機械製造ⅰ隨堂講義 第1章(學生本)

1. 第 1 章 機械製造的演進 1
第 1 部分 重點掃描
1-1 加工機器的演進
1. 產業依工業化的層次，分級如下：
產業分級 說明 舉例
第一級產業 開採 天然資源 的產業。 石油及礦石的開採。
第二級產業 將天然資源製成產品的產業。 機械 製造 業。
第三級產業 提供 產品之系列服務 之產業。 物流、零售、客戶服
務、休閒旅遊事業。
2. 「製造」是指將原料經過加工，變成具有 附加價值 的產品。
3. 「機械製造」即是依產品的需求，使用 加工機器 ，將材料藉機械、器具
加工製造成用品、零組件或機器的過程。
4. 18 世紀時，由於蒸汽機的發明與使用，是為 機械 時代的開始，並帶動了
在歐洲興起的工業革命。
5. 加工機器、材料、 動力 三者之間在年代上的發展關係，是相輔相成的。
6. 1950 年代以後電腦的發明與應用，整合了設計與 製造 ，使製造科技的進
展突飛猛進。
7. 加工機器演進的 5 個階段： → →
→ →
1-2 機械製造的過程
1. 零件或產品的製造流程：設計產品→選擇材料→加工方法→零件組裝。
2. 成本計算：包含有製造成本、管理成本及銷售成本。
3. 選擇材料：選擇材料時要考慮材料的 機械 、物理及化學性質等材料規格
是否符合使用的需求、價格是否合理。
4. 加工方法：加工的方法可分為切削性加工與 非切削性 加工。
5. 在選擇加工方法時要考慮工件的 精度 、外觀及材料的性質等。
手工具時期 動力機具時期 自動機具時期
數值控制 時期 智慧機具時期

2. 2 第 1 章 機 械 製 造 的 演 進
6. 有關品質管制、保證與管理的內容：
名稱 簡稱 定義
品質管制 QC 為了達成品質要求所採取的一切作業技術與活
動。
品質保證 QA 為了使消費者確信產品能滿足規定的品質要求，
而提供一切有計畫、有系統的作法。
品質管理 QM 運用系統的方式，以保證組織能依既定之計畫，
推展完成各項品質活動。
1-3 切削性加工與非切削性加工
1. 加工方法的分類：
加工法 說明
切削性加工法
（有屑加工法）
(1)傳統切削加工：使用高硬度、強度的材料，製成刀
具切削，例如車削。
(2) 非傳統切削 加工：使用電能、化學、雷射及高
能量束等方式切削，例如雷射切割。
非切削性加工法
（ 無屑加工法 ）
(1)改變材料形狀：鑄造、塑性加工、粉末冶金。
(2)表面處理：表面塗層加工、表面硬化加工、防鏽蝕
處理。
(3)機件或材料的結合：螺紋接合、鉚接、銲接及膠接。
(4)改變材料 機械性質 ：塑性加工（熱作、冷作）、
珠擊法、熱處理。
2. 機械性質：硬度、強度、 韌性 、延展性及抗疲勞強度等。
3. 熱處理：淬火可增加鋼材硬度、 退火 可使鋼材軟化、回火則可增加鋼材
淬火後的韌性。
1-4 切削工具的發展
1. 切削工具分類方式：
分類方式 刀具類別、名稱
刀具構造 整體式刀具、 銲刃式刀具 、捨棄式刀具。
刀刃數 單刃（鋒）刀具： 車刀 。
多刃（鋒）刀具：鑽頭、銑刀、銼刀、砂輪。

3. 第 1 章 機械製造的演進 3
2. 切削工具應具備的性質：
應具備之性質 說明
硬度 刀具硬度愈大，可用更快速度切削。刀具高溫時保持硬度的
特性，稱之為 高溫硬度 （紅熱硬度）。
耐磨性 通常刀具的硬度愈高， 耐磨 性愈佳。
韌性 刀具的硬度愈高，韌性愈低。硬度最高的是 鑽石 ；韌性
最佳的是 高速鋼 。
高溫下物理及
化學的穩定性
物理性質 高溫硬度、 導熱度 。
化學性質 不易氧化、不易與被切削材料起化學反應。
3. 各種刀具的特點與應用：
刀具種類 特點及應用
工具鋼刀具 高碳鋼 中加入少量的合金，如鎢、鉻、釩、鉬、錳等，一
般用來製作剪鉗、刮刀、銼刀、鏨子等。
高速鋼刀具 簡稱 HSS，韌性佳，適合重切削及 斷續切削 ，常製作成鑽
頭、鋸條、螺絲攻等。
鑄造合金
刀具
又稱史斗鉻鈷合金或非鐵鑄合金，成分主要為 鎢、鉻、鈷 ，
用於特殊鑽頭或鑿岩鑽頭。
碳化物刀具
使用碳化鎢（WC）或碳化鈦（TiC）粉末，以鈷粉為結合劑，
以 粉末冶金 法製作成形，與高速度鋼二者，是最常採用的
刀具。
陶瓷刀具 主要成分為 氧化鋁 ，以粉末冶金法製作，適合切削高強度
鋼、硬鋼，缺點是脆性大、不適用於斷續及 振動 的加工條件。
瓷金刀具 成分為氧化鋁及碳化鈦，以粉末冶金法製成，俗稱半陶瓷刀
具，兼具陶瓷的硬度及金屬的 韌性 。
立方晶氮化
硼刀具 簡稱 CBN ，硬度僅次於鑽石，適合切削淬火硬化鋼鐵材料。
鑽石刀具 鑽石具有最高的硬度，用於切削 非鐵金屬 ，不適合切削碳
鋼、鈦、鎳及鈷合金。
塗層刀具 在刀具表面被覆一層高硬度薄膜，可使刀具更耐磨及減少與切
屑的 親和性 。

4. 4 第 1 章 機 械 製 造 的 演 進
上述一些刀具可耐溫度：
刀具種類 可耐溫度
工具鋼刀具 200℃
高速鋼刀具 600 ℃
鑄造合金刀具 820℃
碳化物刀具 1200 ℃
陶瓷刀具 1300℃
4. ISO 對切削刀具的分類與應用：
刀具代號 代表顏色 適合切削之材料
P 類 藍色 鋼
M 類 黃 色 不鏽鋼
K 類 紅 色 鑄鐵
N 類 綠 色 非鐵金屬
S 類 棕 色 超合金及鈦合金
H 類 灰 色 硬材料
第 2 部分 課後複習（題目前有「＊」者，請見書末解析）
一、選擇題
（ C ） 1. 依產品的需求，使用加工機器將金屬或非金屬材料，加工製造成用
品、零組件或機器的過程，稱之為 (A)工業製造 (B)科學製造 (C)
機械製造 (D)材料製造。
＊（ A ） 2. 加工機器在歷史上的發展，下列之演進過程何者正確？ (A)手工具
→動力機具→自動機具 (B)智慧機具→數值控制→動力機具 (C)智
慧機具→數值控制→動力機具 (D)手工具→數值控制→自動機具。
（ D ）3. 下列產品製造的流程順序，何者正確？ (A)選材→設計→加工→組
裝 (B)設計→選材→組裝→加工 (C)選材→加工→設計→組裝
(D)設計→選材→加工→組裝。

5. 第 1 章 機械製造的演進 5
＊（ B ） 4. 為了使消費者確信產品能滿足規定的品質要求，而提供一切有計畫、
有系統的作法，簡稱為 (A) QC (B) QA (C) QM (D) OA。
（ B ） 5. 下列哪一種加工方法，可改變材料的機械性質？ (A)銑削 (B)熱作
(C)車削 (D)磨削。
（ C ） 6. 為了使產品具有光滑美觀及增加防鏽能力，可做何種加工？ (A)非
傳統切削加工 (B)傳統切削加工 (C)表面加工 (D)改變機械性質
加工。
（ A ） 7. 鑄造是屬於 (A)改變形狀加工法 (B)傳統式切削法 (C)非傳統式
切削法 (D)表面層加工。
＊（ A ） 8. 下列有關鋼材加工的敘述，何者錯誤？ (A)淬火→熔接前預熱 (B)
退火→鋼材變軟 (C)回火→鋼材變韌 (D)熱處理→改變材料性質。
＊（ D ）9. 陶瓷刀具不能應用於下列何種情況？ (A)精切削 (B)高速切削
(C)切削淬火硬度達 HRC40 之鋼料 (D)振動切削。
＊（ B ）10. 下列哪一種刀具硬度最高、最適合用於切削淬火後高硬度的鋼鐵材
料？ (A)陶瓷 (B)氮化硼 (C)瓷金 (D)含鈷之超高速鋼。
＊（ D ）11. 下列有關刀具的敘述，何者錯誤？ (A)韌性最佳的是高速鋼 (B)鑽
石不能切削鐵類金屬 (C)氮化硼簡稱 CBN (D)刀具塗層的目的是
美觀與防鏽。
＊（ C ）12. 下列哪一種刀具分類對應其適合切削之材料是錯誤的？ (A) M 類，
切削不鏽鋼 (B) N 類，切削非鐵金屬 (C) S 類，切削碳鋼 (D) H
類，切削硬材料。
（ A ）13. 下列四種刀具：1. 鑽石 2. 瓷金 3. 陶瓷 4. CBN 其硬度由高而
低排列依序為 (A)1432 (B)1324 (C)1423 (D)1234。
（ C ）14. 下列最新式的加工母機為 (A)車床 (B)銑床 (C)車銑複合機 (D)
鑽床。
＊（ C ）15. 下列有關機械製造方法之趨勢說明，何者正確？ (A)刀具朝更高硬
度發展 (B)產品各式零組件皆於同廠生產以降低成本 (C)綠色製造
的重點在環保與節能 (D)工具機朝單能化發展。
二、統整型選擇題
＊（ A ）16. 下列哪一種加工法屬於無屑加工？ (A)珠擊法 (B)雷射切割 (C)
超音波加工 (D)放電加工。
＊（ B ）17. 有關切削工具，下列敘述何者正確？ (A)陶瓷刀具主要成分為氧化
鋁，適合斷續切削 (B)碳化鎢刀具耐溫性高於含鈷之超高速鋼 (C)
鑽石刀具適合切削鐵系材料 (D)陶瓷刀具硬度大於 CBN 刀具。

6. 6 第 1 章 機 械 製 造 的 演 進
（ C ）18. 下列刀具材料何者具有最高的硬度？ (A)高速鋼 (B)陶瓷 (C)鑽
石 (D)立方氮化硼（CBN）。
（ D ）19. 金屬材料於製造過程中，使用熱處理加工法之主要目的為 (A)改變
材料的形狀 (B)改善產品的表面粗糙度 (C)結合材料 (D)改變材
料的機械性質。
（ C ）20. 有關銲接式碳化物車刀的識別及用途，下列敘述何者不正確？ (A)
刀柄末端塗藍色，適用於碳鋼材料切削者為 P 類 (B)刀柄末端塗紅
色，適用於鑄鐵材料切削者為 K 類 (C)刀柄末端塗綠色，適用於鑄
鋼材料切削者為 N 類 (D)刀柄末端塗黃色，適用於不銹鋼材料切削
者為 M 類。
三、填充題
1. 加工機器的發展過程依序為下列為 5 階段：手工具時期→動力機具時期→
自動 機具時期→ 數值控制 時期→智慧機具時期。
2. 零件或產品的製造流程依序為：設計產品→ 選擇材料 → 加工方法 →
零件組裝。
3. 金屬材料的加工可分為：切削性加工又稱為 有屑加工法 ，及非切削性加
工又稱為 無屑加工法 。
4. 切削工具應具備的四大性質：硬度、 耐磨性 、 韌性 及高溫下物理及
化學的穩定性。
5. 請於空格中填入 ISO 切削刀具之分類及適合切削之材料：
代號 顏色 適合切削之材料 代號 顏色 適合切削之材料
P 藍 碳鋼 N 綠色 非鐵金屬
M 黃 不鏽鋼 S 棕色 超合金及鈦合金
K 紅 鑄鐵 H 灰 硬材料
四、問答題
1. 請簡述何謂「製造」與「機械製造」？
答：製造：是指將原料經過加工，變成具有附加價值的產品。
機械製造：即是依產品的需求，使用加工機器，將金屬或非金屬材料，
加工製造成用品、零組件或機器等的過程。

7. 第 1 章 機械製造的演進 7
2. 請簡述品質管制的定義及具體作法為何？
答：品質管制（QC）：為達成品質要求所採取的一切作業技術與活動。
具體的作法如下： (1)設計規格標準；(2)確立管制標準；(3)評估實施結
果；(4)採取矯正措施。
3. 請簡述非切削性加工及其所屬之加工方法。
答：非切削性加工法又稱為無屑加工法，包括有改變材料形狀的加工法、表
面處理法、機件或材料的結合法及改變材料機械性質的加工法。
4. 請說明什麼是紅熱硬度？
答：切削時刀刃的溫度可達數百度至上千度，這會使得刀尖軟化後發生急遽
的磨耗而無法繼續切削，因此刀具在高溫時仍需要具有高硬度的特性是
很重要的，這個特性稱之為紅熱硬度（高溫硬度）。
5. 請說明機械製造方法之趨勢有哪些？
答：(1) 切削刀具材質及功能的改良。
(2) 無屑加工及非傳統加工法的採用。
(3) 零件製造專業分工。
(4) 數值控制的應用。
(5) 工具機朝複合化發展。
(6) 工業機器人的應用。
(7) 自動化一貫作業加工。
(8) 客製化生產形態的增加。
(9) 綠色製造。
第 3 部分 歷屆試題
＊（ C ）1. 如圖所示之工具機為 (A)立式
銑床 (B)立式拉床 (C)立式車
床 (D)立式刨床。