機械加工指南：機械加工工法大集合！

機械加工的形式與工法有很多種類，必需對各種加工方法有系統性的理解與認識，才能選擇出符合品質、成本與效率的方法。

這篇文章匯整機械加工、機械製圖、精密加工的知識內容，提供系統性的分類與介紹說明。幫助你快速理解機械加工原理、方法與應用，找到最合適的加工合作伙伴。

什麼是機械加工？

機械加工(Machining)是運用各種加工機械，工件的外形、尺寸或性能進行改變的過程。目的是為了提升工件的性能、精密度(公差)與表面粗糙度等。

機械加工 2大類別 – 切削加工與非切削加工

機械加工有很多種形式，會根據不同的材質和產品需求進行調整。基本上機械加工有切削加工與非切削加工兩大分類。

切削加工

切削加工是最傳統的機械加工種類。最基本的切削加工，是將切削刀具抵著工件，削除不要料材的加工法。

切削加工又可分為車削、銑削、刨削、磨削與鑽削的5種，後面會逐一介紹。

非切削加工

非切削加工則是不需要藉由切削刀具，來達到改變工件形狀、尺寸或功能的加工法。包含：成工加工、接合加工、熱處理加工與特殊加工等4個種類。

切削加工與非切削加工的特徵比較

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5種常見的切削加工種類

車削加工

• 特徵： 工件旋轉為主運動，刀具作直線進給運動。主要加工外圓、內孔、端面、圓錐面、螺紋等。
• 種類：
  • 普通車削： 加工圓柱面、圓錐面、端面等。
  • 螺紋車削： 加工各種螺紋。
  • 切斷車削： 切斷工件。
  • 鑽孔車削： 在工件上鑽孔。
  • 滾花車削： 在工件表面加工出花紋。
• 應用： 廣泛用於加工圓柱形的零件、製造軸類零件、套類零件、盤類零件等。
• 必備工具設備：車床、車刀、鑽頭、滾花刀等。

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銑削加工

• 特徵： 銑刀旋轉為主運動，工件作直線或曲線進給運動。可加工平面、溝槽、齒輪、模具等。
• 種類：
  • 平面銑削： 加工平面。
  • 溝槽銑削： 加工T型槽、V型槽等。
  • 成形銑削： 加工各種形狀的表面。
  • 端銑削： 用於加工內腔、孔等。
• 應用： 廣泛用於製造模具、機械零件、汽車零件等。
• 必備工具設備：銑床、銑刀、端銑刀、分度頭、夾具等。

銑削加工影片 – SPEED TIGER END MILL- FHP+ High Performance, Heavy Duty

刨削加工

• 特徵： 刀具作往復直線運動，工件作進給運動。主要加工平面。
• 種類：
  • 平面刨削： 加工平面。
  • 成形刨削： 加工各種形狀的平面。
• 應用： 主要用於加工大型工件的平面，如鑄件、鍛件、木材等。
• 必備工具設備：刨床、刨刀、夾具。

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磨削加工

• 特徵： 利用高速旋轉的砂輪等磨具對工件表面進行切削。
• 種類：
  • 外圓磨削： 加工外圓。
  • 內圓磨削： 加工內孔。
  • 平面磨削： 加工平面。
  • 曲面磨削： 加工曲面。
• 應用： 主要用於加工工件的表面，提高表面光潔度和精度。
• 必備工具設備： 磨床、砂輪、量具。

鑽削加工

• 特徵： 鑽頭旋轉並同時作軸向進給運動，在工件上鑽孔。
• 種類：
  • 深孔鑽削： 鑽深孔。
  • 擴孔： 擴大已存在的孔。
• 應用： 廣泛用於製造各種零件，如軸承、套筒等。
• 必備工具設備： 鑽床、鑽頭、夾具。

5種切削加工種類、特徵與應用比較

選擇哪種加工方式，主要取決於工件的材料、形狀、尺寸、精度要求等因素。

需要特別注意的是：

• CNC 數控加工： 目前幾乎切削加工都已使用數控技術，數控機床可以完成各種複雜的加工任務，大大提高了加工效率和精度。
• 複合加工： 為了提高加工效率和精度，常將幾種加工方法結合起來使用，例如車銑複合加工機。

4種常見的非切削加工種類

非切削加工，就是不透過刀具切削的方式來改變工件的形狀、性質或結合多個工件。相較於切削加工，非切削加工通常能更快速、更有效率地製造出複雜的零件，且對材料的損耗較少。

成形加工

• 特徵： 利用外力使材料產生塑性變形，改變其形狀。
• 種類：
  • 鍛造： 利用錘擊或壓力使金屬材料產生塑性變形。可分為自由鍛造和模锻。
  • 板金沖壓： 利用沖床和模具對板材施加壓力，使其產生塑性變形。
  • 擠壓： 將金屬坯料置於容器中，施加壓力使其通過模孔，獲得所需的形狀。
  • 拉伸： 將材料拉長，改變其截面形狀。
  • 射出成型：將熱塑性或熱固性塑膠加熱熔融後，高壓注入模具腔體，冷卻固化後取出成型品。
• 應用： 製造各種形狀的零件，如汽車零件、航空零件、五金工具等。
• 所需工具設備： 鍛錘、壓力機、沖床、擠壓機、拉伸機等。

接合加工

• 特徵： 將兩個或多個零件連接在一起，形成一個整體。
• 種類：
  • 焊接： 利用熱能或壓力，使材料熔化或塑化，形成連接。
  • 黏著： 利用黏著劑將材料粘接在一起。
  • 鉚接： 利用鉚釘將兩個或多個零件連接在一起。
  • 螺紋連接： 利用螺紋副將零件連接在一起。
• 應用： 製造各種組合件，如機器、設備、建築結構等。
• 所需工具設備： 焊接機、黏著劑、鉚釘槍、螺絲刀等。

熱處理加工

• 特徵： 通過加熱和冷卻，改變材料的內部組織結構，以改善其機械性能。
• 種類：
  • 淬火： 將鋼加熱到臨界溫度以上，然後迅速冷卻，使其硬度和強度增加。
  • 回火： 將淬火後的鋼重新加熱到一定溫度，然後緩慢冷卻，以降低其脆性。
  • 正火： 將鋼加熱到臨界溫度以上，然後在空氣中冷卻，以細化晶粒，改善機械性能。
• 應用： 改良金屬材料的性能，提高零件的使用壽命。
• 所需工具設備： 熱處理爐、淬火液、鹽浴等。

特殊加工

• 特徵： 採用特殊工藝或設備進行的加工，通常用於改善材料的表面性質或製造特殊零件。
• 種類：
  • 電鍍： 在工件表面鍍上一層金屬或合金，以改善其耐腐蝕性、導電性等性能。
  • 熱噴塗： 將熔融或半熔融的材料噴塗到工件表面，形成塗層。
  • 表面處理： 如拋光、氧化、磷化等，改善工件表面性質。
  • 其他： 電火花加工、雷射加工、超音波加工等。
  • 應用： 提高工件的耐腐蝕性、耐磨性、美觀性等。
• 所需工具設備： 電鍍槽、噴塗設備、拋光機等。

4種非切削加工種類、特徵與應用比較

非切削加工在現代製造業中發揮著越來越重要的作用，通過對不同加工方式的特點、優缺點和應用的深入了解，可以選擇最適合的加工方法，提高產品的質量和生產效率。

機械加工方法匯整

在進行機械需求上，會將加工方法寫在圖面上，並以代號標示。以下匯整36種加工方法協助你在機械製圖與進行加工時快速查閱。

機械加工參考書籍推薦

《圖解機械加工：統括「事前準備→加工→量測→清理」四階段實務知識，實現加工就是依據創意化為成果的最高產品開發法》

作者： 西村仁

《圖解精密切削加工：先備知識✕量測技術✕工程設計✕實作演練，鍛鍊技法、成本、品質兼具全方位即戰力》

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總結：選擇最佳機械加工法的考量點

由於機械加工方法很多，在選擇加工方法時，必需具體的考量點包括：

• 製造品質：不多不少地按圖加工，減少品質差異。
• 製造成本：加工過程中，省下$1元，就是賺到$1塊錢。省下來的費用就是利潤。
• 加工時間：時間就是成本，省下時間就是省下人力、電力、刀具與提升效率。

參考資料

• What is Machining? Intro To Machine Shop Processes & Tools
• What is Machining: Definition, Stages & Applications
• 《圖解機械加工：統括「事前準備→加工→量測→清理」四階段實務知識，實現加工就是依據創意化為成果的最高產品開發法》
• 電腦輔助機械製圖能力本位訓練教材

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