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切削相關知識二、切削阻力(Cutting Resistance) 刀具切削工件是使工件發生大塑性變形，分離切屑，刀具從工件部份承受一個阻力，此阻力 稱為切削阻力(cutting resistance)，其方向、大小因加工方法、刀具角度、切削條件，加工材料而異。 知道切削阻力值有助於討論切削現象，亦即切削阻力的大小直接決定切削所需動力之大小， 也是判定切削難易程度（亦即工件材料被 削性的基準之一），也可瞭解刀具形狀、角度、進刀深度、 進給量、切削速度等切削條件恰當。由於切削阻力會隨著刀具之鈍化或加 工之振動而變大，因此 在自動化加工系統中，往往以監視刀具切削阻力之變化而決定是否需要更換刀片。 APPLITEC-ISO刀具，採高純度超微粒鎢鋼， 適合加工切削：鋼、不鏽鋼、銅、鋁、塑膠、鈦、K金、工具硬鋼等。 三、切削動力 對於某一工件在某一加工條件下，我們必須考慮機器是否有足夠 的動力來進行加工。 切 削時所需之動力以下式表示： P(KsVdf)(10260) P：所需動力(kw) V:切削速度(m/min) d：切削深度(mm) f：進結量(mm/rev) Ks：比切削阻力(kg/mm2) ：機械傳動效率 根據以上公式，我們可以知道，工具機所消耗之動力，除了與比 切削阻力有關外， 還與加工時之切削速度、切削深度和進給率有關； 對於需要重切削（大切削深度和大進給率）之工件， 除了需要考慮機器需要具備足夠剛性外，更需要考慮主軸馬達或伺服馬達之額定功率是否大於切削 所需之動力。但為了提高切削效率，儘可能充分利用機器所具備之動力， 因此機器使用者；對於其機器本身的動力及效率，應該瞭如指掌。 在切削加工，除了考慮主軸或傳動軸之連續輸出馬力外，仍應考慮主軸或傳動軸之連續輸出扭矩； 對於以車床重切削加工大直徑之工 件，影響切削最直接的因素是扭矩是否足夠， 因此，對於使用者而言， 當他要採購機器進行某一工件之加工時， 應事評估機器之馬力、扭矩 及剛性是否足夠進行某一工件之重切削加工。 四、刀具材料之選擇 對於不同之加工材料，應選擇適當的刀片加工，以便達到最好的切削效果。 在刀具製造商的型錄中，它都會建議切削何種材料，需要何種刀具，有的不只考慮刀片之材質， 而且也考慮刀片之刀角、圓鼻半徑等。對於超硬合金刀具材料(cemented carbide)， ISO標準把它 分成P,M和K三類。 （）P類 適用於連續排屑（長屑）之碳鋼，鑄鋼和可鍛鑄鐵等 （）M類 適用於沃斯田鐵鋼、高錳鋼，耐熱合金鋼和特殊鑄鐵等 （）K類 適用於短屑之材質如鑄鐵、硬化鋼、淬火鋼和非鐵金屬如鋁合金 ，銅合金和塑膠等。 （）P類 適用於連續排屑（長屑）之碳鋼，鑄鋼和可鍛鑄鐵等 （）M類 適用於沃斯田鐵鋼、高錳鋼，耐熱合金鋼和特殊鑄鐵等 （）K類 適用於短屑之材質如鑄鐵、硬化鋼、淬火鋼和非鐵金屬如鋁合金 ，銅合金和塑膠等。 在PMK三類之材料中，又可分為不同等級以適合不同之 切削狀況， 例如：P類分成P01,P05,P10,P50等，WR前頭代表耐磨能 力， 箭頭所指的方向代表耐磨耗能力之增加；同樣地T代表刀片之韌性，箭頭方向代表刀片韌性愈強。 因此P01級刀片是屬於精加工高速 切削之刀片，而P50級刀片乃是屬於粗加工低速切削之刀片。 五、切削條件之設定 在此所謂之切削條件乃是指切削速度，切削深度及進給量等三要素。 切削速度 切削速度為切削條件中，影響所乃最為廣泛之因素，對加工效率、刀具壽命、切削動力、表面粗度、 振動、安全等具有很大之影響。 提高切削速度；可提升加工效率，同時一般表面粗度也較好， 但即使刀具壽命降低，因此，不能單從提升切削速度，以提高生產性來考慮 。 一般刀具型錄有針對某一刀片型號及材質，對於某種加工材質，其 切削速度有一定範圍可供參考使用。 一般刀具型錄之切削速度推薦值 ，刀具壽命多設定在30分鐘，假如工作上要使刀具壽命延長到60分時， 則切削速度依推薦值的7080來設定。相反地，如作15分鐘壽命 之高速切削時，切削速度取推薦值的1.21.3倍。 進給量 由於機器本身的容許輸出動力有限，為提高切削效率，以提高進給量較為有效。 如提高切削速度，將使刀具壽命降低，而增加因刀具 交換所需的時間。 在刀具許可的範圍內，增加進給量，將使刀具壽命 降低的情況減至最小。 增加進給量，確實對切削效率的提高相當有利 ，但相對，卻留下了表面粗度或切屑處理上的問題。 在幾何學上，表 面粗度由進給量及刀刃之刀鼻半徑來決定，進給量的增加，將使加工 表面變得粗糙。 切削深度 一部NCI工具機若能提高其切削效率，則相對地業者將因此而獲利，以目前台灣加工業者而言， 許多人買機器回來莫不進行重切削以提升加工效率，但是在重切削加工時， 必須檢討工具機之馬力和剛性是否足夠。目前世界上工具機之設計，仍朝向機器高剛性、 大輸出馬力來滿足顧客的需求。 六、加工表面之品質 切削加工面品質之是否良好，常依下列兩項目來判斷： （）形狀精度 形狀精度受工作用機、刀具精度、剛性造成之彈性位移和刀具摩耗等之影響。 因此有了好的工作因機精度也要配合高 品質之刀具和加工條件來達到高精度之加工尺寸。 （）表面粗糙度 一般粗度之衷示法採用最大高度Pmax和中心線平均粗度Ra來表示 。 Pmax是量測曲線範圍內通過最高點(peak)與最低點(valleg)二平行 線之距離，其值以m來表示。 Ra之數學定義是 1l f(x)dx， 其中1是量測樣品長度，f(x)是表面粗度之變化曲線（相當於數學上之y 值）。 由於Ra是一重平均粗度之觀念，因此甘兩個粗度值可能Ra值一 樣， 但是其表面粗度情況可能完全不一樣，因此若要研究一個加工表面粗度情況可能完全不一樣， 因此若要研究一個加工表面是否符合要 求，則可能還必須考慮其他之粗度參數。 理論上而言，切削表面之Rmax值，從幾何學上可以推導出 Rmax（f28r）1000(m) f：進給率(mm/rev) r：刀尖半徑(mm) 但實際切削上所量得之Rmax與幾何學理論粗糙度差異不少，其原因如下： （）切削之表面機制（切屑瘤、撕裂等之產生） （）振動（機械、刀具、工件等造成） （）刀具摩耗（刀尖半徑之變化、邊界摩耗等） 為改善表面粗糙度和提高加工面之品質，必須 （）選擇適當的刀具與切削條件 （）正確認識表面粗度fs24 （）機械、測量儀器定期維護 工作表面粗糙度不足靠技工，而且工廠全體生產技術的總合表現 ， 工廠全體平