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切削理論

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切削理論

  1. 1. <ul><li>政德的切削理論教室 </li></ul><ul><li>email:moonwolf215yahoo.com.tw </li></ul><ul><li>2004/05/23 </li></ul>
  2. 2. ~ 切削理論 ~ <ul><li>一 . 研討本章的目的 : </li></ul><ul><li>(1) 加工精度 提高 (Working P recision) </li></ul><ul><li>(2) 刀具壽命 提高 (Cutting tools L ife) </li></ul><ul><li>(3) 切削能量 提高 (Cutting E nergy) </li></ul><ul><li>(4) 加工安全 提高 (Working S afety) </li></ul><ul><li>(5) 動力損耗 降低 (Power W astage) </li></ul><ul><li>(6) 加工不良率 降低 ( Working F all Off ) </li></ul><ul><li>[ 記憶 ]: PLES / W ol F </li></ul>
  3. 3. ~ 一 . 影響切削加工的主要因素 ~ <ul><li>1. 被削材料的性質 ( 材料的切削性 )~ </li></ul><ul><li>2. 刀具的材質 ( 成分和熱處理等 )~ </li></ul><ul><li>3. 切削條件 , 包括 切削速度 (v) , 切削深度 (h) , 進刀(進給 ) (f) 等 ~ </li></ul><ul><li>4. 刀具常與工作物接觸的刀口形狀及角度 </li></ul><ul><li>5 冷卻和潤滑等 ~ </li></ul>
  4. 4. ~ 二 . 刀具材料 ~ <ul><li>一 . 刀具材料 , 應具備之條件 : </li></ul><ul><li>1. 硬度高能耐磨耗 </li></ul><ul><li>2. 充分的韌性能耐衝擊 </li></ul><ul><li>3. 高溫之抵抗軟化能力 </li></ul><ul><li>4. 一般導熱性較好者 , 具有散熱快之功能 </li></ul><ul><li>5. 生產製造費用低 </li></ul><ul><li>6. 再研磨容易 </li></ul><ul><li>p.s : 延性 ( >< ) </li></ul>
  5. 5. ~ 二 . 常用刀具 ~ <ul><li>1. 高碳工具鋼 (high-carbon tool steel) : </li></ul><ul><li>高溫紅熱硬度低 ( 耐熱度約 200℃ ), 切削耐久性小 , 僅適合做木材 , 塑膠等 軟 材料的切削 。 </li></ul><ul><li>2. 合金工具剛 (high-carbon alloy steel) </li></ul><ul><li>3. 高速剛 (high-speed steel): </li></ul><ul><li>俗稱風鋼 , 其特點為具有 紅熱硬度 (red hardness), 耐熱度約為 540~600℃ 左右 , 目前常用者有三 : </li></ul>
  6. 6. ~ 高速剛 (H.S.S)~ <ul><li>(1) . 鎢 系高速鋼 : 為一般常見的普通高速鋼 , 如 18-4-1 其成分為鋼基中含有 18﹪ 之 W , 4﹪ 之 Cr 及 1﹪ 之 V 。 </li></ul><ul><li>[ 記憶 ]: 鎢 雲密佈雨水 鉻 下 釩 塵 </li></ul><ul><li>(2). 鈷 系高速鋼 : 又稱 超級高速剛 , 係在普通高速剛中加入 鈷 元素以增加其刀具的高溫切削效率。 EX:18-4-1- 5 </li></ul><ul><li>(3). 鉬 系高速鋼 : 鉬 在高速鋼中一份可以代替 兩分 之鎢。 EX:6-6-4-1 </li></ul><ul><li>[ 記憶 ]: 黑熊 </li></ul>
  7. 7. ~ 二 . 常用刀具 2~ <ul><li>4. 非鐵鑄合金 (nonferrous cast alloyus): </li></ul><ul><li>俗稱亮金主要成分為 Co 、 Cr 、 W , 最典型代表為 史斗鉻鈷 (stellite) 以 鑄造 成形 , 耐熱度約為 800℃ 。 </li></ul><ul><li>5. 碳化物刀具 (carbide tool): </li></ul><ul><li>是將 碳化鎢 (WC) 、碳化鈦 (TiC) 、碳化鉬 (TaC) 等 , 以 鈷 為結合劑 , 利用 粉末冶金 方式製成刀具 鑲塊 , 在以 銅銲 或螺絲固定方式和鋼刀餅結合而成。 </li></ul>
  8. 8. ~ 常見碳化物刀具的種類 ~ <ul><li>1 . K 類碳化物 : 刀柄為 紅色 , 主要成分為 碳化鎢 , 適用於 鑄鐵 或 非鐵合金 。 </li></ul><ul><li>2 . P 類碳化物 : 刀柄為 藍色 , 主要成分為 碳化鎢和碳化鈦 , 適用於 一般鋼鐵 之切削 。 </li></ul><ul><li>3 .M 類碳化物 : 刀柄為 黃色 , 主要成分為 碳化鈦、碳化鎢和碳化鉭 , 適用於 不鏽鋼 、 合金鋼 、 延性鑄鋼 等 抗拉強度大而難切削的材料 。 </li></ul>
  9. 9. ~ 二 . 常用刀具 3~ <ul><li>6. 陶磁刀具 (ceramic tool): </li></ul><ul><li>在 氧化鋁 (Al 2 O 3 ) 加入氧化鈦、氧化鎂、氧化鉻及結合劑 , 以 粉末冶金 方式製作成刀具鑲塊。其具有高的抗壓強度級韌性 , 軟化溫度在 1100℃ 以上 。切削速度為碳化物刀具的 1.5~4 倍。 </li></ul><ul><li>7.CBN 切削刀具 用於淬火鋼的精加工 。 </li></ul><ul><li>8. 鑽石切削刀具 : 對 鐵金屬 有親合力 , 故 不適合淬火鋼 >>>>> 用於 非鐵金屬之精密加工 。 </li></ul>
  10. 10. ~ 三 . 切削形態 ~ <ul><li>(一) . 切削的三種基本型態 : </li></ul><ul><li>1. 不連續切削 </li></ul><ul><li>2. 連續切削 </li></ul><ul><li>3. 積削刀口的連續切削 ( 簡稱 BUE) </li></ul>
  11. 11. 切削型態圖
  12. 12. ~ 三 . 切削型態 2~ <ul><li>( 二 ) 產生原因 : </li></ul><ul><li>(1). 不連續切削 : </li></ul><ul><li>a. 脆性材料 f.f => 太大 </li></ul><ul><li>b. 鈍化 g. 切削劑 => NO !! </li></ul><ul><li>c. 斜角 太小 或 負角 </li></ul><ul><li>d.V => 太低 </li></ul><ul><li>e.h => 太深 </li></ul>
  13. 13. ~ 三 . 切削型態 3~ <ul><li>(2). 連續切削 : </li></ul><ul><li>a. 延性材料 g. 用切削劑 </li></ul><ul><li>b. 刀具銳利 </li></ul><ul><li>c. 刀具斜角大 </li></ul><ul><li>d .V => 高 </li></ul><ul><li>e .h => 淺 </li></ul><ul><li>f .f => 小 </li></ul>
  14. 14. ~ 三 . 切削型態 4~ <ul><li>(3). 積屑刀口 (Build Up Edg, BUE ) </li></ul><ul><li>a. 延性 </li></ul><ul><li>b. 加工與切屑間的磨擦係數高 </li></ul><ul><li>c. 斜角 小 </li></ul><ul><li>d.V => 低 g. 切削劑 : NO !!! </li></ul><ul><li>e.h => 深 </li></ul><ul><li>f.f => 大 </li></ul>
  15. 15. ~ 積屑循還步驟 ~
  16. 16. ~ 四 . 切削阻力 ~ <ul><li>Def: 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。 </li></ul><ul><li>(1). 摩擦力大 => 剪角小  切屑厚 </li></ul><ul><li>(2). 摩擦力小 => 剪角大  切屑薄 </li></ul>
  17. 17. ~ 切屑厚度圖 ~
  18. 18. ~ 四 . 切削阻力 2~ <ul><li>由以上知 : </li></ul><ul><li>剪斷角  愈大愈好 , 表面更好 </li></ul><ul><li>(1) 切削厚度 薄 </li></ul><ul><li>(2) 切削阻力 小 ( 正比 ) </li></ul><ul><li>(3) 加工面光度 高 </li></ul><ul><li>(4) 加工精度 高 </li></ul><ul><li>切削比 = 切削深度 / 切削厚度 ( 愈大愈好 ) </li></ul>
  19. 19. ~ 切削阻力分佈圖 ~
  20. 20. ~ 四 . 切削阻力 3~ <ul><li>1. 切削速度 對刀具阻力無顯著變化。 </li></ul><ul><li>2. 進刀愈大 , 阻力愈大。 </li></ul><ul><li>3. 切削深度愈深 , 阻力愈大。 </li></ul><ul><li>4. 主要阻力隨著 切削厚度 增加。 </li></ul><ul><li>5. 圓筆半徑或切邊角度加大縱向作用力減少。 </li></ul><ul><li>6 . 斜角增加主要阻力減少。 </li></ul><ul><li>7. 應用 切削劑 可減少阻力 , 但大大增加刀具壽命。 </li></ul>
  21. 21. ~ 五 . 刀具壽命 ~ <ul><li>Def: 第一次使用到第二次需重磨的切削時間以 分 表示 !! </li></ul><ul><li>(1.) 刀具壽命和 切削速度 有密切關係 , 合理的切削速度是經濟地工作原則 。一般工作刀具壽命以 60 分鐘為最經濟 , 而自動車床則因調整費時以 480 分鐘為最經濟。 </li></ul><ul><li>(2).Taylor 公式 : VT n =C </li></ul>
  22. 22. ~ 五 . 刀具壽命 2~ <ul><li>刀具種類 n </li></ul><ul><li>高速剛 0.08 ~0.12 </li></ul><ul><li>碳化物 0.13~0.25 </li></ul><ul><li>磁 質 0.40~0.55 </li></ul><ul><li>表一 .Taylor 公式中 n 值的範圍 </li></ul>
  23. 23. ~ 六 . 金屬材料切削劑 ~ <ul><li>理想切削劑應具備的功用 : </li></ul><ul><li>1. 冷卻性 1. 冷卻功用 </li></ul><ul><li>2. 潤滑性 2. 潤滑功用 </li></ul><ul><li>3 . 抗熔性 3. 高速作用 </li></ul><ul><li>4 . 抗壓性 4. 光滑作用 </li></ul><ul><li>5. 流動性 5. 清潔作用 </li></ul>
  24. 24. ~ 六 . 金屬材料切削劑 2~ <ul><li>切削劑與潤滑劑的差別 : </li></ul><ul><li>一 . 切削劑 : </li></ul><ul><li>1. 以 冷卻 為主 , 潤滑 為輔 。 </li></ul><ul><li>2. 分成 水溶性 與 非水溶性 。 </li></ul><ul><li>a. 水 + 油 </li></ul><ul><li>3. 水溶性 </li></ul><ul><li>b. 水 + 化學要素 </li></ul><ul><li>4. 主要運用於各種刀具切削之 冷卻 及 潤滑 </li></ul>
  25. 25. ~ 六 . 金屬材料切削劑 3~ <ul><li>二 . 潤滑劑 : </li></ul><ul><li>1. 純油性 。 </li></ul><ul><li>2. 以 潤滑 為主 。 </li></ul><ul><li>3. 機件運用於傳動時 , 減少接觸磨擦潤滑作用 。 </li></ul>
  26. 30. <ul><li>HAPPY NEW YEAR!!!! </li></ul><ul><li>祝大家新春如意 !!! </li></ul><ul><li>Bye~~Bye~~!! </li></ul>

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