陶瓷切削刀具之可靠度分析

Abstract

近年來, 人類文明突飛猛進, 對新材料的需求日益迫切, 而結構陶瓷材料更為其中之 佼佼者; 結構陶瓷係重要的高科技材料, 具有優良的工程性質, 但由於先天的脆性 , 使其對熱震或機械震動的抵抗能力較差, 當其受熱震或機械震動作用時, 極易發生脆 性破壞, 使其應用性受到相當大的限制; 陶瓷切削刀具是製造工程上之主要工具, 其 能在高切削速率、進給率及切削深度下操作, 對提升切削效率與產量具有極重要的影 響; 故如何有效地設計陶瓷刀具, 提高其使用之可靠度, 乃為吾人所應努力的方向之 一。 由於陶瓷材料係多孔性材質, 欲分析其破壞現象應結合破壞力學與統計學之理論較為 合適, 因之, 本研究乃由破壞力學理論推導陶瓷材料結構在快速及疲勞破壞時之破壞 準則, 並應用統計學理論, 假設裂縫係均勻分佈於材料內部, 且裂縫長度係呈韋氏分 佈, 當結構在外力及時間作用下, 考慮三軸應力狀況, 尺寸效應, 以估計其可靠度 , 同時並以切削刀具為實例, 利用自行發展的電腦程式, 就各種不同的氧化鋁及氮化矽 陶瓷材料刀具, 在連續切削與間歇切削操作下之情況加以分析及比較, 並提出有用的 結論與建議。