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碳化钨车刀在各种不同切削速度累积作用下之刀具寿命分析

时间：2025-07-09 来源：未知

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碳化钨车刀在各种不同切削速度累积作用下之刀具寿命分析

林維新：碳化鎢車刀在各種不同切削速度累積作用下之刀具壽命分析161碳化鎢車刀在各種不同切削速度累積作用下之

刀具壽命分析

林維新

國立虎尾科技大學機械與電腦輔助工程系

摘要

本論文主要在探討碳化鎢車刀在各種不同切削速度累積作用下之刀具壽

命變化，利用泰勒氏刀具壽命方程式推導出碳化鎢車刀之累積壽命。經由實驗

結果發現，以不同切削速度累積切削時之刀腹磨耗變化與使用固定速度切削時

之刀腹磨耗變化具有很大的正相關性；而且經由分析亦發現，切削速度變化之

先後順序亦會對刀具壽命產生影響。

關鍵詞：刀具壽命、刀腹磨耗，泰勒氏刀具壽命方程式。

THE TOOL LIFE ANALYSIS OF TUNGSTEN CARBIDE TURNING TOOLS UNDER THE CUMULATIVE ACTION OF DIFFERENT CUTTING SPEEDS

Wei-Shin Lin

Department of Mechanical and Computer-Aided Engineering

National Formosa Univessity

Yunlin, Taiwan 632, R.O.C.

Key Words: tool life, flank wear, Taylors’ tool life equation.

ABSTRACT

This paper is pointed to the tool life variation of tungsten carbide tools

under the cumulative action of different cutting speeds. By using Tay-

lors’tool life equation, the cumulative tool life equation is derived. Ac-

cording to the experimental results, it can be found that the tool flank wear

variation under the cumulative action of different cutting speeds has the

positive relation with the constant cutting speed. And it also found that the

tool life of the tungsten carbide tools may be affected by the history of the

cutting speed.

一、前言

以切削加工為主體之生產加工系統，除了追求生產流程順暢，加工效率提昇，以及品質穩定、生產成本降低等以外，近年來更朝向自動化、省力化、無人化之方向發展。為了達成這些目標，刀具壽命之正確掌握非常重要。

對於少樣多量之生產加工(例如軸承零件之加工)，刀具常在固定切削速度下使用，直到刀腹磨耗量到達某一特定值以後才更換刀具；此時刀具更換時間可使用固定加工

技術學刊第二十二卷第二期民國九十六年161 Journal of Technology, Vol. 22, No. 2, pp. 161-165 (2007)

碳化钨车刀在各种不同切削速度累积作用下之刀具寿命分析

162 技術學刊第二十二卷第二期民國九十六年

圖1 刀具壽命分析(一)

時間或固定加工件數之方式來控制。但對於多樣少量之生產加工（例如模具之加工），可能使用同一把刀具進行工件之粗加工和精加工，或者是當零件A 加工完成以後，刀具壽命可能尚未結束，因此仍繼續加工零件B ；但此時之切削速度可能與加工零件A 時之速度不一樣，結果刀具可能要經歷各種不同切削速度作用以後，刀腹磨耗量才會達到規定之特定值。由於刀具要經歷不同之切削速度作用，造成刀具壽命很難正確地掌握；對於自動化生產加工而言，刀具更換時間要如何擬定，便產生很大困擾。

有關於固定切削速度時之刀具壽命分析、預測與監控方面之研究很多[1-7]，但有關切削刀具在不同切削速度累積作用時之刀腹磨耗變化情形，則鮮少有人探討[8]。本文即針對此問題，經由切削實驗瞭解切削刀具在不同切削速度下累積切削時之刀腹磨耗變化，並嘗試推導累積壽命方程式。

二、刀具壽命分析

依據ISO 之定義[2]，對於碳化鎢車刀而言，刀具壽命是指刀腹磨耗量到達0.3mm 時之切削時間。當切削速度固定時，泰勒氏[1]於1906年依據實驗結果，推導出刀具壽命方程式為

V T m = C (1)

在此，V 為切削速度，T 為刀具壽命，m 為描述刀具材料性質之常數，C 是指刀具壽命為1分鐘時之切削速度。

由式 (1) 可以求出車刀在各種固定速度下切削時之刀具壽命，由圖1可看出，當切削速度為V 1時，刀具壽命為T 1；而當切削速度為V 2時，刀具壽命為T 2。但是當切削速度在刀具壽命期間內改變時，例如當刀具在V 1速度下切削t 1時間以後，換到V 2之速度繼續切削時，還可以使用多少時間？利用泰勒氏刀具壽命方程式便無法求出來。因此，有必要推導碳化鎢車刀在各種不同速度下累積切削時之刀具壽命方程式。依據式 (1) 可以得到

V 1 T 1m = V 2 T 2m (2)

圖2 刀具壽命分析(二)

將等號兩邊取對數處理，予以整理後可以得到

1

221=

T log T log V log V log m (3) 假設切削刀具之材料性質在速度V 1下使用時間t 1以後，依然維持不變（也就是m 值維持不變）的話，則泰勒氏刀具壽命方程式依然適用；由圖1可以推導出

)

t T log(t log V log V log m 11221=

(4)

由式 (3) 與式 (4) 可以得到

log T 2 –log T 1 = log t 2 – log (T 1 – t 1 ) (5)

將式 (5) 重新予以整理可以得到