硬脆材料(如陶瓷、玻璃...)與延展性材料(如中低碳鋼、銅、鋁...)在切削上有很大的差異，最主要的差異就是來自于其破壞模式分別為材料的脆性破壞跟延展性破壞，另外就是其破壞強度不同，所需要的加工工具也不同。
脆(cui)性材料因(yin)為微觀下的(de)強(qiang)度(du)很高(gao)，必須使用足夠大(da)的(de)應力才能破壞，所以需(xu)要能夠承受很高(gao)強(qiang)度(du)應力(很硬)的(de)"刀具"，通常采(cai)用鉆石，便宜(yi)的使用人造鉆石粉顆(ke)粒(li)圖層黏于金屬刀具上，或者是以粉末冶金制程方式將鉆石顆(ke)粒(li)與金屬粉末一起放進(jin)模具中(zhong)燒結成型；其中(zhong)不乏不惜成本甚至使用人工單晶鉆石來做道具的。
一般金屬切割為延展(zhan)性材料，材料的(de)微結構比(bi)較容(rong)易發生滑動(dong)現(xian)象，刀(dao)具硬(ying)度(du)就不需要很高(gao)(gao)，可以使用高(gao)(gao)速(su)鋼、鎢(wu)鋼、氮(dan)化矽(xi)或碳化鎢(wu)等(deng)。
一般切削(xue)理論上(shang)通常(chang)是(shi)探討(tao)“恒定”的(de)切削(xue)過程，但是(shi)若從材料(liao)切割(ge)的(de)鉆(zhan)頭與材料(liao)間的(de)力量變化過程來(lai)看，基(ji)本上(shang)可(ke)以分(fen)成三段(duan)的(de)變化，其(qi)過程并(bing)不是(shi)恒定的(de)：
鉆頭(tou)開始接(jie)觸(chu)被切割材料，力量從無到有；
與材(cai)料持(chi)續接觸，力(li)量(liang)在這(zhe)個階段可(ke)以視為切削理論的(de)"恒定"；
到切穿材料，力量在這個部分會從有到無。
兆恒機械擁有18年的高端精密(mi)零件(jian)加工經驗(yan)，我們(men)的工程師具備(bei)豐富材料(liao)加工經驗(yan)，如(ru)果(guo)您有特殊(shu)材料需(xu)要(yao)加工(gong)可(ke)以聯系我們！
下面解(jie)釋這三個(ge)階段的力(li)量變化過程中(zhong)的可能出現的情(qing)況，不(bu)分脆性或延展性材(cai)料：
從鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)開(kai)始(shi)接(jie)觸(chu)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)瞬間來看，原本(ben)是完全沒有任何作用力(li)(li)關系到(dao)開(kai)始(shi)接(jie)觸(chu)，鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)對(dui)材料(liao)(liao)施加作用力(li)(li)，材料(liao)(liao)對(dui)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)產生(sheng)反作用力(li)(li)，這個力(li)(li)量有可(ke)能會(hui)因為(wei)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)尖(jian)端的(de)(de)(de)(de)形(xing)狀、材料(liao)(liao)表面的(de)(de)(de)(de)平坦(tan)型、微結構(gou)上(shang)的(de)(de)(de)(de)材質不均勻(yun)等(deng)等(deng)各種可(ke)能因素(su)，而產生(sheng)包括正向(xiang)(xiang)力(li)(li)與側(ce)向(xiang)(xiang)力(li)(li)，當鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)與材料(liao)(liao)兩者之間有側(ce)向(xiang)(xiang)力(li)(li)發生(sheng)，并大(da)于鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)與材料(liao)(liao)之間正向(xiang)(xiang)力(li)(li)衍生(sheng)的(de)(de)(de)(de)最大(da)靜摩擦(ca)力(li)(li)時，鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)就(jiu)會(hui)被推(tui)偏離軸(zhou)心方向(xiang)(xiang)，兩者之間的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)量會(hui)變成(cheng)正向(xiang)(xiang)力(li)(li)與乘上(shang)小角度的(de)(de)(de)(de)側(ce)向(xiang)(xiang)力(li)(li)、跟動(dong)摩擦(ca)力(li)(li)(比靜摩擦(ca)力(li)(li)小)，所(suo)以(yi)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)尖(jian)端會(hui)往側(ce)向(xiang)(xiang)移(yi)(yi)動(dong)，但是因為(wei)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)本(ben)身的(de)(de)(de)(de)剛性會(hui)阻止鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)往側(ce)向(xiang)(xiang)移(yi)(yi)動(dong)，就(jiu)像彈簧一樣，位移(yi)(yi)量越大(da)，鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)剛性產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)反作用力(li)(li)越大(da)，
阻止鉆(zhan)頭尖(jian)端往側(ce)(ce)向(xiang)施力方(fang)向(xiang)移(yi)(yi)動(dong)(dong)，加上旋(xuan)轉(zhuan)的作用，鉆(zhan)頭又會往軸心(xin)移(yi)(yi)回(hui)來，就(jiu)會蕩秋千(qian)一(yi)樣，作用力會使(shi)鉆(zhan)頭前端因(yin)為(wei)移(yi)(yi)動(dong)(dong)的慣(guan)性作用，沖過(guo)軸心(xin)位置，往另外一(yi)側(ce)(ce)再(zai)移(yi)(yi)動(dong)(dong)一(yi)點距(ju)離，然后再(zai)因(yin)為(wei)剛性往回(hui)移(yi)(yi)動(dong)(dong)，再(zai)因(yin)為(wei)慣(guan)性沖過(guo)頭，加上旋(xuan)轉(zhuan)的現象而形成一(yi)種(zhong)圓(yuan)周振(zhen)動(dong)(dong)的現象，這(zhe)種(zhong)振(zhen)動(dong)(dong)現象會使(shi)鉆(zhan)頭進入(ru)的孔(kong)徑被擴(kuo)大。
當開始進(jin)(jin)入(ru)材料(liao)后，因(yin)為多了(le)側向(xiang)材料(liao)的(de)(de)(de)阻(zu)擋(dang)，會(hui)(hui)消耗掉往側向(xiang)擺(bai)動的(de)(de)(de)能量，所(suo)以(yi)鉆孔(kong)孔(kong)徑(jing)會(hui)(hui)逐漸縮小(xiao)，所(suo)以(yi)孔(kong)會(hui)(hui)形成上(進(jin)(jin)入(ru)面(mian))大下小(xiao)的(de)(de)(de)喇叭狀(zhuang)，當鉆頭鉆孔(kong)制程設定越差(cha)，上下喇叭口的(de)(de)(de)大小(xiao)差(cha)異會(hui)(hui)越大。
所(suo)以(yi)(yi)一般金(jin)屬加(jia)工(gong)精密的(de)孔(kong)(kong)徑(jing)必需分兩段、三段甚至(zhi)四(si)段加(jia)工(gong)，先(xian)以(yi)(yi)中心鉆(zhan)(zhan)打引孔(kong)(kong)點，以(yi)(yi)鉆(zhan)(zhan)頭(tou)鉆(zhan)(zhan)孔(kong)(kong)(要留(liu)裕度(du))，再以(yi)(yi)鉸刀擴(kuo)孔(kong)(kong)，最后(hou)再以(yi)(yi)搪刀加(jia)工(gong)出(chu)精密公差與優良表面的(de)內(nei)孔(kong)(kong)。當鉆(zhan)(zhan)頭(tou)即將鉆(zhan)(zhan)穿(chuan)材料(liao)穿(chuan)透出(chu)另一端表面瞬間時，因為鉆(zhan)(zhan)穿(chuan)前一瞬間，材料(liao)抵抗鉆(zhan)(zhan)頭(tou)正向力(li)的(de)材料(liao)量變(bian)(bian)少，鉆(zhan)(zhan)頭(tou)受到(dao)的(de)正向抵抗力(li)因為材料(liao)量變(bian)(bian)少的(de)關系，
就像鉆(zhan)頭(tou)(tou)前(qian)方的(de)(de)彈簧彈性系數變(bian)弱，鉆(zhan)頭(tou)(tou)會在瞬(shun)間將剩下的(de)(de)薄(bo)材(cai)料(liao)向外(wai)推開，所以孔(kong)最后的(de)(de)材(cai)料(liao)不是被(bei)鉆(zhan)頭(tou)(tou)的(de)(de)刃切(qie)削(xue)下來(lai)，是先被(bei)鉆(zhan)頭(tou)(tou)給頂變(bian)形(xing)破裂往外(wai)突(tu)出去，再被(bei)隨后的(de)(de)鉆(zhan)頭(tou)(tou)刀(dao)刃切(qie)削(xue)，因(yin)為材(cai)料(liao)已(yi)經先往外(wai)變(bian)形(xing)，再被(bei)刀(dao)刃切(qie)削(xue)，比鉆(zhan)頭(tou)(tou)直徑大(da)的(de)(de)突(tu)出材(cai)料(liao)不是被(bei)鉆(zhan)頭(tou)(tou)刀(dao)刃切(qie)掉(diao)(diao)，而是被(bei)切(qie)掉(diao)(diao)帶離的(de)(de)材(cai)料(liao)拉扯斷(duan)裂，因(yin)此就形(xing)成(cheng)往外(wai)突(tu)出的(de)(de)毛(mao)邊(bian)。
整個(ge)三段(duan)過程中另外一(yi)個(ge)麻煩的現象(xiang)是刀具(ju)、主軸、被(bei)切割材料(liao)、載臺、機臺本身結構(gou)剛性變形行為可能(neng)引(yin)起的動態行為，一(yi)般歸納(na)為振動現象(xiang)，可能(neng)是僅有在(zai)接觸或脫離瞬間的暫態反應(ying)，或者"恒定"切削(xue)過程中的共(gong)振。
好，以上描述的這(zhe)個過(guo)程(cheng)我(wo)承認是我(wo)個人想像(xiang)，但是似乎也還(huan)算有(you)點(dian)邏輯，我(wo)相信過(guo)程(cheng)中其(qi)實(shi)會有(you)更多因(yin)素造成的不同作用，例如：
不同刃數(shu)鉆頭、
不(bu)同排屑溝(gou)槽設計、
不同的轉速控制、
不同進(jin)給率控制等(deng)等(deng)，
都會影響到過程中的力量變化行為(wei)，
接下來回歸到脆性材料(liao)的鉆孔這個議題
首(shou)先對脆性材料不會(hui)使用鉆頭，會(hui)使用磨棒(bang)，利用比被切削材料更硬的(de)鉆石(shi)顆粒當作刀刃將材料磨下來；
而且因為目的是(shi)鉆孔，旋轉速度最(zui)快的位置在(zai)磨棒的最(zui)外側，所以磨棒前端可以設計成圓(yuan)筒(tong)狀(zhuang)，中空(kong)的形狀(zhuang)，在(zai)前端圓(yuan)筒(tong)的端面與圓(yuan)直徑內外側黏上鉆石顆粒即可。
因(yin)為(wei)磨(mo)棒前端如(ru)果是(shi)一個平(ping)(ping)面(mian)(mian)，與材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)平(ping)(ping)面(mian)(mian)接(jie)(jie)觸(chu)時，兩(liang)個平(ping)(ping)面(mian)(mian)對平(ping)(ping)面(mian)(mian)自然就會(hui)很(hen)容易發生(sheng)(sheng)(sheng)側向(xiang)滑(hua)移，加上旋(xuan)轉作用，產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)一個比磨(mo)棒內外(wai)徑更(geng)大的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)磨(mo)除環(huan)狀(zhuang)區域，因(yin)此剛(gang)開始接(jie)(jie)觸(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)越(yue)(yue)(yue)慢越(yue)(yue)(yue)好(hao)(hao)，進給越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)，以避(bi)免過大的(de)(de)(de)(de)(de)側向(xiang)力造側向(xiang)移動；同樣(yang)地(di)當(dang)磨(mo)除材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)深度(du)(du)增加時，因(yin)為(wei)側向(xiang)移動被限制住，這個環(huan)狀(zhuang)區域會(hui)縮小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)，形成一個也是(shi)上大下小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)；不同的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)因(yin)為(wei)是(shi)用磨(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)，所以切屑(xie)跟(gen)磨(mo)棒上脫(tuo)離(li)的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)料(liao)(liao)會(hui)進入到內外(wai)孔(kong)(kong)之間，加上冷卻液后(hou)變(bian)成研磨(mo)料(liao)(liao)，如(ru)果這些研磨(mo)料(liao)(liao)排出(chu)得很(hen)慢，堆(dui)積在磨(mo)棒與材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)之間，等于多了(le)一個磨(mo)削的(de)(de)(de)(de)(de)介質，有可能會(hui)對孔(kong)(kong)產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)額外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)削作用，因(yin)此在這個階(jie)段，排屑(xie)控制就變(bian)成非常的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)；當(dang)磨(mo)棒即將穿(chuan)出(chu)時，材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)厚度(du)(du)會(hui)變(bian)薄，穿(chuan)出(chu)瞬(shun)間其實是(shi)磨(mo)棒把材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)往外(wai)推出(chu)，使材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)脆性破壞，裂(lie)開！而不是(shi)磨(mo)料(liao)(liao)將材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)移除，碎(sui)屑(xie)甚至可能會(hui)要(yao)斷不斷的(de)(de)(de)(de)(de)殘留(liu)在孔(kong)(kong)邊緣，因(yin)此會(hui)產(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)比孔(kong)(kong)徑更(geng)大區域的(de)(de)(de)(de)(de)斷裂(lie)破壞情形，所以材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)穿(chuan)出(chu)瞬(shun)間，施力越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)越(yue)(yue)(yue)好(hao)(hao)，速度(du)(du)越(yue)(yue)(yue)慢越(yue)(yue)(yue)好(hao)(hao)！
資(zi)料來源：Kevin Yu's Blog
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