銑刀、砂輪、鋸片等 研削與切削刀具的發展與應用

金屬加工所使用的刀具，可依加工方式區分為研削工具與切削工具。研削工具包含砂輪、磨棒、鋸片、搪磨石等，主要利用磨粒與工件高速相對運動進行材料去除；切削工具則包含車刀、銑刀、鑽頭、搪削工具、螺紋工具、齒切工具、拉削工具，以及CNC數控刀柄等。 本文節錄自【切削工藝第10期】七駿科技股份有限公司 李啟樂董事長所撰文。

研削工具與切削工具有哪些及應用在哪些產業？

研削與切削工具雖然都用於材料加工，但加工方式與適用條件並不相同。研削工具主要透過磨粒進行材料去除，適合高硬度、高脆性及高精度加工；切削工具則依車削、銑削、鑽削等加工方式，發展出不同刀具形式。

研削工具

研削工具係指磨粒料為媒介之加工刀具，涵蓋各種形式，包含砂輪、磨棒、鋸片、搪磨石等，廣泛應用於金屬、陶瓷、玻璃、半導體等材料之精磨加工。此類工具透過磨粒與工件間高速相對運動進行材料去除，具備研削深度小、表面精度高等特徵，特別適合應用於高硬度與高脆性材料。

依磨粒材質可分為傳統磨料(如氧化鋁、氧化矽)與超級磨料(super abrasives)；後者包括鑽石與立方氮化硼(CBN)，具有極高的硬度、熱穩定性與化學惰性，可在高負載、高速加工條件下保持切削性能，適用於難加工材料與高精度加工需求。

切削工具

切削工具主要為車削工具、銑削工具、鑽削工具、搪削工具、鉸削工具、螺紋工具、齒切工具、拉削工具、鋸切工具、鑽石工具、CNC數控刀柄等行業。

切削工具為一般金屬及非金屬材料，加工的需求產業有：機械零件、精密模具、汽機車零件、航太軍工、新能源、電子通信、鐘錶眼鏡、運動器材、醫療器械等等。

主要應用在哪些產業？

1. 航太及軍工產業：著重高強度難削材料、高耐熱性與耐磨耗加工。
2. 半導體產業：重視尺寸穩定性、加工精度及高耐磨耗性。
3. 新能源產業：著重大型複雜零件、高效率加工及刀具壽命。
4. 醫療器械產業：以微小型、高精密切削工具需求為主。
5. 汽機車產業：因電動車與輕量化需求，帶動鋁合金高性能刀具應用。
6. 精密模具產業：朝高精、高硬、高速加工發展，應用於電子通信、汽機車、新能源及醫療器械等領域。

超硬刀具材料特性與應用

超硬材料主要包括兩大類：

1. 金剛石及其聚晶複合材料(如PCD、MCD、CVD金剛石)
2. 立方氮化硼及其聚晶複合材料(如PCBN)

不同材料在硬度、熱穩定性、耐磨性、刀口鋒利度及適用工件上有所差異，可依加工材料與精度需求選擇適合的刀具材料。下表整理PCBN、PCD與MCD的主要特性與應用差異。

刀具材料硬度與特性比較

不同刀具材料的硬度、韌性、耐磨性及耐熱性不同，也會影響實際適用的加工材料。從高速鋼、碳化鎢鋼到PCBN與PCD，可看出材料硬度逐步提高，但實際選用仍需配合工件材料與加工條件。

不同刀具及工件材料切削參數建議

不同工件材料的硬度與加工特性不同，因此在切削速度、進給量、刀具材料及塗層選擇上也有所差異。以下分別整理碳化鎢鋼刀具、超硬刀具及陶瓷刀具的切削參數與應用建議，作為不同材料加工時的參考。

※重要聲明：以下參數為通用起始建議值，實際加工中需根據機床剛性、裝夾穩定性、冷卻條件等因素進行調整。務必遵循「由低到高」的調試原則。

碳化鎢鋼刀具切削參數建議

碳化鎢鋼刀具可應用於鋁合金、鋼材、不鏽鋼、鑄鐵及高溫合金等不同材料。隨著工件硬度與材料特性改變，切削速度、每齒進給量及適用塗層也需要配合調整。

超硬刀具參數建議

針對淬火鋼、冷硬鑄鐵、鋁合金、銅合金及CFRP複合材料，可依工件硬度與材料性質選擇PCBN、PCD或Carbide刀具，並搭配不同的切削速度與進給量。 

 

陶瓷刀具參數建議

陶瓷刀具主要應用於灰鑄鐵、淬火鋼及高溫合金加工，不同陶瓷材料在韌性與適用加工方式上也有所差異。