切削加工原理
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第二章 切削加工原理
第二章 切削加工原理
➢2.1 切削加工的特徵 ➢2.2 切削加工用工作母機與刀具 ➢2.3 切削刀具用材質 ➢2.4 切削加工的準備工作 ➢2.5 切削加工原理
第二章 Βιβλιοθήκη Baidu削加工原理
➢2.6 切削機構(產生切屑的原理) ➢2.7 切削加工產生的各種現象 ➢2.8 切削加工表面的造形原理 ➢2.9 影響切削加工表面精密度的因素 ➢2.10 各種工作母機的精密機械加工原理
2.1 切削加工的特徵
➢切削加工是以定形的刀具，將工作物不要 的部分，變形為切屑的除去加工方法。
➢從很久以前就用來加工出精度良好的機械 零件之方法。
➢幾乎所有的金屬材料或高分子材料都可以 加工。
2.1 切削加工的特徵(續)
➢切削加工備有下列特徵: ➢(1)切削材料的使用範圍廣泛 ➢(2)可加工複雜的形狀 ➢(3)配合加工效率及目的，可以獲得各種等
➢SK材料主要是做為鍛造或沖壓的模具材料。 ➢因其耐磨性不足，且切削速度無法提高，故
不適合做為切削用刀具材質。
2.高速鋼
➢高速鋼開發於19世紀末期切削用刀具材質， 當時的刀具能承受高溫、高硬度且可以高 速切削，故命名為高速鋼 (High Speed Steel簡稱為H.S.S.)。
➢但是現在已稱不上是高速了。 ➢高速鋼大多用於鑽頭、鉸刀、螺絲攻、螺
絲模等形狀比較複雜的刀具。 ➢高速鋼是切削刀具使用量最多的材質。
3.碳化鎢
➢在日本將碳化鎢稱為超硬合金，但它並不是合 金，而是將WC的粉末，以Co為結合材料，燒結 而成陶瓷與金屬的混合物。
➢公元1920年，因為德國開發出來的名稱為Hart melall，故日本稱它為超硬合金。而英文的 Sintered Carbide(燒結碳化物)的稱呼。
➢大型且重量很重的大零件加工，是使用將工 作物置於旋轉工作台上的立式車床(圖2.3)。
圖2.4 車床加工使用刀具
圖2.5 切削螺紋使用刀具
2.2.2 搪床
➢ 將車刀固定在搪孔棒上，一邊旋轉一邊作 軸向進給，以加工內孔的工作母機，我們 稱為搪床(圖2.6)。
➢ 由於搪孔棒容易變形並產生振動，故每單 位時間的加工效率並不高。
➢由於牛頭鉋床及龍門鉋床都是利用鉋刀的 往復運動，故加工效率較低。
圖2.7(a) 牛頭鉋床
圖2.7(b) 龍門鉋床
2.2.4 銑床
➢銑床就是將旋轉刀具安裝在主軸上，而將 工作物夾持於X、Y、Z三軸移動的工作台上， 進行平面、溝槽、階級孔等很多種類的加 工之工作母機。
➢車床或鑽床同為平常使用最多的工作母機 如圖2.8，有垂直於工作台的立式銑床與平 行於工作台的臥式銑床。
圖2.13 鑽頭各部之名稱
2.2.6 其他切削加工用工作母機及刀具
2.2.6 其他切削加工用工作母機及刀具
2.2.7 自動化工作母機
➢1.自動車床 ➢2.倣削工作母機 ➢3.NC(數值控制)工作母機
1.自動車床
2.倣削工作母機(銑床)
2.倣削工作母機(車床)
3.CNC(電腦數值控制)車床工作母機
3.CNC(電腦數值控制)車床結構
3.CNC(電腦數值控制)銑床工作母機
3.CNC(電腦數值控制)銑床結構
2.2.8 複合化 、彈性化工作母機
➢1. 轉移型機械 ➢2. 切削中心機 ➢3. 車銑複合機 ➢4. FMC(Flexible Manufacturing Cell)
彈性製造單元 ➢5. FMS(Flexible Manufacturing System)
級的精度 ➢(4)去除加工所消耗的能量低
2.2 切削加工用工作母機與刀具
➢切削加工或研磨加工用機械，稱為工作母機。 ➢工作母機依工作物及刀具的相對運動，有各種
分類。 ➢各種加工也有很多複合化的加工，但在本節僅
介紹基本的加工。
2.2.1 車床
➢利用工作物旋轉運動，而使刀具作直線運動， 以切削加工零組件之工作母機，稱為車床(圖 2.1) (圖2.2)。
彈性製造系統
1.轉移型機械
2.切削中心機
4.彈性製造單元(FMC)
5. FMS(Flexible Manufacturing System)彈性製造系統
2.3 切削刀具用材質
➢切削用刀具必須具備比工作物更高硬度的條件。 只有在室溫有較高硬度，是無法發揮切削刀具的 功能。
➢18世紀開始使用工作母機的切削加工，是使用含 碳量高的碎火硬化鋼，做為切削碳鋼的刀具。
3.碳化鎢
➢以碳化鎢做為切削刀具，切削刀具中，車 刀、銑刀、鑽頭使用碳化鎢做為刀具材質 最多。
⊙ 圖2.9所示：為使用於臥式銑床的刀具。 ⊙ 有加工複雜剖面形狀的溝槽之特殊銑刀，做成
齒輪齒形的漸開線銑刀，用於齒輪的加工。
➢面銑刀與端銑刀是立式銑床最普遍使用的 刀具(圖2.10)。
➢廣泛應用於溝槽加工、面銑刀、階級孔加 工等處。
➢端銑刀前端為球狀的球形端銑刀，是加工 複雜3D形狀模具，不可或缺的刀具。
2.2.3 牛頭鉋床 、龍門鉋床
➢刀具做直線運動進行切削，每一行程進給 工作物，以反覆切削方式的工作母機稱為 鉋床(圖2.7) 。
➢牛頭鉋床：用於刀具做往復運動，比較小 工作物的平面及溝槽的加工。
2.2.3 牛頭鉋床、龍門鉋床
➢龍門鉋床：是將工作物置於工作台上，使 工作台做往復運動的型式，用於加工車床 床台或大型零件的平面及溝槽。
➢刀尖的溫度愈高會使刀具回火，而失去其切削功 能。後來由於提高高溫區域硬度的材料技術進步， 而開發出各式各樣的刀具材質來。
2.3 切削刀具材質分類：
➢1.工具鋼 ➢2.高速鋼 ➢3.碳化鎢 ➢4.陶瓷刀具 ➢5.被覆刀具 ➢6.鑽石刀具 ➢7.CBN刀具
1.工具鋼
➢工具鋼又稱為SK材料，它是以碳鋼為母材， 加入鎢、鉬、鉻、鎳等合金成分，利用熱處 理以提高硬度的材料。
➢(a)面銑刀 (b)端銑刀
2.2.5 鑽床
➢鑽床就是將鑽頭安裝在主軸上，一邊旋轉主軸 一邊做軸向進給，而對固定於工作台上的工作 物進行鑽孔的工作母機。
➢工作母機的型態與銑床類似，但是在鑽孔時會 產生很大的軸向推力的構造(圖 2.11)。
➢要在大型工作物上鑽孔，必須使用主軸部份可 在旋臂上做徑向移動的懸臂鑽床(圖2.12)。
第二章 切削加工原理
➢2.1 切削加工的特徵 ➢2.2 切削加工用工作母機與刀具 ➢2.3 切削刀具用材質 ➢2.4 切削加工的準備工作 ➢2.5 切削加工原理
第二章 Βιβλιοθήκη Baidu削加工原理
➢2.6 切削機構(產生切屑的原理) ➢2.7 切削加工產生的各種現象 ➢2.8 切削加工表面的造形原理 ➢2.9 影響切削加工表面精密度的因素 ➢2.10 各種工作母機的精密機械加工原理
2.1 切削加工的特徵
➢切削加工是以定形的刀具，將工作物不要 的部分，變形為切屑的除去加工方法。
➢從很久以前就用來加工出精度良好的機械 零件之方法。
➢幾乎所有的金屬材料或高分子材料都可以 加工。
2.1 切削加工的特徵(續)
➢切削加工備有下列特徵: ➢(1)切削材料的使用範圍廣泛 ➢(2)可加工複雜的形狀 ➢(3)配合加工效率及目的，可以獲得各種等
➢SK材料主要是做為鍛造或沖壓的模具材料。 ➢因其耐磨性不足，且切削速度無法提高，故
不適合做為切削用刀具材質。
2.高速鋼
➢高速鋼開發於19世紀末期切削用刀具材質， 當時的刀具能承受高溫、高硬度且可以高 速切削，故命名為高速鋼 (High Speed Steel簡稱為H.S.S.)。
➢但是現在已稱不上是高速了。 ➢高速鋼大多用於鑽頭、鉸刀、螺絲攻、螺
絲模等形狀比較複雜的刀具。 ➢高速鋼是切削刀具使用量最多的材質。
3.碳化鎢
➢在日本將碳化鎢稱為超硬合金，但它並不是合 金，而是將WC的粉末，以Co為結合材料，燒結 而成陶瓷與金屬的混合物。
➢公元1920年，因為德國開發出來的名稱為Hart melall，故日本稱它為超硬合金。而英文的 Sintered Carbide(燒結碳化物)的稱呼。
➢大型且重量很重的大零件加工，是使用將工 作物置於旋轉工作台上的立式車床(圖2.3)。
圖2.4 車床加工使用刀具
圖2.5 切削螺紋使用刀具
2.2.2 搪床
➢ 將車刀固定在搪孔棒上，一邊旋轉一邊作 軸向進給，以加工內孔的工作母機，我們 稱為搪床(圖2.6)。
➢ 由於搪孔棒容易變形並產生振動，故每單 位時間的加工效率並不高。
➢由於牛頭鉋床及龍門鉋床都是利用鉋刀的 往復運動，故加工效率較低。
圖2.7(a) 牛頭鉋床
圖2.7(b) 龍門鉋床
2.2.4 銑床
➢銑床就是將旋轉刀具安裝在主軸上，而將 工作物夾持於X、Y、Z三軸移動的工作台上， 進行平面、溝槽、階級孔等很多種類的加 工之工作母機。
➢車床或鑽床同為平常使用最多的工作母機 如圖2.8，有垂直於工作台的立式銑床與平 行於工作台的臥式銑床。
圖2.13 鑽頭各部之名稱
2.2.6 其他切削加工用工作母機及刀具
2.2.6 其他切削加工用工作母機及刀具
2.2.7 自動化工作母機
➢1.自動車床 ➢2.倣削工作母機 ➢3.NC(數值控制)工作母機
1.自動車床
2.倣削工作母機(銑床)
2.倣削工作母機(車床)
3.CNC(電腦數值控制)車床工作母機
3.CNC(電腦數值控制)車床結構
3.CNC(電腦數值控制)銑床工作母機
3.CNC(電腦數值控制)銑床結構
2.2.8 複合化 、彈性化工作母機
➢1. 轉移型機械 ➢2. 切削中心機 ➢3. 車銑複合機 ➢4. FMC(Flexible Manufacturing Cell)
彈性製造單元 ➢5. FMS(Flexible Manufacturing System)
級的精度 ➢(4)去除加工所消耗的能量低
2.2 切削加工用工作母機與刀具
➢切削加工或研磨加工用機械，稱為工作母機。 ➢工作母機依工作物及刀具的相對運動，有各種
分類。 ➢各種加工也有很多複合化的加工，但在本節僅
介紹基本的加工。
2.2.1 車床
➢利用工作物旋轉運動，而使刀具作直線運動， 以切削加工零組件之工作母機，稱為車床(圖 2.1) (圖2.2)。
彈性製造系統
1.轉移型機械
2.切削中心機
4.彈性製造單元(FMC)
5. FMS(Flexible Manufacturing System)彈性製造系統
2.3 切削刀具用材質
➢切削用刀具必須具備比工作物更高硬度的條件。 只有在室溫有較高硬度，是無法發揮切削刀具的 功能。
➢18世紀開始使用工作母機的切削加工，是使用含 碳量高的碎火硬化鋼，做為切削碳鋼的刀具。
3.碳化鎢
➢以碳化鎢做為切削刀具，切削刀具中，車 刀、銑刀、鑽頭使用碳化鎢做為刀具材質 最多。
⊙ 圖2.9所示：為使用於臥式銑床的刀具。 ⊙ 有加工複雜剖面形狀的溝槽之特殊銑刀，做成
齒輪齒形的漸開線銑刀，用於齒輪的加工。
➢面銑刀與端銑刀是立式銑床最普遍使用的 刀具(圖2.10)。
➢廣泛應用於溝槽加工、面銑刀、階級孔加 工等處。
➢端銑刀前端為球狀的球形端銑刀，是加工 複雜3D形狀模具，不可或缺的刀具。
2.2.3 牛頭鉋床 、龍門鉋床
➢刀具做直線運動進行切削，每一行程進給 工作物，以反覆切削方式的工作母機稱為 鉋床(圖2.7) 。
➢牛頭鉋床：用於刀具做往復運動，比較小 工作物的平面及溝槽的加工。
2.2.3 牛頭鉋床、龍門鉋床
➢龍門鉋床：是將工作物置於工作台上，使 工作台做往復運動的型式，用於加工車床 床台或大型零件的平面及溝槽。
➢刀尖的溫度愈高會使刀具回火，而失去其切削功 能。後來由於提高高溫區域硬度的材料技術進步， 而開發出各式各樣的刀具材質來。
2.3 切削刀具材質分類：
➢1.工具鋼 ➢2.高速鋼 ➢3.碳化鎢 ➢4.陶瓷刀具 ➢5.被覆刀具 ➢6.鑽石刀具 ➢7.CBN刀具
1.工具鋼
➢工具鋼又稱為SK材料，它是以碳鋼為母材， 加入鎢、鉬、鉻、鎳等合金成分，利用熱處 理以提高硬度的材料。
➢(a)面銑刀 (b)端銑刀
2.2.5 鑽床
➢鑽床就是將鑽頭安裝在主軸上，一邊旋轉主軸 一邊做軸向進給，而對固定於工作台上的工作 物進行鑽孔的工作母機。
➢工作母機的型態與銑床類似，但是在鑽孔時會 產生很大的軸向推力的構造(圖 2.11)。
➢要在大型工作物上鑽孔，必須使用主軸部份可 在旋臂上做徑向移動的懸臂鑽床(圖2.12)。