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刀具磨耗與壽命

2012 年 01 月 12 日 by Willy Chen

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 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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