹鋼,等,級(jí),K01,K03,K10,K20,K30,K40,M01,M10,M20,M30,M40,耐磨耗性,韌,性,P01,P10,P20,P30,P40,P50,切,削,速,度,增,高,耐,磨,耗,性,增,大,切,削,速,度,增,高,耐,磨,耗,性,增,大,切,削,速,度,增,高,耐,磨,耗,性,增,大,韌,性,增,大,切,削,量,增,大,韌,性,增,大,切,削,量,增,大,韌,性,增,大,切,削,量,增,大,硬化鋼,鑄鐵,非鐵金屬,A,21,瓷金工具,Cermet Tools,碳化硅,TiC,具有良好的高溫硬度、高溫耐氧化性、耐凹蝕性,Crater,所

21、以,開發(fā)出,TiC,與,Ni,的燒結(jié)合金，稱之為瓷金工具。為介于碳化物合金與陶,瓷工具之間的工具材料,材質(zhì),TiC,Titan,Carbide,碳化鈦,最常使用,TiCN,Titan,Carbonitrit,氮碳化鈦,TiN,Titan,Nitrit,氮化鈦,WC,Wolfram,Carbide,碳化鎢,金屬結(jié)合劑,Ni / Co,Nickel / Cobalt,鎳,鈷,瓷金工具的優(yōu)點(diǎn),適合切削高,硬度的超硬合金,或是用來(lái)作鋼及鑄鐵材料的精加工,A,22,陶瓷工具,Ceramic Tools,陶瓷工具可分為兩種基本類型,A,型, B,型,A,型：以氧化鋁,Al,2,O,3,為主,A1,純,的氧

22、化鋁,A2,添,加,20 40,的碳化鈦,TiC,和氮化鈦,TiN,來(lái)加以混和,A3,增加碳化硅晶體的含量,B,型：以氮化硅,Si,3,N,4,為主,以氧化鋁,Al,2,O,3,為主體，而類似于陶瓷器的材料。通常是在純度為,99.5,以上的,Al,2,O,3,中,加入微量的,MgO,CaO,Na,2,O,K,2,O,SiO,2,等而在,1600,以上加以燒結(jié)制成。與前述瓷金,工具不同的是燒結(jié)時(shí)不使用結(jié)合劑,MgO,SiO,2,的添加物是為了保持,Al,2,O,3,粒子的細(xì)微，而,且使密度增加。在高溫時(shí)具有極大的硬度及強(qiáng)度，此為其特征。所以可比,WC,系超硬合金在更,高的速度進(jìn)行切削，而且在切削

23、時(shí)可以不需要使用切削劑。但是因?yàn)樘沾晒ぞ弑?WC,系合金更,脆而缺乏耐沖擊性，所以僅做為最后精加工或半最后加工用的切削工具,以氮化硅,Si,3,N,4,為主體，氮化物系陶瓷中之氮化硅,Si,3,N,4,因其熱沖擊抵抗大，機(jī)械強(qiáng)度可維,持到高溫，另外亦有優(yōu)良的耐氧化性及耐蝕性所以適合高溫機(jī)械零件與切削工具等。近年來(lái)已,成為最重要的機(jī)械零件用新陶瓷,A,型,B,型,A,23,陶瓷刀具的選用,陶瓷刀具又稱為氧化刀具，硬度極高，可達(dá)到,HRa 94,陶瓷的耐熱性可達(dá),到,1200,有極高之抗壓強(qiáng)度，不過脆性太大所以強(qiáng)度不高，因此切削量,不能太大，故適合最后精加工或半最后加工用之切削工具或是其他高度耐,

24、磨之非金屬,NTK,HC1,NTK,C1,NTK,HC2,分,類,性,質(zhì),鋼,鑄鐵,鑄鋼,鋼,淬火鋼,鑄鐵,鑄鋼,鋼,鑄鐵,鑄鋼,適用切削材料,200500,m/min,200400,m/min,100300,m/min,切,削,速,度,震動(dòng)較小之作業(yè),尺寸精密之加工,震動(dòng)較小之作業(yè),不適合粗加工,比,C1,HC1,更耐,震動(dòng)之切削，適,合中、細(xì)切削,工,作,條,件,韌,性,增,大,耐,磨,耗,性,增,大,A,24,多晶鉆石刀具,CBN,在以氮化物做為切削刀具中，除了氮化硅,Si,3,N,4,以外，尚有氮,化硼,BN,與氮化鋁,AlN,皆為燒結(jié)體，其性質(zhì)皆為硬度極高,抗熱性佳。尤其是以,BN,

25、為立方晶結(jié)構(gòu)的立方晶氮化硼,CBN,具,代表性。立方晶結(jié)構(gòu)的氮化硼使它成為僅次于鉆石,Diamond,之后最硬的材料。用此類材料所作成的切削工,具，其承受溫度可達(dá)到,2000,但是與陶瓷刀具一樣，因?yàn)?脆性太大所以強(qiáng)度不高，因此切削量不能太大，故只適合最后,精加工用之切削工具或適用于超過,50HRC,的硬化合金鋼與鑄,鐵之精加工或是其他高度耐磨之工件材料。使用,CBN,做為切,削刀具時(shí)，其切削速度為,5001000m/min,在普通工具機(jī),之速度下是不足以產(chǎn)生足夠之切削速度來(lái)配合,A,25,各種工具材料的高溫硬度,溫度,硬度,Hb,0,200,400,600,800,1000,100,200,

26、300,400,500,600,700,800,1500,1600,1700,碳化物超硬合金,碳工具鋼,高速鋼,鑄造合金,A,26,鍍,層,一般刀具的鍍層厚度在,25m,鍍層應(yīng)有以下的特點(diǎn)以符合需求,a,在溫度不斷的提升下，仍能保持相當(dāng)?shù)挠捕?b,穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)并且不會(huì)與工件的材料發(fā)生作用,c,熱傳導(dǎo)性低,d,與刀具材質(zhì)的結(jié)合性良好、不會(huì)發(fā)生剝落或裂開,e,多孔性低，最好不會(huì)產(chǎn)生孔洞,鍍層的好處可以強(qiáng)化刀具材料的硬度、韌性以及熱傳導(dǎo)性。具有鍍層保護(hù),的刀具其壽命將近是一般沒有鍍層刀具的,10,倍。而無(wú)鍍層的刀具，可以,用于一般的切削速度，或于老舊機(jī)臺(tái)使用較低的速度，亦可重新研磨或修,改再使用,

27、A,27,鍍,層,技,術(shù),鍍層的產(chǎn)生為使用汽化沉淀法制作，通常所使用的有兩種方法,化學(xué)汽化,沈淀法,CVD,以及物理汽化沈淀法,PVD,汽化沉淀法可有效的控制其成分,組成、厚度以及多孔性,制程方式,HT-CVD,高溫,化學(xué)汽化沈淀法,MT-CVD,中溫,化學(xué)汽化沈淀法,Plasma-CVD,電漿,化學(xué)汽化沈淀法,PVD,物理汽化沈淀法,制程溫度范圍,950,1000,700,900,400,600,400,600,適用鍍層種類,TiN,TiCN,TiC,Al,2,O,3,TiN,TiCN,TiC,TiAlN,Al,2,O,3,TiN,TiCN,TiC,TiAlN,Al,2,O,3,TiN,Ti

28、CN,TiAlN,Al,2,O,3,A,28,鍍,層,特,色,鍍,層,TiN,TiC,TiCN,Al,2,O,3,TiAlN,顏色,金色,灰色,黑紫色,黑色,表面硬度,HV,0.05,2.300-2.700,2.800-3.000,2.800-3.000,3.700,3.000-3.600,鍍層技術(shù),PVD,Plasma-CVD,PVD,Plasma-CVD, PVD,PVD,制程溫度,450,450,450,500,450,鍍層厚度,2,5,2,5,2,5,4,6,2,5,于切削加工,時(shí)所能承受,之最高溫度,黑紫色,600,600,400,850,800,A,29,氮,鋁,鈦,TiAlN,鍍

29、層的優(yōu)點(diǎn),TiAlN,鍍層結(jié)構(gòu),氧化鋁,Al,2,O,3,氮,鋁,鈦,TiAlN,基體,Substrate,為在基體上度上一層氮,鋁,鈦的鍍層。使用這樣的材料當(dāng)作切削工具時(shí)，由,于溫度升高，鍍層中的鋁會(huì)被釋放出來(lái)并且與氧結(jié)合產(chǎn)生氧化鋁,Al,2,O,3,而披覆在切削工具外面形成一層薄膜。由于氧化鋁本身不易氧化，所以不易,銹蝕，形成薄膜披覆在切削工具上時(shí)可防止受到侵蝕；而且在高溫時(shí)氧化鋁,具有更佳的強(qiáng)度以及硬度，如同陶瓷工具一樣可在更高的速度切削,特性,A,30,刀,具,夾,持,銑刀的形式、種類繁多、故銑刀夾持方式也視銑刀的形式、種類的不同,銑刀的夾持是否適合與正確，直接影響的就是銑削的過程與結(jié)

30、果，諸如,工作之精度、銑刀之壽命,等。銑刀挾持的精準(zhǔn)度可與量具的精準(zhǔn)度相,比，故應(yīng)重視及了解其正確之使用，以期能精準(zhǔn)的將銑刀裝于機(jī)臺(tái)上從,事銑削工作。銑刀之挾持方式大致上可分為下列幾種,側(cè)固式,筒夾式,油壓式,牙固式,熱縮式,A,31,側(cè)固式,Weldon,具有極高之挾持力，故常用于重切削之場(chǎng)合，適用于傳統(tǒng)加工方式或傳,統(tǒng)機(jī)臺(tái)之粗重切削。不過缺點(diǎn)為挾持精準(zhǔn)度低，挾持后之刀具同心度偏,擺,Run Out of Tolerance,極高，所以不適用于精加工或高速加工,之銑削,銑刀,刀把,A,32,筒夾式,Chuck & Collet,此為最常使用之挾持銑刀方式，因?yàn)橹恍韪鼡Q筒夾就可以變換,不同之挾

31、持范圍，所以從經(jīng)濟(jì)上考量是不錯(cuò)的選擇。不過正因,為如此的設(shè)計(jì)，所以其挾持力不高，不適合做重切削，而且挾,持后之刀具同心度偏擺,Run Out of Tolerance,雖然比側(cè),固式佳，但是因?yàn)橥矈A質(zhì)量的關(guān)系仍有將近,0.02mm,的誤差,銑刀,筒夾,刀把,A,33,油壓式,Hydraulic Type,此挾持方式利用加壓液體所產(chǎn)生之力量以挾持銑刀，由于液體具有流動(dòng),之特性，能均勻與刀具接觸產(chǎn)生緊密之接合，所以挾持力高而且挾持后,之刀具同心度偏擺,Run Out of Tolerance,誤差甚小，在,0.01mm,以內(nèi)。不過由于構(gòu)造復(fù)雜，所以價(jià)格昂貴，此外其液壓系統(tǒng)甚為脆弱在,使用時(shí)需格外小

32、心使用避免損壞,銑刀,刀把,A,34,牙固式,Screw Type,利用鎖牙的方式將銑刀以及刀把作結(jié)合，使用者只需要針對(duì)螺牙的大小就,可更換銑刀的種類以及適合的大小。由于是用鎖牙的方式來(lái)固定銑刀，所,以挾持極為穩(wěn)固，相當(dāng)適合用于粗加工，此外其刀具同心度偏擺,Run,Out of Tolerance,誤差與筒夾式相當(dāng)，也適合用于精加工,A,35,熱縮式,Heat-Shrinking,利用熱脹冷縮的原理將銑刀及刀把作緊密的結(jié)合。使用時(shí)須將刀把挾持銑,刀的部位加熱使之張開，然后趁張開的同時(shí)將銑刀放入，待冷卻后其收縮,并固定銑刀。此挾持方式所產(chǎn)生之挾持力量非常高可使刀把及銑刀整體的,剛性更加穩(wěn)固之外，

33、其刀具同心度偏擺,Run Out of Tolerance,誤差,更可達(dá)到,0.005mm,因此不僅適用于粗加工，用于精加工更是最佳的選,擇,刀把,銑刀,熱縮口,A,36,比較,1,刀具同心度偏擺,Run Out of Tolerance,銑刀壽命會(huì)受挾持方式不同而深受影響，除了挾持剛性外，另一個(gè)就是刀,具同心度偏擺,Run Out of Tolerance,以碳化鎢材質(zhì)的銑刀來(lái)說,每一,0.01mm,的誤差就會(huì)造成刀具壽命,10,的損耗,2,刀把干涉,以一般的加工經(jīng)驗(yàn)法則來(lái)說，銑刀的伸長(zhǎng)量,L,大于銑刀直徑,D,的,5,倍時(shí)，也,就是說,L5D,這時(shí)切削所產(chǎn)生的力量就會(huì)影響刀具，造成刀具偏擺

34、。在,右下左邊的圖中可以清楚的看到如果刀把的大小遠(yuǎn)大于銑刀，如果在加工,較深的區(qū)域時(shí)，為了防止刀把,碰撞工件，勢(shì)必得將銑刀伸出,的長(zhǎng)度加長(zhǎng)，這時(shí)切削力,F,就會(huì),影響刀具。如果這時(shí)可以使用,干涉量較小的挾持方式，如熱,縮刀把，那么就不用伸出太長(zhǎng),的銑刀而又可以維持相當(dāng)?shù)膭?性，如右下圖,A,37,刀,具,幾,何,刀具之能切削金屬的基本要件乃為刀具須比被切削材硬，且被切削材要有,足夠之力量予以固定，以使刀具施力時(shí)能切入工件。這些要件滿足后其次,就是有足夠之動(dòng)力以克服工件材料之阻力，除此之外，刀具的幾何形狀也,會(huì)影響實(shí)際的切削效果甚至結(jié)果。選擇適當(dāng)?shù)牡毒邘缀慰梢栽黾拥毒叩膲?命、維持加工精度、減少

35、切削之動(dòng)力,等等。常見之刀具相關(guān)幾何如下,刀具刃角,排屑槽,過中心、未過中心刀具,刀刃數(shù)目,A,38,刀,具,刃,角,斜角的改變可由正值變化到負(fù)值，如下圖所示。以切削力與所需之動(dòng)力來(lái),看，正斜角所形成的刀尖角度較小，刀具能夠輕易切入工件，而且切屑流,出排除順暢，可減少切削壓力，所以切削效率較大。但太大的正斜角形成,尖銳的刀尖，故刀口較脆弱易于磨耗或崩裂。負(fù)斜角則反之具有較強(qiáng)之切,刃，刀口強(qiáng)度較大適合切削高強(qiáng)度的材料,斜角,Rake Angle,刀具,刀具,刀具,工件,工件,工件,切屑,切屑,切屑,正斜角,零斜角,負(fù)斜角,A,39,又稱之為離隙角，均為正值。其作用為刀具切入工件時(shí)，避免刀腹與工件

36、,表面產(chǎn)生么擦或物理現(xiàn)象之干擾現(xiàn)象，如下圖。小的間隙角給予切刃有較,大的支撐，一般用于有高強(qiáng)度機(jī)械性質(zhì)的工件材料。大的間隙角可使刀刃,尖銳，但刀口強(qiáng)度減低，易于磨耗或崩裂，適合較軟或低強(qiáng)度的工件材料,間隙角,Relief Angle,較小之間隙角具,有較強(qiáng)之切刃,零或負(fù)的間隙角,會(huì)使刀腹在工件,表面上拖滯而阻,止刀具之切入,較大間隙角之切,刃會(huì)較尖銳但是,脆弱,A,40,螺旋角,Helix Angle,F,H,F,V,F,左旋切削及,左螺旋角銑刀,右旋切削及,右螺旋角銑刀,此為銑刀之刀槽成螺旋狀，可分為左螺旋及右螺旋兩種，如下,在切削時(shí)當(dāng)刃刃進(jìn)入工件時(shí)，如右下圖切削力,F,會(huì)瞬間增至最大,當(dāng)?shù)?/p>

37、刃離開工件時(shí)，切削力急速降低，此為造成切削時(shí)發(fā)生震動(dòng),的原因。螺旋角此時(shí)的作用可避免切削力過于集中某個(gè)方向，讓,切削力分散于其他兩個(gè)方向,水平分力,F,H,以及垂直分力,F,V,當(dāng)螺旋,角,越小時(shí)，水平分力,F,H,會(huì)變大，造成切削時(shí)刀具擺動(dòng)；螺旋角,越大時(shí)，垂直分力,F,V,會(huì)變大，在切削時(shí)要是挾持刀具的力量不夠,時(shí)，刀具可能會(huì)從刀把中脫離，當(dāng)?shù)毒咴诟咚傩D(zhuǎn)時(shí)這是非常危,險(xiǎn)的。常見的螺旋角有,30,38,45,60,A,41,排,屑,槽,切削加工中切屑之排出，理想的切屑處理狀況是切屑流出時(shí)不致干擾或刮傷工件表面或撞,擊刀具和傷害到工作者，所以切屑要能夠自然斷裂成小碎段并且排出至其他地方。故切

38、屑,之控制不僅要考慮切屑的流向，而且須使切屑自動(dòng)斷裂。為達(dá)到此要求，一般會(huì)在刀頂面,上作一種設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)限制切屑長(zhǎng)度的機(jī)構(gòu)稱之為排屑槽或斷屑槽,Chip Breaker,其目的為使切屑能夠急速卷曲，藉卷曲的應(yīng)力迫使切屑斷裂。一般的排屑槽設(shè)計(jì)如右下,槽寬,W,使產(chǎn)生切屑時(shí)形成卷曲，若槽寬太大，則卷曲半徑較大，產(chǎn)生的卷曲應(yīng)力不足以,折斷切屑；若太小，則反之，產(chǎn)生之應(yīng)力過大時(shí)，易使切刃崩裂,槽深,H,影響切屑流出的穩(wěn)定性，若太深則切屑流向槽肩時(shí)之卷曲所需的力量較大，易引,起刀刃破裂；若太淺則切屑可能未流至槽肩時(shí)即自行離去，使切屑流向不易控制,槽肩,R,為切屑由斷屑槽卷起作用之部位，關(guān)系卷起時(shí)之順暢

39、與否，直接影響卷曲力之大,小，若半徑太大則切屑易滑上，卷曲應(yīng)力可能不足以將切屑折斷；若半徑太小，切屑易被,堵塞滑上不易，將產(chǎn)生極大的擠壓應(yīng)力,適中,太大,太小,排屑槽之寬度,排屑槽之構(gòu)造,A,42,過,中,心,未,過,中,心,刀,具,過中心,未過中心,無(wú)刀刃區(qū)域,舍棄式圓鼻刀在制作時(shí)，通常刀具直徑,D,會(huì)比刀刃,R,角大上許多，所以在,其底部中間的位置刀刃會(huì)未過中心而出現(xiàn)無(wú)刀刃區(qū)域，也就是說這個(gè)區(qū)域,無(wú)切削能力，如左下圖。當(dāng)碰到在加工孔或凹槽形狀的工件時(shí)，這時(shí)會(huì)發(fā),生右下圖的加工問題。雖然刀具的大小可以進(jìn)入這些區(qū)域，但是因?yàn)榈度?未過中心，所以刀刃會(huì)切削不到中間的料而留下圖中黃色柱狀的余料，隨

40、,著越往深處加工，此余料的高度會(huì)增加，最后撞到刀具的底部造成刀具損,壞。而過中心刀具則是其刀刃過中心，所以沒有這樣的問題，因此又稱鉆,孔刀具,A,43,刀,刃,數(shù),目,銑刀的刀刃數(shù)目與切削效果的關(guān)系會(huì)受工件材料，銑刀形狀,以及加工面光度等等之影響而異，刃數(shù)較多之銑刀，因有較,多之切刃產(chǎn)生切削作用，故可獲得更光潔平滑之加工面，不,過因?yàn)闊o(wú)充分之切屑空間以容納切屑，易受切屑之干擾，且,刀刃之強(qiáng)度會(huì)較弱。所以一般粗切削，高進(jìn)給，尤其是較軟,之材料時(shí)，需有較大的切屑空間，而提供切屑空間的最佳方,法，即是減少刃數(shù)、增大刀刃，不僅能加大切屑空間，亦可,增大刀刃之強(qiáng)度，而且銑刀之再研磨次數(shù)與壽命也可增加,因

41、此考慮加工方法時(shí)，重及粗切削宜選用刃數(shù)少、粗齒之銑,刀；細(xì)及精加工宜選擇刃數(shù)多、較細(xì)齒之銑刀,A,44,切,削,概,論,切屑之形成,切,屑的產(chǎn)生，一般而言是由于刀具之施力作用在被切削材上產(chǎn),生了剪力，剪切作用使刀具切刃前之金屬的材料組織產(chǎn)生變,形。材料組織會(huì)以變形的金屬層型態(tài)沿著刀面向上滑動(dòng)，每,一層對(duì)鄰近層向外推一定量，直到整個(gè)切屑滑上刀面，如下,圖所示。因?yàn)椴牧鲜芗袅Ξa(chǎn)生塑性變性，因此所產(chǎn)生之切屑,會(huì)比母材之金屬層厚，且因變形的因故而使切屑硬化，故切,屑之硬度也比母材高,切,屑,的,形,成,工件,切屑,刀刃,A,45,金屬切屑的基本形成步驟,a,b,c,d,下圖為切屑形成的連續(xù)步驟,a,圖

42、中為刀刃在切削時(shí)開始接觸,工件。當(dāng)切削力繼續(xù)施與時(shí)如,b,圖所示，工件材料受力產(chǎn)生內(nèi),部組織變化。切削力繼續(xù)施與時(shí)，則切削狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行如,c,圖,所示，切削力克服材料之阻抗，而使材料內(nèi)部結(jié)晶開始發(fā)生,塑性流動(dòng)變形。切削,再,進(jìn)行時(shí)，無(wú)論材料,之?dāng)?裂或塑性流動(dòng)都,是沿著,和刀面垂直的,方向發(fā)生,的，因而產(chǎn),生了切屑,如,d,圖所,示，如此則切,屑的基,本形成即由,a-b,c-d,繼,續(xù)無(wú)限制的循環(huán),所產(chǎn),生,A,46,下圖為刀具切削的基本結(jié)構(gòu),1,刀面,Face,在切削過程中，切屑流出所經(jīng)過的刀具表面稱之為刀面,2,刀腹,Flank,切削時(shí)，當(dāng)?shù)度星腥牍ぜ袝r(shí)，為避免工件表面與刀,具產(chǎn)生磨擦干

43、擾而加以研磨成刀具表面稱之為刀腹,3,刃口,Cutting Edge,刀面與刀腹之交接處，于切削工作中首先與工,件接觸之部位稱之為刃口,刀具切削的基本結(jié)構(gòu),A,47,切,屑,的,形,式,一般切屑的基本形式有不連續(xù)切屑、連續(xù)切屑和黏附切刃的連續(xù)切屑等三,種,1,不連續(xù)切屑,切削,時(shí)產(chǎn)生不連續(xù)切屑的情況，通常會(huì)發(fā)生于機(jī)械性質(zhì)不佳或脆性的材料時(shí),因材料本身之組織變形量很小，工件受切削之力后，切屑沿著剪切面作周,期性的破裂，換言之即切屑的產(chǎn)生不穩(wěn)定。切削時(shí)產(chǎn)生此種切屑之情況下,一般而言工件表面還是相當(dāng)粗糙的，不連續(xù)切屑之形成大致有下列幾種條,件,a,脆性較高之工件材料,b,切削刀具之斜角較小時(shí),c,切削速度較低時(shí),d,切削量大，切屑較厚,不連續(xù)切削的,各種切削型態(tài),剪,斷,形,斷,裂,形,剝,裂,形,A,48,2,連續(xù)切屑,切削時(shí)以連續(xù)切屑之型態(tài)產(chǎn)生如右下圖所示，通常均于延性及塑性流動(dòng)較,高之材料。材料受切削之力后，工件內(nèi)部組織由于滑動(dòng)和熔接之作用，使,工件材料內(nèi)部組織能產(chǎn)生連續(xù)的塑性流動(dòng)而平順的依刀面滑出。切削時(shí)所,產(chǎn)生之切屑一般均利用刀刃上之?dāng)嘈疾厶幚碇Ｇ邢魉a(chǎn)生之連續(xù)切削狀,況可使工件表面