切削刀具之 幾何形狀和加工參數 對中碳鋼表面粗糙度的影響 指導老師：沈毓泰 學生： 陳奕訢、黃冠智
內容大綱 摘要 介紹 材料與方法 測試試件 切削刀具、車床和表面粗糙度測量儀器 結果與討論 結論
摘要 在這篇論文中，研究了切削工具從不同的刀片半徑、切削深度、進給率、加工參數對工件表面品質的影響。 中碳鋼在CNC車床上被加工，在不使用冷卻水的情況下與硬質切削工具不同半徑的測試。 研究了五種不同的切削深度和進給速率對工件表面品質的影響，從切削速度恆定可以看出，不同的半徑，進給速度和切削深度的對表面粗糙度的影響。
介紹 一個令人滿意的表面粗糙度的品質是非常重要的。 表面粗糙度受很多因素的影響，如:切削刀具幾何參數、切削深度、切削速度、進給速度、工件的微觀結構和車床的剛性。 機床類型的作用在於期望效率、機械壽命、防止外阻力影響、伴隨著其他的參數、取決於對表面質量也是。 由不同製造方法表面處理的工作參數直接或間接的影響。不正確的工作參數，刀具迅速磨損或損壞會導致經濟損失。 對中碳鋼使用三個不同的刀片半徑塗有三層塗層材料的切割工具，最外層是用CVD技術的錫塗層。
材料與方法 實驗調查中碳鋼試樣的尺寸 Ø 150 x 450mm的測試準備和使用。 (1)測試試件 : 實驗調查中碳鋼試樣的尺寸 Ø 150 x 450mm的測試準備和使用。 測試樣品化學成分的光譜分析列出在表1中，其力學性能列在表2。
材料與方法 表1 測試試樣的化學組成（重量％）
材料與方法 表2 測試試樣的力學性能(硬度、拉伸強度、降伏強度、斷面延伸％)
材料與方法 硬質合金刀具，塗有三層（錫，氧化鋁，TiC），在最外層CVD錫。（化學氣相沉積） (2)切削刀具，車床和表面粗糙度測量儀器: 硬質合金刀具，塗有三層（錫，氧化鋁，TiC），在最外層CVD錫。（化學氣相沉積） 車床類型是JOHNFORD T35工業型數控車床，車床配備可變主軸數控車床從50到3500轉的速度和一個10千瓦的馬達驅動，用於加工測試。 為了測量形成的表面粗糙度而加工工件表面粗糙度測量儀器則重複測量三次。
結果與討論 在這項研究中，獲得的平均表面粗糙度值（Ra）與設定三個不同的刀具半徑的切削工具，由車削/分割過程中，在五個不同的切削深度和五個不同的進給率/步進示於表3。 根據刀具半徑，最低的平均表面粗糙度值是由分割的切削工具的刀具半徑為1.2毫米。 其後按等級使用工具的刀具半徑為0.8毫米。 已獲得最高的平均表面粗糙度值為刀具的刀片半徑0.4毫米。 因刀具刀片的半徑之差，得到的平均表面粗糙度值的曲線圖示於圖 1。
表3 平均表面粗糙度值取決於塗層的類型，切割速度和進給速率 結果與討論 表3 平均表面粗糙度值取決於塗層的類型，切割速度和進給速率
圖1.中碳鋼使用三種不同的刀具刀片半徑透過以下方式獲得平均表面粗糙度值（Ra）設定塗層的最外層為錫。 結果與討論 圖1.中碳鋼使用三種不同的刀具刀片半徑透過以下方式獲得平均表面粗糙度值（Ra）設定塗層的最外層為錫。
結果與討論 在所選定的切削速率/步進得到的平均表面粗糙度值遞增的順序分別如下： * 6.833µm的最高的進給速率/步進為0.35毫米/轉
結果與討論 圖2. 切削工具設有三個不同的刀片半徑和五個不同的推進速度（0.15〜0.35mm/轉）和五種不同的分割深度值（0.5-2.5毫米）加工在中碳鋼。
結果與討論 切削深度的增加，增加了平均表面的粗糙度。 在選擇深度的切割值得到平均表面粗糙度的值，從最低到最高，已被發現，分別為： * （3.538µm），在最低切削深度（0.15毫米） * （3.803µm） 在1毫米 * （3.894µm） 在1.5毫米 * （4.369µm） 在2毫米 * （4.31µm） 在2.5毫米。 除了切削深度通過從2到2.5毫米時，切削深度值為0.5-2.5毫米間隔顯示切削深度的增加，增加了平均表面粗糙度（圖3）
圖3. 不同的進給率、不同的刀片半徑，選擇了0.5，1.0，1.5，2.0mm和2.5mm的切削深度並加工在中碳鋼。 結果與討論 圖3. 不同的進給率、不同的刀片半徑，選擇了0.5，1.0，1.5，2.0mm和2.5mm的切削深度並加工在中碳鋼。
結果與討論 圖表如圖4，顯示了刀片半徑、進給速率與切削深度影響表面粗糙度。 透過使用刀具半徑為1.2mm的表面粗糙度值小於通過使用刀具半徑的0.8和0.4mm的表面粗糙度值。 刀片半徑為1.2mm比其他兩個刀片能獲得更好的表面品質其原因，可能是歸因於此刀片真圓度的形式比其他兩個還來的好。
圖4 刀片半徑、進給速率和切削深度對平均表面粗糙度值的影響。 結果與討論 圖4 刀片半徑、進給速率和切削深度對平均表面粗糙度值的影響。
結論 從實驗結果中提取總結是： 切削刀具的刀片半徑和表面粗糙度之間，存在遞減關係。 〈增加刀片半徑，減少表面粗糙度〉 速率和表面粗糙度之間，存在遞增關係。 〈速率增加，表面粗糙度也增加〉 切削深度和表面粗糙度之間，存在遞增關係。 〈增加切削深度，表面粗糙度也隨之增加〉 一個很好的組合之中刀片半徑、速率和切削深度可以提供更好的表面品質。
謝謝聆聽 -END-