3小時讀通基礎機械製造

　　你也可以是「創客Maker」！ 　　從CNC到3D印表機，掌握加工技術的基本！ 　　製作自己專屬的產品、小額創業！ 　　我們身邊周遭的各種製品，都是由工具、工具機製造的。 　　超商的小物、路邊賣的鯛魚燒跟鑰匙圈看似不相關，卻都是由「模具」作出來的。 　　本書收錄大量生產用的模具是如何製造的。 　　相較於市面上充斥的死板國家考試用書， 　　本書有詳細的講解及全彩圖片，簡單易懂。 　　最適合想學習製造的初學者！ 　　 　　透過本書，我們可以了解製造各種物品的技術。 　　工具機的知識有助於原創作品的製作，擴大加工時的選擇。 　　本書涵蓋了人氣話題的3D列印機，圖解介紹各種加工技術。

序 第1章 開始機械製造 1 什麼是機械製造？ 2 從道具到機械 3 不可或缺的測量技術 第2章 手工作業 1 劃線 2 切斷 3 折彎 4 銼削 5 鑿洞 6 攻螺紋 column1腳踏風箱煉鐵 第3章 塑性加工 1 彈性與塑性 2 鍛造 3 剪切加工 4 折彎加工 5 引伸加工 6 衝壓加工 7 壓延加工 8 擠製加工、抽製加工 9 壓造加工 10 轉造加工 第4章 切削加工 1 什麼是切削加工？ 2 切削理論 3 車床加工 4 銑床加工 5 牛頭刨床加工 6 切削齒輪的工具機 7 切削螺紋的工具機 column2 鑽石的加工 第5章 磨粒加工 1 什麼是磨粒加工？ 2 磨輪的三要素 3 各種磨削加工 4 磨床加工 5 其他的磨粒加工 第6章 熔接 1 什麼是熔接？ 2 氣體熔接 3 火焰切割 4 電弧熔接 5 電阻熔接 6 TIG熔接 7 其他的熔接 第7章 鑄造 1 什麼是鑄造？ 2 大佛像的製作方式 3 什麼是鑄鐵？ 4 什麼是鑄造用鋁合金？ 5 砂模鑄造 工廠參觀 6 脫蠟鑄造 7 殼模鑄造 8 壓鑄法 第8章 數控工具機與產業用機械手臂 1 什麼是數控工具機？ 2 數控工具機的構成 3 數控程式的基礎 4 各種數控工具機 5 產業用機械手臂 6 產業用機械手臂的構成 7 產業用機械手臂的種類 column3 削刮作業 第9章 模具 1 什麼是模具？ 2 模具的優點與缺點 3 模具的製造方法 4 使用模具的生產 第10章 數位製造 1 雷射加工機 2 3D印表機 後記 索引

前言 　　本書收錄了學完機械設計後，了解自身想要製作什麼的人，在進邁入加工材料、使其具體成形的階段，所需相關的機械製造作業。經由不斷摸索製造試作品，或者想要製造自己原創的作品時，從事過機械設計的人多會想親自操作機械來作業。 　　 　　另一方面，大量生產等場面，從事機械設計的人和機械製造的人有著諸多不同點。再者，委託外包的場面，從事機械製造的人在進行加工時，大多不曉得自己製作的部件用於哪部機器的什麼地方。 　　本書針對學完機械設計的初學者，統整邁入下一個階段，學習機械製造之前，所需的機械製造基礎事項。 　　首先會概略說明機械製造，接著依手動加工、塑性加工、切削加工、磨粒加工、熔接、鑄造的順序，解說金屬加工的基本事項。除此之外，本書也收錄運用數值控制的數控工具機、產業用機械手臂，以及用於大量生產的模具。另外，本書也加入近年來蔚為話題的雷射加工機、3D列印機等數位製造。這一本書網羅了我們身邊周遭工業製品生產時，所需的金屬加工、樹脂加工基礎。 　　過去，一般人幾乎不會涉足塑性加工、切削加工金屬的場所，但最近，只要接受講習，便能正式從事金屬加工的地方不斷增加，地方工廠也導入各式各樣的工具機，有些地區還提供參觀學習、支援個人製作物件。 　　近年來，利用這樣的場所製造自己原創的作品，生產過去礙於成本難以實現的物件，這樣的事例不斷增加。不管是哪種情況，都是以「想要製作這樣的東西！」的強烈情感為大前提，若具備相關的機械製造知識與技能，讀者也就能夠製作數樣試作品才對。 　　讀完本書，理解機械製造的概要之後，建議讀者走訪相關設施，實際體驗製作物件。再者，完成試作品之後，卻沒有足夠資金量產的場合，可以利用網路進行群眾募資（Crowdfunding），往後可能發展成以製造創業的個人廠商。當然，雖說是個人廠商，但技術面、資金面等仍需各方支援，並非完全單獨一人從事製造。 　　搭配前作《3小時讀通機械製造》，活用本書統整的機械製造的基本事項，可進一步在實際製作物件上帶來幫助。若能幫到秉持「Do it with others」精神，投入製造行列的各位讀者，這將是我最高的榮幸。 2014年12月 門田和雄

鍛造 以敲擊等方式對金屬施予外力，作成必要形狀的製造法稱為鍛造。一般常見的方法是，加熱至再結晶溫度以上的熱鍛（hotforging）。此種鍛造藉由敲擊消除金屬的內部孔隙，微細化結晶提升強度。不加熱僅於常溫敲擊金屬的製造法，稱為冷鍛（coldforging）。冷鍛因無溫度上的變化，加工精密度較高，有著加工硬化提升強度等優點。 如同日本刀等能製作成各種形狀，自古以來即用於刀具製作的鍛造法，稱為自由鍛造（open dieforging）。當時刀劍在強度上的優異，已有科學上的解釋。之後，為了大量生產同樣形狀的鍛造物，出現使用模具的模鍛（die forging）。為了施加巨大的外力進行鍛造，需使用大型的鍛造機具。 剪切加工 以剪刀切斷紙張時，刀刃於紙張截面施予相反方向的外力，稱為剪切力。金屬剪鉗切斷金屬也是同樣的原理。利用剪切力進行的加工，稱為剪切加工。 遇到金屬剪鉗難以切斷的較厚金屬板，則需使用剪切機。剪切機又分為腳踏式與油壓式。 剪切機在日本又稱為「シェアリング（sharing）」，將欲切斷之金屬板置於刀刃模具與衝頭之間， 以拉桿固定之後，腳踏踏板降下衝頭執行切斷。此時，根據材料的種類、板厚，衝頭與模具之間需設置些微的間隙（clearance），過大或過小都容易產生被稱為毛邊或塌邊的突起。 塑性加工 使用圓形沖頭，可做出如同在紙張使用打洞機般的圓孔。 間隙大小取得不適當的話，剪切面上金屬板的衝頭端面會產生塌邊、模具端面則會產生毛邊，需進行事後加工去除。腳踏壓機是日本自古稱為「蹴飛ばし」的工具機，使用圓形斷面的衝頭打洞，能將工件的末端作成圓形，也能依衝頭的形狀進行不同的剪切加工。 如需更大的剪切力，則可以改用油壓式剪切機。 使用沖頭鑿孔加工時，位置的決定非常重要。如欲在指定的位置開鑿複數孔洞，以數值控制決定金屬板上鑿孔位置的數控衝孔機就相當便利。 組合數種不同的圓形、方形衝頭，可打出複雜的形狀。將這些衝頭配置在旋轉頭（turret）的扇形台座，以數值控制鑿洞的工具機，稱為數控旋轉頭衝孔機。鑿出孔洞的工件，若事先預設微小的間隙，便能夠呈現未完全切離的連結狀態。 折彎加工 將金屬板、棒、管彎壓成各種角度的作業，稱為折彎加工。經由剪切加工的鑿洞部件，多會再以折彎加工製成立體物。 如不講究精密度的薄板折彎加工，可將薄板置於某物上，再以鐵鎚敲擊成形；如欲提高精密度、加工需巨大外力的場合，則改以折彎加工的工具機。 折彎板材與剪切加工相同，先將工件置於衝頭與模具之間，先以手動或者油壓等方式施予外力，將衝頭降至目標位置與工件接觸後，進一步施加外力壓進模具中，折彎工件。 一般需注意的是，折彎加工時，因內側受到壓力作用、外側受到張力作用，不會改變工件衝壓點上的中立軸。另外，若施力大小不足、作用時間過短的話，需注意回彈現象。