2012-01-10

刀具磨耗與壽命

刀具磨耗與壽命

刀具磨耗在切削時熱和摩擦所產生的物理作用和化學作用的綜合結果。刀具由開始 切削達到刀具壽命依據以前所經過的切削時間稱為刀具壽命，刀具壽命依據一般採用刀具磨損量的某個預定值，也可以把某一現象的出現作為判斷依據，如振動激化、加工表面粗糙度惡化，斷屑不良和崩刃等。達到刀具壽命後，應將刀具重磨、轉位或廢棄。切削過程中刀具的刀頭部位因不斷地受到很大的作用力、高溫和激烈的摩擦作用而磨損，等磨損到某一程度時刀具即無法再勝任原有的切削功能，稱此段堪用的時間稱為刀具總壽命。

生產中 常根據加工條件，按最低生產成本或最高生產率原則，來確定刀具壽命和擬定工時定額。影響刀具壽命因素很多且複雜，

其中可判斷影響主要因素:

  1. 刀具材料與工件材料之配合情形
  2. 切削速度
  3. 切削厚度
  4. 切削寬度

切削速度增加，可使工件加工時間縮短，且加工面精度較佳，但刀具的磨耗速率卻會增加，亦即刀具壽命會縮短。刀具壽命和切削速度之間相互制約的經驗公式為

VTn = C
  • T:刀具實際使用的切削時間(min)
  • V:為切削速度(m/min)
  • N: 常數 (刀具材料、工件材料與切削條件有關)
  • C:常數 (指刀具壽命為一分鐘時的切削速度)

刀具的磨損包括磨耗和破損

1. 刀具破損通常是突然發生，產生的原因有：

  1. 刀具幾何形狀不當
  2. 切削負荷過大
  3. 顫動或振動的衝擊作用
  4. 切削溫度超過其高溫硬度的極限
  5. 刀具本身即存在微裂縫的瑕疵等

2.造成刀具磨耗的主要原因有：

  1. 熔著
  2. 刮除
  3. 擴散

常見刀具磨損

  1. 凹陷磨耗(Cater wear)
  2. 熱變形(Thermal deformation)
  3. 熱龜裂(Thermal cracking)
  4. 刀鼻磨耗(Nose wear)
  5. 深切凹口(Depth of cut notching)

刀具磨損過程

  1. 初期磨損：
    此階段磨損因刀具讓面微觀粗糙不瓶，於切削作用下微觀突起先被磨平，隨之讓面被磨出一磨損帶，此後壓力減少，磨損速度趨於穩定。
  2. 正常磨損：
    刀具讓面磨損寬度隨切削時間增長而均勻增加，磨損狀況較穩定，此階段為刀具加工之有效期，刀具應在此範圍內使用。
  3. 劇烈磨損：
    此階段刀具變鈍，切削力增大，切削溫度上升，刀具很快失去切削能力，刀具磨損達此階段時，刀具材料損耗過大，刀具使用時應盡量避免到此階段。

參考文獻:

。德霖學報「第二十一期」刀具磨耗考量下之數控削參數最佳化研究 藍天雄 著
。機械工業雜誌 291期 刀具破損之探討 馬寧元及李新中 著
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