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(qiáng)度不同，所需要的加工工具也不同。

脆性材料因?yàn)槲⒂^下的強(qiáng)度很高，必須使用足夠大的應(yīng)力才能破壞，所以需要能夠承受很高強(qiáng)度應(yīng)力(很硬)的"刀具"，通常采用鉆石，便宜的使用人造鉆石粉顆粒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粒與金屬粉末一起放進(jìn)模具中燒結(jié)成型；其中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性材料，材料的微結(jié)構(gòu)比較容易發(fā)生滑動現(xiàn)象，刀具硬度就不需要很高，可以使用高速鋼、鎢鋼、氮化矽或碳化鎢等。

一般切削理論上通常是探討“恒定”的切削過程，但是若從材料切割的鉆頭與材料間的力量變化過程來看，基本上可以分成三段的變化，其過程并不是恒定的：

鉆頭開始接觸被切割材料，力量從無到有；

與材料持續(xù)接觸，力量在這個階段可以視為切削理論的"恒定"；

到切穿材料，力量在這個部分會從有到無。
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下面解釋這三個階段的力量變化過程中的可能出現(xiàn)的情況，不分脆性或延展性材料：

從鉆頭開始接觸材料的瞬間來看，原本是完全沒有任何作用力關(guān)系到開始接觸，鉆頭對材料施加作用力，材料對鉆頭產(chǎn)生反作用力，這個力量有可能會因?yàn)殂@頭尖端的形狀、材料表面的平坦型、微結(jié)構(gòu)上的材質(zhì)不均勻等等各種可能因素，而產(chǎn)生包括正向力與側(cè)向力，當(dāng)鉆頭與材料兩者之間有側(cè)向力發(fā)生，并大于鉆頭與材料之間正向力衍生的最大靜摩擦力時，鉆頭就會被推偏離軸心方向，兩者之間的力量會變成正向力與乘上小角度的側(cè)向力、跟動摩擦力(比靜摩擦力小)，所以鉆頭尖端會往側(cè)向移動，但是因?yàn)殂@頭本身的剛性會阻止鉆頭往側(cè)向移動，就像彈簧一樣，位移量越大，鉆頭剛性產(chǎn)生的反作用力越大，

阻止鉆頭尖端往側(cè)向施力方向移動，加上旋轉(zhuǎn)的作用，鉆頭又會往軸心移回來，就會蕩秋千一樣，作用力會使鉆頭前端因?yàn)橐苿拥膽T性作用，沖過軸心位置，往另外一側(cè)再移動一點(diǎn)距離，然后再因?yàn)閯傂酝匾苿?，再因?yàn)閼T性沖過頭，加上旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象而形成一種圓周振動的現(xiàn)象，這種振動現(xiàn)象會使鉆頭進(jìn)入的孔徑被擴(kuò)大。

當(dāng)開始進(jìn)入材料后，因?yàn)槎嗔藗?cè)向材料的阻擋，會消耗掉往側(cè)向擺動的能量，所以鉆孔孔徑會逐漸縮小，所以孔會形成上(進(jìn)入面)大下小的喇叭狀，當(dāng)鉆頭鉆孔制程設(shè)定越差，上下喇叭口的大小差異會越大。

所以一般金屬加工精密的孔徑必需分兩段、三段甚至四段加工，先以中心鉆打引孔點(diǎn)，以鉆頭鉆孔(要留裕度)，再以鉸刀擴(kuò)孔，最后再以搪刀加工出精密公差與優(yōu)良表面的內(nèi)孔。當(dāng)鉆頭即將鉆穿材料穿透出另一端表面瞬間時，因?yàn)殂@穿前一瞬間，材料抵抗鉆頭正向力的材料量變少，鉆頭受到的正向抵抗力因?yàn)椴牧狭孔兩俚年P(guān)系，

就像鉆頭前方的彈簧彈性系數(shù)變?nèi)?，鉆頭會在瞬間將剩下的薄材料向外推開，所以孔最后的材料不是被鉆頭的刃切削下來，是先被鉆頭給頂變形破裂往外突出去，再被隨后的鉆頭刀刃切削，因?yàn)椴牧弦呀?jīng)先往外變形，再被刀刃切削，比鉆頭直徑大的突出材料不是被鉆頭刀刃切掉，而是被切掉帶離的材料拉扯斷裂，因此就形成往外突出的毛邊。

整個三段過程中另外一個麻煩的現(xiàn)象是刀具、主軸、被切割材料、載臺、機(jī)臺本身結(jié)構(gòu)剛性變形行為可能引起的動態(tài)行為，一般歸納為振動現(xiàn)象，可能是僅有在接觸或脫離瞬間的暫態(tài)反應(yīng)，或者"恒定"切削過程中的共振。

好，以上描述的這個過程我承認(rèn)是我個人想像，但是似乎也還算有點(diǎn)邏輯，我相信過程中其實(shí)會有更多因素造成的不同作用，例如：

不同刃數(shù)鉆頭、

不同排屑溝槽設(shè)計、

不同的轉(zhuǎn)速控制、

不同進(jìn)給率控制等等，

都會影響到過程中的力量變化行為，

接下來回歸到脆性材料的鉆孔這個議題

首先對脆性材料不會使用鉆頭，會使用磨棒，利用比被切削材料更硬的鉆石顆粒當(dāng)作刀刃將材料磨下來；

而且因?yàn)槟康氖倾@孔，旋轉(zhuǎn)速度最快的位置在磨棒的最外側(cè)，所以磨棒前端可以設(shè)計成圓筒狀，中空的形狀，在前端圓筒的端面與圓直徑內(nèi)外側(cè)黏上鉆石顆粒即可。

因?yàn)槟グ羟岸巳绻且粋€平面，與材料平面接觸時，兩個平面對平面自然就會很容易發(fā)生側(cè)向滑移，加上旋轉(zhuǎn)作用，產(chǎn)生一個比磨棒內(nèi)外徑更大的材料磨除環(huán)狀區(qū)域，因此剛開始接觸的速度越慢越好，進(jìn)給越小越小，以避免過大的側(cè)向力造側(cè)向移動；同樣地當(dāng)磨除材料深度增加時，因?yàn)閭?cè)向移動被限制住，這個環(huán)狀區(qū)域會縮小，形成一個也是上大下小的孔；不同的是因?yàn)槭怯媚サ?，所以切屑跟磨棒上脫離的磨料會進(jìn)入到內(nèi)外孔之間，加上冷卻液后變成研磨料，如果這些研磨料排出得很慢，堆積在磨棒與材料之間，等于多了一個磨削的介質(zhì)，有可能會對孔產(chǎn)生額外的磨削作用，因此在這個階段，排屑控制就變成非常的重要；當(dāng)磨棒即將穿出時，材料厚度會變薄，穿出瞬間其實(shí)是磨棒把材料往外推出，使材料產(chǎn)生脆性破壞，裂開！而不是磨料將材料移除，碎屑甚至可能會要斷不斷的殘留在孔邊緣，因此會產(chǎn)生比孔徑更大區(qū)域的斷裂破壞情形，所以材料穿出瞬間，施力越小越好，速度越慢越好！

資料來源：Kevin Yu's Blog

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