機械製造方法-切削性加工

切削加工係指將工件進行除料，以達目標的幾何形狀。主要分成利用刀具的傳統式切削加工以及利用其他方式除料的非傳統加工。根據切銷方式及完成的幾何形狀不同，又分為以下幾種切銷方式：

1.切削機械分類
-車床:工件以夾具夾持旋轉，刀具從側面進刀切削，圓柱形對稱的加工件。
-銑床:刀具於工件表面銑削，進行除料完成目標幾何形狀。

-鑽床:透過旋轉刀具進行孔洞加工。
甲、鑽孔：
鑽頭-麻花鑽頭,油孔鑽頭,槍管鑽頭,階梯鑽頭(小直徑具有導孔功能),中心鑽頭,孔鋸
步驟-求中心->打刺衝->畫檢驗圓->打中心眼->試鑽並修正
乙、絞孔-製得更光滑精確之圓孔,需保留絞削裕留量,低轉速,大進給,並且切削劑
丙、攻絲-攻絲鑽頭尺寸：外徑-2倍牙深*0.75=外徑2*0.65*螺距*0.75=外徑-螺距
丁、搪孔-修正圓孔及擴孔之操作
戊、其他-鑽圓柱坑，鑽魚眼孔，鑽錐坑

-搪床-鑽中心孔，鑽孔，搪孔，,絞孔或內圓輪磨,搪磨
-鉋床-牛頭鉋床(床台進給)，龍門鉋床(刀具進給,精度較高)
-鋸床-往復式鋸床，圓鋸床，,帶鋸床
-拉床-不必分次切削，適於內孔或外形，效率高，精度光度佳，拉刀昂貴,
-磨床-砂輪規格：磨料，粒度，結合度(軟砂輪適用於硬材工件，進給速度小)，組織型態



2.切削工具：切削工件用的刀具
(1)材料：以下由軟到硬進行介紹
1.工具鋼-鐵碳為主，含碳量1.0~1.5%,硬度HRC62~HRC64，耐熱溫度200，低切削速度之刀具
2.高速鋼(HSS)-硬度HRC65~HRC67，耐熱溫度600

甲、鎢系(T級)-車刀，成型刀具
乙、鉬系(M級)-低速，鑽頭，螺絲攻
丙、含鈷-超高速鋼

3.鑄造合金-亮金，耐熱溫度820,切削速度為高速鋼之兩倍
4.碳化物刀具-耐熱溫度1200,紅熱硬度HRA92(HRC76)，耐磨性佳，脆,分為KPM三類,數字越小硬度越高
5.塗層刀具-利用蒸餾法度上一層化合物，增加耐磨性及減少黏屑現象
6.陶瓷刀具-氧化鋁，耐高溫耐磨，不耐衝擊
7.立方氮化硼
8.鑽石

(2)形狀:
1. 刃角：工件越硬，則所需對應的刃角越小
2. 斜角(傾角)-刀頂面與機製面之法線夾角。主要用途為引導排屑，一般採用正斜角，斜角越大。刀具越銳利，排屑功能越好，負斜角抗衝擊
3. 隙角(讓角)-刀腹與機製面之夾角，防止刀具與工件間之磨擦，前隙角大磨擦小
4. 切邊角-車刀切邊與縱軸之夾角，大小與工件硬度成正比，切邊角越大，切屑越薄

PLC主要構成簡介

PLC以軟體程式取代傳統控制電路所需之輔助繼電器、計時器及計數器。降低配電盤的使用複雜度，更改時僅需修改程式。PLC主要構成由以下幾大部分組成：

1.主機：
主機包括CPU、記憶體(其中包含RAM,EPROM,EEPROM) 、輸入輸出模組及電源轉換器。輸入輸出模組依型號有不同的點數，但輸入與輸出的數量相等，如16個接點時，16個輸入以X0~X7、X10~X17表示，輸出則以Y0~7、Y10~Y17，編號採八進制。

2.擴充輸入輸出：
當主機I/O的不足時，以擴充機或擴充模組補足輸入輸出接點的不足，但編號從主機開始計算，擴充機與模組延續編號。擴充機本身具有電源，可將AC轉換成DC供內部使用，標示的點數輸入輸出各占一半。擴充模組所需之直流電源則由主機供應，標示的點數全為輸出或全為輸入。擴充與主機搭配使用時亦有最大量的限制。

3.特殊功能模組：
當主機有特殊需求，可搭配特殊功能模組使用，由主機供直流電。其中包含類比輸入輸出模組、溫度檢測模組、單軸NC模組、高速計數模組、電子式凸輪模組通信、RS485擴充版、RS232C擴充版。


4.輸出形式
PLC因輸出元件的不同，有以下分類：
(1)電晶體(T)-DC負載使用。當電晶體工作於截止區和飽和區，功能如同開關，可操控外部負載，但此特性無法使用於交流負載。使用光耦合器進行隔離功能，避免受外部Loading 影響。

(2)繼電器(R)-DC及AC負載皆可使用。使用電磁作用控制機械開關控制外部負載，速度較慢，開關時可能有火花發生。

(3)固態電驛(S)SSR-AC負載專用，使用閘流體元件，無法使用於直流負載。利用光耦合器隔離。

5. PLC監控及程式輸入方式：
外部設定器搭配觸控螢幕、掌上型程式書寫器、圖面型書寫器、個人電腦搭配階梯圖編輯軟體。主機提供8pins_DIN 圓頭程式書寫器插入口。

風扇選擇指標

PQ曲線(反比線)為作為風扇特性的一項重要指標，P為風扇運轉之靜壓，Q為風量。不同的風量分別對應不同的靜壓，兩者大致成反向關係。當同一個風扇需產生較大的流量，則會對應較小的靜壓。極端的狀況下，若流量為零，則會產生無限大的靜壓。

另外，風在流動時所承受的阻力之特性所繪製之曲線為系統阻抗曲線(正比線)，靜壓與風量大致成正向關係，依使用需求而定，一般而言，若所需的流量越大，也同時對應著較大的靜止壓力。

為使需求及風扇的流量及靜壓都能夠適當的搭配。兩條曲線之交點即為操作點，依系統特性與風扇曲線進行挑選，使得兩交點對應的靜壓及流量能落於需求。

外漆顏色標示基準

此系統主要用於馬達外漆的顏色表示，以色相(hue) 、明度(value)、彩度(chroma)三個維度來描述顏色

色相

紅（R）、紅黃（YR）、黃（Y）、黃綠（GY）、綠（G）、綠藍（BG）、藍（B）、藍紫（PB）、紫（P）、紫紅（RP）每種色相在以字母前的數字表示其十等份後的差異。

明度

南北上下軸=明度（value）的深淺，從全黑（N0）至全灰（N5）到全白（N10）

彩度

共14階，最高彩度為純紅(5R)為14階，最低彩度h為藍綠(5BG)為六階 各色相彩度長短不一。

標示範例：Munsell 7.5B 3.5/0.5  色相 明度/彩度　

螺栓設計選用概要

螺栓為機械裝配最常使用的鎖固方式之一，從螺絲大小、材質、螺牙以至於鑽孔加工的大小皆是一門學問，以下根據常用的螺絲相關選擇做簡單的介紹：

螺拴規格

第一碼為螺栓的直徑，第二碼則為螺牙的螺距。每一種螺栓直徑皆有可能搭配不同的粗細牙的螺距，而鑽孔加工尺寸則使用外徑減螺距作為基準，較常使用的螺栓規格則如以下：

標準公制粗牙

M8 x 1.25：可以簡寫成M8，鑽孔尺寸= 8-1.25 =6.75mm≒6.8mm

M6 x 1 ：可以簡寫成M6，鑽孔尺寸= 6-1 = 5mm

M4 x 0.7 ：可以簡寫成M4，鑽孔尺寸= 4-0.7 = 3.3mm

公制細牙

M8 x 1：不可以簡寫，鑽孔尺寸= 8 - 1 = 7 mm

M8 x 0.75：不可以簡寫，鑽孔尺寸= 8 - 0.75 = 7.25 mm≒7.3mm

M6 x 0.75 ：可簡寫M6細牙，鑽孔尺寸= 6-0.75 = 5.25mm≒5.3mm

M4 x 0.5 ：可簡寫M4細牙，鑽孔尺寸= 4-0.5 = 3.5mm

螺牙

NPT（美制管用推拔螺紋）ANSI制，螺紋峰與根切成同形，又因公差大，餘隙、緊密兩種配合都可用。

NPTF牙根與牙峰處密合，產生金屬對金屬密封

PT(推拔螺紋)  JIS定為耐密用，組合外螺紋和內螺紋。

PF (平行螺紋 ─ 機械結合用) JIS定為機械接合用，外螺紋與內螺紋成一對，採用一般固定螺釘方法，外螺紋在負邊，內螺紋在正邊，成為無餘隙公差。

螺絲等級

螺栓按規格分為3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10餘個等級，數字越大等級越高，其中8.8級及以上螺栓材質為低碳合金鋼或中碳鋼，經熱處理（淬火、回火），通稱為高強度螺栓。

螺栓等級第一碼表示螺栓材料的抗拉強度，為以N/mm2 單位標示，除以100 後之數值。第二碼為屈強比值，稱下降服點（或是0.2%耐力）與抗拉強度之間比例乘以10 倍後的數值，因此8.8代表抗拉強度800N/mm2

4.8~6.8 低碳鋼，SWRCH冷打用線材

8.8~9.8 中碳鋼，SWRCH冷打用線材，球狀化退火

10.9 鉻鋼SCr 鉻鉬鋼SCM or 棚鋼

12.9鉻鉬鋼SCM+磷

外殼防護基準 IP Code

在一些特殊的客戶特定需求下會要求馬達本體的外部防護。如屋外使用可能會要求本體的防水特性，粉塵環境的工廠則可能要求本體具有防塵能力。IP為規範此防水防塵的標準，第一碼為固體微粒防護等級，第二碼則為防水等級。記載X則表示不提供該防護等級，如IP6X，代表提供6的防塵等級但不提供任何的防水保證。

第一碼為固體微粒防護等級

0-     無法保護外物入侵

1-     防止大型表面侵入，如手掌無法進入，但無法防止身體部位的有意接觸

2-     防護如手指大小之形體侵入

3-     能防止螺絲起子等工具侵入

4-     隔絕電線或小尖端的工具進入

5-     具有一定程度防塵，進入之粉塵量不足以影響運作

6-     完全防止灰塵進入接觸

       

第二碼為液體滲透防護

0-     無防護

1-        垂直滴水防護 垂直滴水應無負面效果

2-        垂直到傾斜15°滴水防護，具有傘狀保護

3-     噴霧防護，設備上方60°的內水霧無負面效果

3-        潑濺防護，水從任何角度潑濺到設備上皆無負面效果

5-     低壓水柱防護，從噴嘴（6.3mm）射出的水柱從任意角度噴射到設備皆無負面效果

6-     高壓水柱防護，從強力噴嘴（12.5mm）射出的加壓水柱從任意角度噴射皆無負面效果

7-     浸入水中1m內防護，在明確水壓和時間下，浸入水中1m內時將不會因浸水而導致損壞。

8-     浸入水中超過1m防護，設備可在特定條件下長時間浸入水中

在IP 碼最後可以再註記一英文字母表示特殊需求，分類大致如下：

防止有害物體接觸

A-手背

B-手指

C-工具

D-電線

防護信息

H-高電壓設備

M-設備在水中測試時保持移動

S-設備在水中測試時靜止

W-天氣條件

馬達各部組常用材料介紹

電動機主要為金屬製品，但根據每個部組不同的需求仍有不同的選擇依據，以下針對馬達各部組材料選擇進行簡略介紹：

外殼：框架，托架，接線箱

外部結構主要依需求分為鑄鐵，鐵板，及鋁殼。

鑄鐵

含碳量在2%以上

灰鑄鐵(片狀石墨鑄鐵)－其成本低廉，鑄造性、加工性、減震性及金屬間摩擦性均優良。但是，由於片狀石墨對基體的嚴重割裂作用，灰鑄鐵強度低、塑性差。開模後，能以沙模灌注鐵水的方式大量製作，多數不注重重量問題之工業馬達皆使用鑄鐵當作外殼主要材料。

FC20-抗拉強度達到20kg/mm^2　相當於FC196

FC200-抗拉強度達到 200N/mm^2

鋼板

重量輕，較常用於小型馬達，主要分成熱軋與冷軋兩種製程

熱軋：熱軋的原料是扁鋼胚。將扁鋼胚加熱至約600度之後(高於再結晶溫度)，方可避免受加工硬化的影響而破裂熱軋。適合較大工件，較大變形量。

冷軋SPCC：.因材料延展性良好，不須加溫就可以直接加工.可避免熱漲冷縮的影響.而得到比較精密的成品。適合精準，變形量較小之工件。

鋁殼

鋁擠製程可塑性高，重量輕，但易受外力碰撞變形．常用於較注重重量問題之車用等小型馬達。

定轉子

定轉子之矽鋼片為主要影響馬達電機特性的重要材質，矽鋼可以表現出一些特殊的磁性，如產生一個磁滯區域、增加磁導率、減小磁芯損耗。一般將矽鋼片沖片成指定槽型的形狀後，會進行積片成為塊狀物，以層層分明的方式減少渦流損。矽鋼片主要為冷軋製作，並透過退火讓結晶方向一致，使壓延時晶格方向能產生較高的導磁率及低磁滯。常用之矽鋼片如50A1000,50A700,50A350，數字越小等級越高。

軸

軸主要成為轉動時之扭矩，並在有測向拉力時(如使用皮帶輪時)承受彎矩．除潛盾機會使用鉻鉬鋼外，其餘多數使用碳鋼。

S45C 中碳鋼，含有約0.45%之碳

高碳鋼：高碳鋼是指回火時間較長、含碳量高的鋼材，硬度、強度和耐磨性高

中碳鋼：中碳鋼是指回火時間較高碳鋼為短、含碳量適中，性質介於高碳鋼與低碳鋼之間的鋼材，主用途是製造不鏽鋼。

低碳鋼：低碳鋼是回火時間短之碳鋼，質軟、耐衝壓及可延展

油封橡膠

主要用於出軸端等動靜部的內外密封，油封易受溫度及腐蝕性影響，故依耐用度分成以下幾種不同等級的材質。

PU-基本上是由POLYOL與ISOCYANATE硬化而成,其特性取決於這兩種單體之種類,價格低廉常用在人造皮及防水材料

NBR-是一種人造橡膠,含有丙烯氰官能基的聚丁二烯,可用傳統加硫方式硬化,常用在油封及油管上.

Viton-杜邦氟碳橡膠之商品名,一般稱FKM,結構類似TEFLON,耐熱性及耐油性耐化性皆優於其他橡膠,但價格昂貴.

螺栓

常用為SWRM，但若需使用於防蝕環境時則使用不銹鋼

SWRM 軟鋼線材：數字越大，碳含量越高

不鏽鋼

3字頭

沃斯田鐵(鉻-鎳奧氏體) 16%—26%鉻和35%以下的鎳，通常具有最高的耐腐蝕性，不能通過熱處理進行強化，並且無磁性

304-標準成分是18 %鉻加8 %鎳。為無磁性

316-主要用於食品工業和外科手術器材，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。

       

4字頭

肥粒鐵，麻田散鐵(鉻 馬氏體)

通常含有11.5%—18%鉻和1.2%以下的碳，有時也含鎳，可通過熱處理進行強化，具有中等的耐腐蝕性

410-耐磨性好，抗腐蝕性較差。原料價格較便宜，具有磁性、可經由熱處理硬化。

430SC-銘板

其他

SS41-(SS400)，抗拉強度>400MPa 用於吊環螺栓

BSW3-固定鉚釘

SK5-工具碳鋼，含碳量%　B壓簧

SF55-碳鋼鍛鋼，抗拉強度>540MPa，鍵

SCM435-鉻鉬鋼，數字越大含碳量越高，凸緣螺栓

BC607-擋塵圈

BSP-平墊圈

N35SH-永磁馬達用轉子用磁鐵