1附 錄 I(中文譯文)3.5 刀具成本的檢測加工成本是加工工具成本和切削成本的總和。機床成本由閑置費用，加工費用和工具改變費用組成。當改變切削速度的情況下閑置費用保持不變。從機械數據手冊[24]上表明機械設備成本的公式如下： ?? .)1(82.3.82.3 321 ????????????????? pCbPrrdir GtKtvTfDLvfttRvfeLDMC為了優(yōu)化切割條件,必須確定切割深度大小和切割速度的數學關系式.在 我們學習的泰勒模型將被用于確定切削速度對切削刀具壽命的影響:VT“ =C --------------------3-2V=切削速度T=切割時產生的標準金額側翼磨損(例如.0.2 毫米)N 和 C 都是由被使用的材料或者工作條件所決定的常數. ,為了確定進給時的常數‘n’和‘C’我們以 4140 鋼在實驗的條件下進行研究，以 LogV 和 LogT 為坐標進行作圖，畫出了三種類型的進給圖形，圖 3-8A、圖 3-8B 是對 KC313 為研究對象在干和濕的條件下分別做出的圖形，圖 3-9A 和圖 3-9B 是對 KC732 為研究對象在干和濕兩種狀態(tài)下所做的圖形，另外,圖 3-10A、圖 3-10B 是以 KC5010 為研究對象在干和濕兩種狀況下所做的圖形. 從上述的圖形可以看出不管測量的次數有多少,其結果都是呈直線分布的形式下降,從曲線我們能夠看出，在相同的切削速度的條件下，增加磨損標準和對KC313 和 KC732 使用冷卻液都可以提高工具的使用壽命。然而，對于 KC5010來說提高磨損標準和降低使用冷卻液對提高 KC5010 工具壽命有好處。冷卻乳液的這種抑制作用和對磨損機構的效果我們把它列入到了第五章。以及其他類型的磨損也將插入到那里研究。金屬的切削研究主要集中在刀具的磨損、刀具的壽命和磨損機理。不過,未來的研究應該更加關注其他因素的影響:? 通過工廠體系建立磨損標準，基本的刀具磨損開端取決于工廠的產品。2? 使用刀具的類型，向碳素鋼刀具和高速切削刀具。這對于研究在干和濕的條件下研究影響刀具壽命的因素常數（C，n）是有用的。這將提高刀具的壽命，因為它也將影響到切削的經濟性[24]。為了確定切削液在選擇磨損標準時所起的作用,不同的磨損標準和經常的進給成本在 HMS 下必須被研究。不同切削標準的刀具壽命常數在表（3-7）所列的表格中被摘錄和劃分。從圖 3-8A/B。圖 3-9A/B、圖 3-10A/B 的常數（C，n）的價值在表 3-8 和表 3-9 中被反映出來。在以后的圖中說明這些參數和磨損標準的關系。圖 3-11 描述了‘n’和磨損標準的關系。當提高 n 時磨損標準的變化。3(a)以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（干條件）(b)以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（濕條件）圖 3-8 KC313 在不同的磨損標準下由時間（T）和速度（V）為坐標所做的圖形（a）以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（干條件）(b) 以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（濕條件）4(a)以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（干條件）(b)以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（濕條件）圖 3-9 KC732 在不同的磨損標準下由時間（T）和速度（V）為坐標所做的圖形（a）以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（干條件）(b) 以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（濕條件）5（a） 以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（干條件）(b)以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（濕條件）圖 3-10 KC5010 在不同的磨損標準下由時間（T）和速度（V）為坐標所做的圖形 （a）以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（干條件） (b) 以 Log（T）和 Log(V)為坐標在不同的磨損標準的情況下所做的圖形（濕條件）6表 3-7 刀具壽命常數的范圍劃分`Range Cutting Insert Condition0 LogT 2.6 KC313 Dry0 Log T 4.1 KC313 Wet0 LogT 2.6 KC5010 Dry0 Log T 1.75 KC5010 Wet0 LogT 2.1 KC732 Dry0 Log T 2.4 KC732 Wet表 3-8 在三種刀具材料下由‘C’和‘n’所做的磨損標準圖（干條件下）KC 313 KC 5010 KC732WearCriteria(mm) C n C n C nconstant constant constant constant constant constant0.15 142 0.260 518 0.248 630 0.2880.2 165 0.212 560 0.264 964 0.3640.25 196 0.240 596 0.278 1099 0.3710.3 238 0.293 605 0.279 1233 0.3930.35 250 0.275 612 0.279 1399 0.4210.4 263 0.281 625 0.281 1503 0.4340.45 282 0.292 625 0.278 1517 0.4340.5 292 0.294 630 0.276 1577 0.44270.55 302 0.296 632 0.274 1592 0.4430.6 313 0.300 638 0.274 1611 0.444表 3-9 在三種刀具材料下由‘C’和‘n’所做的磨損標準圖（濕條件下）KC 313 KC 5010 KC732Wear criterion(mm)C n C n C n0.15 167 0.201 497 0.298 881.050 0.3320.2 187 0.210 619 0.310 1051.96 0.3530.25 228 0.240 610 0.312 1297.18 0.39300.3 244 0.250 628 0.309 1545.25 0.42400.35 267 0.260 626 0.300 1782.38 0.45400.4 291 0.280 619 0.290 1918.67 0.46800.45 338 0.310 615 0.282 2137.96 0.49100.5 303 0.310 616 0.279 ` 2477.42 0.52400.55 397 0.340 618 0.278 2837.92 0.55400.6 422 0.350 626 0.279 3243.39 0.5830在這兩種條件下價值能夠得到提高，另外，濕潤條件‘n’的價值要比干燥條件‘n’的價值低，直到磨損標準達到 0.38 以后，干燥條件的‘n’開始大于濕潤條件的 ‘n’。圖 3-11B 可以看出‘C’在磨損標準所做的圖形中，在干和濕的條件下磨損標準提高時 ‘C 也隨之提高。然而，濕的條件下‘C’的價值要比干的條件下高。這證明在整個切削過程中通過使用冷卻液提高刀具的壽命和提高磨損標準都可以一直的保護切削刀具材料。8接下來，圖 3-12A 描述了 KC732 材料在干和濕的條件下‘n’與磨損標準之間的關系。磨損價值隨著‘n’的提高而提高。此外，濕曲線要比干曲線高。圖 3-12B 描述的一個常數‘C’和磨損價值的比例關系。然而，濕條件的‘C’曲線比干條件下的曲線高，這表面對于材料 KC732 來說使用冷卻液是有益處的。更為重要的這有利于提高磨損標準?！瓹’的價值越高，刀具的使用壽命也就變的越高。圖 3-13A 表明冷卻液對刀具性能的影響。因此?！畁’越高，刀具的使用壽命就越低。圖 3-13B 可以看出通過使用冷卻液和提高磨損價值可以降低‘C’，這說明刀具在濕潤的條件下，刀具的使用壽命比較短。之前研究的都是材料 KC313 和材料 KC732，提高‘n’就意味著刀具的壽命將被縮短。然而。大幅度的提高濕曲線‘C’超過干曲線‘C’的補償下降，KC313 和 KC732的使用壽命將延長。與次相反。KC5010 對此正好相反。圖 3-14A 和圖 3-14B是沒有被碳包裹的情況（KC313）。他表面了在干和濕的切削條件下不同磨損標準的切削速度的價值的關系。9（a） n 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）（b） C 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）圖 3-11 KC313 的以泰勒常數與磨損標準為坐標建立的關系圖（a）n 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）(b) C 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）10(a) n 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）(b) C 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）圖 3-12 KC732 的以泰勒常數與磨損標準為坐標建立的關系圖（a）n 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）(b) C 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）11(a) n 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）(b)C 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）12圖 3-13 KC5010 的以泰勒常數與磨損標準為坐標建立的關系圖（a）n 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）(b) C 與磨損標準為坐標建立的關系圖（干和濕條件下）.這兩個條件表明當磨損標準增加的同時機床的成本下降。盡管如此，當成本增加的速度達到再增加就叨叨最佳時。圖 3-15A 和圖 3-15B 是由磨損標準在（0.4-0.6 毫米）時，干和濕條件下經濟性的比較。干切削的最佳切削速度是 90 米/分而濕切削的最佳切削速度是 120 米/分。在圖 3-16A 和圖 3-16B 中列出了在干和濕的條件下含有 KC732 涂層的速度與成本的函數關系。再次，當磨損標準增加的時候，成本下降。此外，干切削的最佳切削速度是 260 米/分，而濕切削的最佳切削速度是 360 米/分。這表面冷卻液對這種材料很重要，它不僅可以降低成本，而且還可以提高生產率。圖 3-17A 和圖 3-17B 概括了在干和濕的條件下，對涂有 TIALN 的材料KC5010 的切削速度和成本之間的關系。當切削速度提高時，切削成本也隨之提高，當磨損標準提高，切削成本下降。在這兩種切削條件下，最佳的切削成本是在速度最低達到 210 米/分的時候。圖 3-18A 和圖 3-18B 描述的是在不同的磨損標準和不同的切削條件下KC732 和 KC5010 的切削成本的比較。它可以明確地反映出對于 KC732 來說，冷卻液可以延長刀具的壽命。切削速度從 260 米/分到 360 米/分為最佳的切削速度。不過，對于 KC5010 來說在高速加工的情況下冷卻液可以使它的刀具壽命降低而且使切削成本提高。從上面這些數據可以看出對于 KC732 來說，在速度為 210 米/分-310 米/分的速度范圍內干切削要比濕切削的經濟效率高。當速度達到 310 米/分是效率最高。對于切削材料 KC5010 來說在干條件下速度為 210 米/分時切削成本有效。因此，不管 KC732 的成本，它的磨損都遠遠的超過沒有處理的 KC313 和KC5010。表 3-10 總結了干和濕條件下的最佳切削速度和最佳的切削成本。圖 3-19A 和圖 3-19B 列出的是沒有經過處理的 KC313 在干和濕的條件下，不同的切削速度下切削成本和磨損標準之間的關系。圖 3-20A 和圖 3-20B 列出了處理后的 KC732 在干和濕的條件下的磨損標準函數。圖 3-21A 和圖 3-21B 列除了 KC5010 在干和濕的條件下的磨損標準函數。曲線表面在切削速度相同的條件下，增加磨損標準，切削成本下降。在圖 3-22A 表明在濕的條件下改變 KC313 的性能要比在干的條件下改變其性能使刀具的壽命降低。在圖 3-22B 可以看出 KC732 和 KC5010 經過表面處理后的結果和側面的磨損情況。這清楚的表明在濕潤的條件下 KC372 表面涂 TIN-13TICN-TIN 要比在干的條件下效果明顯。在濕的條件下對 KC5010 表面涂 TIALN會減少它的刀具壽命。最后，KC732 在所有條件下它的切削性能都要遠遠的超過 KC5010。14(a)在不同磨損標準下，切削速度與成本的關系圖干切削條件下）(b)在不同磨損標準下，切削速度與成本的關系圖（濕切削條件下）圖 3-14 KC313 的速度與切削成本的變化 （a）在不同磨損標準下，切削速度與成本的關系圖（干切削條件下） (b) 在不同磨損標準下，切削速度與成本的關系圖（濕切削條件下）15(a) 在磨損標準為 0.4 毫米時，成本與切削速度的關系圖(b) 在磨損標準為 0.6 毫米時，成本與切削速度的關系圖圖 3-15 以成本和速度為坐標軸，在干和濕兩種情況下分別在兩種磨損標準下的比較。 （a）在磨損標準為 0.4 毫米時，成本與切削速度的關系圖 (b) 在磨損標準為 0.6 毫米時，成本與切削速度的關系圖16(a)在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖（干條件下）(b)在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖(濕條件下）圖 3-16 KC732 的切削速度和成本的關系圖 （a）在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖（干條件下）(b) 在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖（濕條件下）17(a) 在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖（干條件下）(b) 在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖（濕條件下）圖 3-17 KC5010 的切削速度和成本的關系圖 （a）在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖（干條件下）(b) 在不同的磨損標準的情況下，切削速度和成本的關系圖（濕條件下）18(a)在磨損標準為 0.4 毫米的情況下，成本和速度的關系圖(b)在磨損標準為 0.6 毫米的情況下，成本和速度的關系圖圖 3-18 在不同的磨損標準的情況下，對 KC732 和 KC5010 的切削成本的比較。（a）在磨損標準為 0.4 毫米的情況下，成本和速度做出的關系圖 (b) 在磨損標準為 0.6 毫米的情況下，成本和速度做出的關系圖19表 3-10 在相同的磨損標準時，三種刀具材料的比較最佳[成本/ 速度]刀具類型 磨損標準(mm)(m/min)]干 濕KC313 0.6 47$ / 90 40$/90KC5010 0.6 34$ / 210 36$/210KC732 0.6 29$ / 260 28.84$/36020(a)在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（干條件下）(b)在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（濕條件下）圖 3-19 KC313 磨損標準和成本的關系圖（a）在不同的切削速度下，磨損標21準與切削成本的關系圖（干條件下）(b) 在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（濕條件下）(a)在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（干條件下）(b)在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（濕條件下）22圖 3-20 KC732 磨損標準和成本的關系圖（a）在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（干條件下）(b) 在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（濕條件下）(a) 在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（干條件下）(b)在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（濕條件下）23圖 3-21 KC5010 磨損標準和成本的變化圖 （a）在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（干條件下）(b) 在不同的切削速度下，磨損標準與切削成本的關系圖（濕條件下）(a)KC313 在磨損標準為 0.4 毫米的情況下刀具的壽命圖（干和濕）（b）在磨損標準為 0.4 毫米的情況下，KC732 和 KC5010 的刀具壽命圖（干和濕）24圖 3-22 在磨損標準為 0.4 毫米，干和濕條件下，刀具壽命的比較（a）KC313 在磨損標準為 0.4 毫米的情況下刀具的壽命圖（干和濕）(b) 在磨損標準為 0.4 毫米的情況下，KC732 和 KC5010 的刀具壽命圖（干和濕）在實驗測試的速度范圍內，分別在干和濕的情況下，對刀具材料重新進行測試。結果提出了不經過熱處理的 KC313，表面涂有 TIALN 的 KC5010 和KC732。從圖 3-23A 和圖 3-23B 可以看出 KC313 在切削速度分別為 100 米/分、160 米/分的情況下，理論和實驗的結果。理論和實驗結果的一致表明了泰勒公式在刀具壽命預言中是正確的。圖 3-24A 和圖 3-24B 表明 KC5010 在理論和實驗中的結果，在速度為 280 米/分和速度為 390 米/分的情況下完全的一致被證明。KC732 的理論和實驗的數據在速度分別為 280 米/分和 390 米/分的情況下在圖 3-25A 和圖 3-25B 中被證明。本節(jié)介紹樣本結果與其他數字列入附錄。25(a)速度為 100 米/分的情況下 KC313 理論和實驗的關系圖(b)速度為 160 米/分的情況下 KC313 理論和實驗的關系圖圖 3-23 在不同速度的情況下 KC313 分別在干和濕時理論和實驗的結果（a）速度為 100 米/分的情況下 KC313 理論和實驗的關系圖 (b) 速度為 160米/分的情況下 KC313 理論和實驗的關系圖 26(a)KC5010 在速度為 280 米/分的情況下理論和實驗的關系圖(b)KC5010 在速度為 390 米/分的情況下理論和實驗的關系圖圖 3-24 KC5010 在不同的速度情況下，分別在干和濕時理論和實驗的關系（a）KC5010 在速度為 280 米/分的情況下理論和實驗的關系圖(b) KC5010 在速度為 390 米/分的情況下理論和實驗的關系圖27(a)KC732 在速度為 280 米/分時理論和實驗的關系圖(b)KC732 在速度為 390 米/分時理論和實驗的關系圖圖 3-25KC732 在不同的速度情況下，分別在干和濕時理論和實驗的關系（a）KC732 在速度為 280 米/分時理論和實驗的關系圖(b) KC732 在速度為390 米/分時理論和實驗的關系圖28附 錄 II（外文原文）3.5 Testing of Tool Life CostMachining cost is the sum of the machine tool cost and the cutter cost. The machine cost consists of idle cost, machining cost, and tool changing cost. The machining cost decreases with increased cutting speed; while the idle cost remains constant with changes in cutting speed. From the machining data handbook [24] the generalized machining cost equation is listed below:?? 13.)1(82.3.82.3 321 ?????????????????? pCbPrrdir GtKtvTfDLvfttRvfeLDMCIn order to optimize the cutting condition, it is essential to determine the mathematical relationship between the cuttings inserts type and cutting speed. In our study Taylor's model will be used in relating the cutting tool life to the cutting speed:VT“ =C 3-2V= cutting speedT= Cutting time to produce a standard amount of flank wear (e.g. 0.2mm) n and C are constants for the material or conditions used.In order to determine constants `n' and `C' for the cutting inserts under study in machining 4140 steel and the conditions used in the experiments, a LogV against LogT is drawn and shown for the three types of cutting inserts under study Figure 3-8A, Figure 3-8B are for KC313 under dry and wet conditions, Figure 3-9A, and Figure 3-9B are for KC732. In addition, Figure 3-10A, and Figure 3-10B are for KC5010. It can be seen from the aforementioned figures that in-spite of considerable scatter in test measurements, the results fall reasonably well on a straight line. From the curves it can be seen that for the same cutting speed the tool life increases by 29increasing the wear criterion and introduction of coolant emulsion for KC313 and KC732. However, as seen in KC5010 tool life increases by increasing the wear criterion and decreases by introducing coolant. This negative behavior of KC5010 toward coolant emulsion and the effect of wear mechanisms behind it will be covered in Chapter 5. As well as the wear kinds on other inserts investigated in this research.Metal cutting studies focused on tools' wear, tool life, and wear mechanisms. However, future research should pay more attention to other factors as well:? Wear criterion value set up by the factory system, which basically the tool wear threshold value that suits the factory product.? Types of tools used, such as carbide tips and high speed tools. Studying the variation of tool life wear under dry and wet cutting that effect the tool life equation constants (C,n) is useful. This will improve tool life because it also affects the economy of cutting [24].In order to determine the effect of cutting fluid on the selected wear criterion, relationship between different wear criteria and machining cost for the cutting inserts under HSM must be studied. The value of the tool life constants (C,n) for different wear criteria are extracted and plotted within the ranges listed in table (3-7). The values of the constants (C, n) extracted from Figure 3-8A/B, Figure 3-9AIB, and Figure 3-10 are shown in tables 3-8 and 3-9. Further explanation of the relationship between these parameters and wear criteria will be covered through out the next figures. Figure 3-11A represents the relationship between `n' and wear criterion. As wear criterion increase `n'.30(a) Log (time) versus Log (speed) at different wear criteria (dry condition).(b) Log (time) versus Log (speed) at different wear criteria (wet condition)Figure 3-8 Time versus speed at different wear criteria KC313. (a) Log (time) versus Log (speed) at different wear criteri(drycondition).