CNC常用刀具

用须最低、具有高温之抵抗软化的能力、低的摩擦系数、较高的抵抗
磨耗性质，导热性良好、充分的韧性以及耐冲击性等等，一般使用的
刀具材料有下列几种：
A:高速钢
B:烧结式碳化物 ( 硬质合金)
C:陶瓷刀具
D: 多晶钻石刀具 CBN刀具
Ⅱ、镀层-
由于工程材料不断持续的发展，在1960年之后，陆续开发出新 一代的合金材料。这些新材料不仅有高强度，而且具有高磨损 性甚至有极高的化学性质，在切削时会与切削刀具产生化学作 用造成侵蚀现象。除此之外，在时间及成本降低的要求下，高 速切削正逐渐被人们广泛的接受。因此以往的刀具材料已不敷 人们的需求。在因应如此严格的需求下，发展出刀具材料再加 上镀层保护。具有镀层保护的刀具其寿命将近是一般没有镀层 刀具的10倍，常见的刀具镀层有下列几种：
26 15 6 3 1.5 1 0.7
高速钢
加wk.baidu.com
铸造合金
工
时
超硬合金
间
新超硬合金
镀层 双镀层 复合镀层
,80 ,70 ,60 ,50 ,40 ,30 ,20 ,10 1900
年 代
刀具几何
刀具之能切削金属的基本要件乃为刀具须比被切削材硬，且 被切削材要有足够之力量予以固定，以使刀具施力时能切入 工件。这些要件满足后其次就是有足够之动力以克服工件材 料之阻力，除此之外，刀具的几何形状也会影响实际的切削 效果甚至结果。选择适当的刀具几何可以增加刀具的寿命、 维持加工精度、减少切削之动力…等等。常见之刀具相关几 何如下：
排 屑 槽
适 中
太
太
大 排屑槽之宽度 小
排屑槽之构造
刀刃数目
铣刀的刀刃数目与切削效果的关系会受工件材料，铣刀形状以 及加工面光度等等之影响而异，刃数较多之铣刀，因有较多之 切刃产生切削作用，故可获得更光洁平滑之加工面，不过因为 无充分之切屑空间以容纳切屑，易受切屑之干扰，且刀刃之强 度会较弱。所以一般粗切削，高进给，尤其是较软之材料时， 需有较大的切屑空间，而提供切屑空间的最佳方法，即是减少 刃数、增大刀刃，不仅能加大切屑空间，亦可增大刀刃之强度 ，而且铣刀之再研磨次数与寿命也可增加。因此考虑加工方法 时，重及粗切削宜选用刃数少、粗齿之铣刀；细及精加工宜选 择刃数多、较细齿之铣刀。
刀具材质&镀层
Ⅰ、刀具材质-
近代
机制生产能力不断的大幅提高，尤其在大量生产的工作要求下，从事于
大量且高速的切削工作。为发挥高性能工作母机应有之生产工作效能
，则切削刀具尤须密切的配合。为了发挥刀具之切削能力，故刀具材
料需有显著之进展与改良，目前使用之各种刀具材料均有其特性以适
应各种不同加工的要求。一般刀具材料必须具备的性能为生产制造费
铣刀种类
Ⅰ、依几何形状区分 a、端铣刀 b、球刀 c、圆鼻刀
Ⅱ、依刀具结构区分 a、舍弃式刀具 b、整体式刀具
A、端刀
端铣刀之外形如右图所示，铣刀之外缘及底面均有铣齿以 构成切刃，所以可以用来铣削工件之垂直面以及垂直面。 端铣刀之刀形变化非常复杂，适用于各类加工，如：铣平 面、沟槽或轮廓面…等等，可说是被运用最为广泛的一种铣 刀。一般来说端铣刀非常适用于2D形状的工件，但是应用 于3D形状的模具加工时，就不是那么的适用。我们就以下 原因说明端铣刀应用于模具加工时所发生的问题：
切削力急速降低，此为造成切削时发生震动的原因 角
。螺旋角此时的作用可避免切削力过于集中某个方
向，让切削力分散于其他两个方向-水平分力FH以 及垂直分力FV。当螺旋角γ越小时，水平分力FH会 变大，造成切削时刀具摆动；螺旋角γ越大时，垂
直分力FV会变大，在切削时要是挟持刀具的力量不 够时，刀具可能会从刀把中脱离，当刀具在高速旋
较小之间隙角具有 较强之切刃。
零或负的间隙角 会使刀腹在工件 表面上拖滞而阻 止刀具之切入。
较大间隙角之切刃 会较尖锐但是脆弱 。
γ
Helix Angle
此为铣刀之刀槽成螺旋状，可分为左螺旋及右螺旋
两种，如下。在切削时当刃刃进入工件时，如右下 图切削力 F 会瞬间增至最大，当刀刃离开工件时，
螺 旋
槽宽W：使产生切屑时形成卷曲，若槽宽太大，则卷曲半径较大，产生的卷曲应力不足以 折 断切屑；若太小，则反之，产生之应力过大时，易使切刃崩裂。
槽深H：影响切屑流出的稳定性，若太深则切屑流向槽肩时之卷曲所需的力量较大，易引起刀 刃破裂；若太浅则切屑可能未流至槽肩时即自行离去，使切屑流向不易控制。
槽肩R：为切屑由断屑槽卷起作用之部位，关系卷起时之顺畅与否，直接影响卷曲力之大小， 若半径太大则切屑易滑上，卷曲应力可能不足以将切屑折断；若半径太小，切屑易被堵塞滑上 不易，将产生极大的挤压应力。
斜角Rake Angle
刀
切
具
屑
工 件
正 斜 角
刀 具 切 屑 工 件
零 斜 角
刀 具 切 屑 工 件
负 斜 角
间隙角Relief Angle
又称之为离隙角，均为正值。其作用为刀具切入工件时，避免刀腹 与工件表面产生么擦或物理现象之干扰现象，如下图。小的间隙角 给予切刃有较大的支撑，一般用于有高强度机械性质的工件材料。 大的间隙角可使刀刃尖锐，但刀口强度减低，易于磨耗或崩裂，适 合较软或低强度的工件材料。
Ⅰ、刀具刃角
Ⅱ、排屑槽
Ⅲ、刀刃数目
刀具刃角
斜角的改变可由正值变化到负值，如下图所示。以切削力与所 需之动力来看，正斜角所形成的刀尖角度较小，刀具能够轻易 切入工件，而且切屑流出排除顺畅，可减少切削压力，所以切 削效率较大。但太大的正斜角形成尖锐的刀尖，故刀口较脆弱 易于磨耗或崩裂。负斜角则反之具有较强之切刃，刀口强度较 大适合切削高强度的材料。
A:uncoated 未镀层 B:TiN 氮化钛 C:TiCN 氮碳化钛 D:TiAlN 氮铝钛 E:Al2O3 氧化铝
刀具材料&镀层与加工时间
左边的图表显示出自1900年后至今，由于刀具技术的发展使得切 削时间缩短了100倍。而在1960年之后，因为镀层刀具的出现，缩 短了4倍的加工时间。
碳钢
100
转时这是非常危险的。常见的螺旋角有30˚、38˚、
45˚、60˚。
FH
左旋切削及 左螺旋角铣刀
右旋切削及 右螺旋角铣刀
F
FV
切削加工中切屑之排出，理想的切屑处理状况是切屑流出时不致干扰或刮伤工件表面或撞击刀 具和伤害到工作者，所以切屑要能够自然断裂成小碎段并且排出至其他地方。故切屑之控制不 仅要考虑切屑的流向，而且须使切屑自动断裂。为达到此要求，一般会在刀顶面上作一种设计 ，能够自动限制切屑长度的机构称之为排屑槽或断屑槽〈Chip Breaker〉。其目的为使切屑能 够急速卷曲，藉卷曲的应力迫使切屑断裂。一般的排屑槽设计如右下：