舍弃式刀片

1.1常用的車刀形：

在CNC車床上，常用的一種捨棄式車刀柄結構如圖1，稱為M型的重鎖緊式車刀。它有三種固定刀片的方式，刀座為負斜角，所以其上的刀片上下兩面均可利用。只要改變刀片，便可以5度負斜角，或5度正斜角，或15度正斜角進行切削。例如80度刀片車刀一般使用的刀片為CNMGl20408，當重切削時，可使用－5度的CNMMl20408的刀片，而在稍切削時，可用CNMP120408K+5度的刀片，而對於細薄易變形的軸件，則可用+15度的

CNMSl20408之刀片，對於不銹鋼等易加工硬化的工件，可用CNMPPl20408兩面切削的正角刀片。對於鑄鐵等短切屑的工件，則可選擇結構強壯的

CNMAl20408之刀片，在斷續切削的情況下，則可選擇CNMAl20408T的刀片。

對於一些難切削材料及非鐵金屬，常用的一種正角車刀握

圖1 M型的捨棄式車刀有三種鎖緊的方式可供選擇

把形式如圖2，稱為C型壓板式車刀，它提供正角切削作用，可使用一般經濟型的刀片，亦可使用有良好斷屑槽設計的刀片，刀片下並有一墊板支撐，並保護刀座，避免萬一刀片不正常崩掉時，傷及刀座面。

由於各種斷屑槽刀片所適用的切削情況不盡相同，例如圖3 MC－K形式的刀片較MG的刀片更適於在細進給之下作精切削。在選用刀片形式時，一般可參考廠商所建議之資料，例如表1所列之資料，係車削鋁合金之資料，如果使用80度之刀片，在粗車時使用K68等碳化鎢刀片可用CNMP，CNMS，及CPGN等刀

片。而使用KTl50陶金刀片時，建議使用CNGP－T或CPGN之刀片。而使用KDl00銑石刀片時，則建議只使用CPGN正角切片。

圖2 MG-K型刀片與MG 圖3 C型壓板式車刀

型刀片適用範圍比較表

表l 鋁合金車削參考資料(KENNAMETAL公司)

材質切削速度切深進給刀片材質

車刀把固定刀片的形式種類很多，但在歐洲國家最常用的形式如圖4所示，稱為P型槓桿鎖緊式刀，為負角形式，所以刀片的上下兩面均可使用，雖然不像M 型車刀可以壓板鎖緊沒有孔的刀片，但它的長處在於刀片及其周圍，幾乎沒有妨礙切屑流出的突生物。刀片尖端位置重現性甚佳，刀片更換也很簡便。可算是目前最廣泛使用的型式。

至於與此型握把所配合之刀片，各刀具廠商所提供的型式種類非常的多，均有其各自適用的範圍，舉例如圖5為切削低合金鋼時，某家公司所提供三種不同斷層槽形狀刀片所適用的範圍。而表2所示，則為住友公司所推的薦的各種不同斷層槽形狀刀片的選擇。

圖4 P型槓桿式車刀

圖5 應用於P型車刀上三種不同斷屑槽

刀片所適用的切削範圍(Sandvick)

表2 住友公司各型不同斷屑槽形式刀片的應用說明

在鏜較小的孔徑時，常用的刀具型式多使用S型螺絲鎖緊式，見圖6 ，刀片鎖得相當堅固，在刀片上面也沒有妨礙切屑流出的突起物，比起C型壓板方式，有較良好的重現性。在許多應用情況下，其鎖緊螺絲均有一偏心的頭，見圖7，可以將刀片牢固地往刀片承靠肩面鎖緊。S型螺絲鎖緊形式也常應用在外徑精車

刀上，如使一刀尖磨得非常銳利的正角刀片，可以很低的進給進行切削，特別適合切鋁合金，其上所使用的刀片，甚致可以尖銳到+25度的後斜角(rake angle)

圖6 S型螺繼鎖緊式車刀

圖7 S型車刀常使用偏心稍逼緊刀片

圖8 應用在S型車刀的鋁合金專用刀片，後斜角可達25度

1.2 輪廓車削

圖9中所示係一個在NC車床上作輪廓切削的實例,欲加工3處3.4R圓弧輪廓。

圖9 在NC車床上車削輪廓

第一次加工，使用一支標準工具加工，如圖10

圖10 (1)1.6R外徑刀槽刀(2) 1.6R端面切槽刀(3) 45°斜讓槽刀

切削結果，在各刀切削路徑相銜接處，有銜接痕跡，雖然可以利用程式刀具偏置修正的方式改善，但是相當麻煩。所以希望能使用一支車刀，將整個路徑作一次最後精車，以消除接痕。於是選擇一支3.175RX 6.35ψ的圓形輪廓車刀，並計算刀應該作20度之傾斜，始不致於與工件產生干涉。見圖11。

圖11 3.175RX 6.35ψ的輪廓車刀

因為該NC車床的鏜孔刀座結構強壯，因此可作一支傾斜20度的刀座鎖緊在鏜孔刀座上。見圖12。

圖12 傾斜20°之刀座

利用此傾斜20度，3.175RX6.35φ的圓形車刀作最後一次精車，則可消除接痕。

在內徑的輪廓切削方面，常見有使用55度刀片或35度刀片的內徑刀進行車削，如圖13，但遇見直徑很小，角度很大的內凹槽，例如圖14所示，此時可用小直徑的內槽刀進行加工。

圖13 內孔輪廓車削

圖14 小孔徑的內槽輪廓車削

在更小直徑的情況之下，仍可使用焊接式內槽刀進行加工，但此時刀具的品質，輪磨的技術，必須相當的好。見圖15。

圖15 焊接式內槽刀亦可用在NC車床上循環車削

5-2.在綜合加工機上的刀具應用

2.1綜合加工機之握把

綜合加工機的握把，常用的有面銑刀握把、鑽夾頭握把、莫氏錐廣握把、筒夾式握把、側固式定鎖握把、絲攻浮動握把。

鑽夾頭握把，主要是用於夾持直徑13mm以下的直柄鑽頭，或中心鑽、鉸刀等，而13mm以上的鑽頭或鉸刀，則多使用莫氏錐度握把。

筒夾式握把通常用來夾持端銑刀或直柄鑽頭。在實際加工時，常再夾持一支筒夾加長桿以將刀具加長，避免干涉，見圖16

但是以筒夾式握把夾持直徑較大的端銑刀作重切削時，如果夾持力不夠緊，則容易因大的切削力，而使端銑刀被拉出握把。因此，大直徑的端銑刀常使用側固式定鎖握把，或使用強力筒夾式握把來夾持加工。

在綜合加工機上攻螺孔，需要考慮使用良好的絲攻浮動握把，尤其是加工盲孔峙，握把必須要有軸向浮動，否則絲攻容易因為機器的主軸前進速度太快，而導致絲攻折斷。或者主軸前進速度太慢，而使絲攻被拉出握把。然而，綜合加工機的設計日益精進，目前也有一些工具機廠商宣稱，新一代的綜合加工機由於在機器控制上的進行，在某些情況之下，已可不必使用絲攻握把，直接以筒夾式握把夾持絲攻，便可進行攻牙了。

另外攻牙時，使用有安全扭力設定的絲攻接頭也很重要，如此當絲攻鈍化時，切削力增大超過所設定的安全扭力時，絲攻便會在握把間打滑，而不致於折斷。

綜合加工機的握把有許多不同的標準，主要不同之處是在溝槽及鍵槽之寬度及長度，及握把尾部螺孔的規格不同。最常用的握把標準有日本的BT標準，歐洲

的ISO及DIN標準、美國的CAT/ANSI標準。各標準依據柄部直徑動有各種大小的尺寸，最常用的是40號及50號的握把，幾乎占了百分之九十五的比例。同一座工廠有數台綜合加工機時，應該使用同一標準規格尺寸的握把以降低刀具費用。

握把的錐度部分，應當有良好的真圓度，與綜合加工機刀具主軸的接觸應當有百分之八十以上。最主要的接觸部位應當是靠近基準徑的部位(即錐度的大端)。

以下為握把尺寸大小與握把性能之間的關係：

基準徑(握把錐度的大端直徑)愈大，握把的剛性就愈好。

一支設計良好的握把可以懸長至其基準徑四倍的長度，而仍有良好的剛性。

握把直徑最小的部位就是最弱的部位，決定了握把的懸伸長度。握把的懸伸長度。直徑最小的部位可能是基準徑，亦可能是刀桿的部位。

握把的材料一般是使用低碳的鉻鉬合金鋼，有一層硬化的表面，而心部硬度約在HRC32左右，如此的握把有一耐磨之表面及最大的心部強度。

具有多刃的刀具握把，如鑽頭、鉸刀、銑刀等等，刀具須有良好的同心度及平衡，以減少震動及不正常之刀具磨耗。

儘可能使用懸長最短，剛性最好的握把以提升加工效率及精度，例如在銑削加工時，太長之端銑刀容易彎曲，以致銑削超出容許之公差。

對於一些較大量生產的工件，可以訂製一些特殊刀把，以增加效率，見圖17。

圖16 筒夾式加長桿之應用

圖17 特殊訂作的角頭握把，及多軸鉆握把

2-3 反鏜刀與萬能鏜孔器

最簡單的反鏜刀係使用一支四方形白車刀(Tool bit)鎖在一支有四方槽的鏜桿上，見圖18所示。這是應用在單一零件加工，並且反鏜孔直徑公差並非很嚴緊的方法。

圖18 簡單的反鏜刀

較為普通的方式如圖19所示，係一圓形的反鏜刀，側邊有螺絲孔，可供鎖緊在鏜桿上。在較大直徑的反鏜刀口上有磨斷屑溝，可使切削更加穩定。

圖19 圓形的反鏜刀

並且可以作成快速裝卸的方武，如圖20中所示的各種圓形的反鏜刀，在圓周上打一支梢，利用此梢卡在鏜桿上，即可作快速裝卸。

圖20 各種圓形的反鏜刀

在圖20中所示反鏜刀的莫氏斜柄上有開一條長槽。其原因是因為當反鏜較大的孔時，刀具常會被切削力拉出主軸而脫落，所以可以利用一支梯形梢穿過主軸與反鏜刀柄的長槽，卡緊反鏜刀，如此刀具便不至於脫落了。

然而在CNC綜合加工機上，卻希望能省略掉以手卸刀具的程序，圖21所示之反鏜刀即可應用在CNC的機器上，刀具首先反轉，刀片合起來，進入工件時，刀具正轉，使刀片張開進行反鏜，而後刀具再反轉，合起刀片，退出孔外。

圖21 折合式反鏜刀

另外一種反鏜的方式如圖22所示，當刀具反轉時，兩片刀片將收進槽內，可供刀具進出孔，而刀具正轉時，兩片刀片將伸出，進行反鏜。如此較無切削干擾之顧慮。且刀片大小可以更換，也可以取出重磨。

圖22 刀片伸縮式的反鏜刀

然而如果需要反鏜一個直徑較大的魚眼孔，例如直徑在100 mm以上，通常使用萬能鏜孔器。見圖23。

圖23 萬能鏜孔器

萬能鏜孔器也有裝在綜合加工機上的型式，如果要求所鏜的面與孔的垂直度，一般可達到0.005mm/50l，萬能鏜孔器除了反鏜、正鏜、鏜錐度以外，也常用來加工孔的內溝環槽。但是在綜合加工機上，加工孔的內溝環槽以T型銑刀較

為合適。

5-3 綜合加工機的刀具分配方法

為了提高機器的效率，必須使刀具的供應順利即時。就是要在正確的時間內，將正確的刀具送到正確的綜合加工機上。這需要事先作好妥善的刀具準備及分配方法。

在綜合加工機或FMS生產線上的刀具分配方法一般有下列四種：

一種工件使用一組刀具

係對各種不同的工件，各準備一組刀具。當一種工件加工完畢後，則將刀塔上的所有刀具卸下送到庫房，而換上另外一組刀具，以加工另外一種工件，這種方法的管理問題很少，但是刀具庫存費用很高。大多應用於一些固定生產的工件上，而不適於多種少量的生產計畫。

(2) 分刀具更換及部分刀具共用

係在加工完畢一種工件後，保留一部分共同的刀具，而將其餘的專用刀具從刀塔上卸下。再裝上一部分不同的刀具，以加工另一種工件。因為不同的工件共用一部分刀具之故，所以可較為節省刀具。但是考慮以無人搬運車自動更換刀塔上的刀具時，則需要較複雜的軟體。

(3) 數種工件使用同一組刀具

係基於群組技術選出數種類似的工件，提供一組相同的刀具進行加工。整組的刀具必須都在刀塔之上，因此需要較大的刀塔容量，一般需要能容納80－140支刀具。

(4) 所有的刀具為一群機器所共用

上述的三種方法均以單一的綜合加工機作為考慮。且假定有數種不同的工件將完全地照預定計畫來加工。但是在實際的情況下，常會發生各種意外的情況，例如機器故障，或是材料發生問題等等。以致必須臨時更改加工計畫，此時需要一個較有彈性的系統來適應這些意外情況。

(5) 所有的刀具為一群機器所共用

上述的三種方法均以單一的綜合加工機作為考慮。且假定有數種不同的工件將完全地照預定計畫來加工。但是在實際的情況下，常會發生各種意外的情況，例如機器故障，或是材料發生問題等等。以致必須臨時更改加工計畫，此時需要一個較有彈性的系統來適應這些意外情況。

在這種方法中，刀具係分佈在一群綜合加工機之中，彼此共用。而每一台機器均有相同的功能，可以對任一種工件逐行加工。因此當有一台機器發生問題時，則立刻可由另外一台代替加工。

因為刀具係在綜合加工機之中彼此共用，因此需要一台無人搬運車執行刀具交換的工作。當選定一台綜合加工加工一種工件時，所缺乏的刀具可由別台機器借過來，當刀具磨耗時，無人搬運車自動地從刀具庫中提出一把新的刀具予以更換。

這種方法所使用的刀具數量雖然不少，但是卻有能力應付在FMS生產線上意外發生的情況。在生產期間，各機器的刀塔上均裝滿了刀具，以減少機器之間刀具

交換的次數。常用的刀具均裝上刀塔，其中有部份最常用的刀具且準備了2支在刀塔上，以備磨耗時隨時補充。因此需要容量多的刀塔，及刀塔之間與刀具之間的無人搬運系統，這需要有良好的軟體來控制著，以使刀具的供應能配合上工件的生產速率，及臨時變動的生產計畫。