7.2 車削
車削(Turning)是切削加工方法中應用最為廣泛的一種，尤其是所得到加工面的表面粗糙度範圍最廣，粗糙度之Ra值從 到 都可產生。使用的工具機為車床(Lathe)，在金屬材料製造業中被稱為「金工之王」或「工具機之母」。主要的加工方式是將具圓形截面工件的一端夾持於車床主軸的夾頭上，另一端則可用或不用尾座的頂針支撐住。工件隨同主軸做旋轉運動，以固定在刀架上的單鋒刀具做直線移動，將工件製成產品時不要部份的材料去除。
上述之加工程序適用於圓形之通孔或不通孔(未貫穿工件材料之孔，又稱為盲孔)的加工。若工件是薄板材且為通孔加工時，可使用薄板加工法中的沖孔(Punching)，其生產效率極高，但模具的費用很高，必須是產量有一定規模時才合乎經濟效益。
拉削(Broaching)則可用於工件之外表面和各種形狀內孔的加工，使用立式或臥式的拉床(Broaching machine)以推或拉的方式移動拉刀或工件，使其產生相對運動達成切削作用，拉床的種類本書將於第八章中加以說明。拉刀是指由一系列尺寸漸增的連續切齒所構成的條形刀具，在完成一次加工操作過程後即可得到所要的產品，如圖7.5和圖7.6所示。拉削加工的優點有高生產效率、加工面精度高、刀具壽命較長和適用於自動化生產。缺點有拉削不適合做大量材料的切除、機器的剛性及工件的夾持要能承受拉削的作用力因而增加設備成本、拉刀構造複雜、拉削之孔徑不可小於10㎜但也不可大於80㎜和拉刀的製作費用高故不適合於小量生產。
說明。
鑽頭是切削刀具的一種，構成的部份有鑽柄(Shank)，鑽身(Body)和鑽尖(Drill point)，如圖7.4所示。鑽柄可為直柄或錐度柄，由鑽頭夾頭或套筒夾持裝入鑽床主軸內，用以帶動鑽頭。鑽身則是由鑽槽(Flute)，鑽邊(Margin)和鑽腹(Web)所組成。鑽槽是用來排除切屑及使切削液得以流到鑽尖切削區。最常見的型式為兩個螺旋槽之鑽頭，稱之為蔴花鑽頭(Twist drill)，也有單槽、三槽或四槽的鑽頭。鑽尖則包含鏨刃(Chisel edge)和鑽唇(Lip)。鏨刃又稱為靜點(Dead point)為兩鑽唇交接點，位置需在鑽軸中心上。鑽唇則為鑽頭之刀刃口(Cutting edge)，有兩片，其夾角以 為標準角度。對於深孔鑽削則需注意克服排屑、冷卻及行程導引等問題，因而有直槽式深孔鑽頭，又稱為槍管鑽頭(Gun drill)的出現。對於在薄金屬板上鑽孔，則可使用圓鋸式鑽頭或翼形刀具(Fly cutter)。
製孔方法中的車床鑽孔已敘述於前。此外，可使用銑削之端銑刀銑製圓孔，將於第7.5節中敘述。而插床之插刀切削加工則可用於製造方孔、多邊形孔或不通孔，並將於第7.6節中敘述。
遇到小孔徑的深孔，夾持困難的工件，或難切削材料的孔加工時，可使用非傳統加工方法中的雷射、電子束、水噴射、磨料噴射、放電、放電線切割、超音波、電漿、化學蝕刻、電化學等進行各類型的製孔操作，本書將於第十一章中加以說明。有時也可使用氧乙炔氣或電弧切割方法，甚至以人工剪裁方式對薄板材進行孔的加工。當以鑄造或粉末冶金(本書將於第十一章中加以介紹)方法製造產品時，可利用砂心等預留空出孔的位置及大小，也是常見的加工過程。
車床的操作方式有手動、半自動和全自動。車床的種類有普通車床(又稱機力車床)、枱式車床、六角車床(又稱轉塔車床)、立式車床、自動車床、靠模車床、和電腦數值控制車床等，本書將於第八章中加以說明。
7.3 鑽削
使用鑽床(Drilling machine)上的鑽頭(Drill)在工件材料上鑽削出內孔，是目前最普遍也是最主要的製孔方法。加工過程是先將工件固定夾持在工作枱上，鑽頭則裝置在鑽床主軸上並隨之旋轉，並且同時沿著主軸軸向做進給移動，因而在工件上製作圓孔。車床和鑽床之鑽孔方式不同，在車床上鑽孔是工件隨著主軸旋轉，鑽頭固定在尾座上做進給移動而得。鑽孔加工一般分為鑽孔、深孔鑽孔和小孔鑽孔等。鑽孔加工是屬於半封閉式的切削過程，施加的切削液不容易到達切削區，而切屑也不容易自切削區排出，故常會發生切屑刮傷已完成加工的內孔壁或堵塞住孔，也常會出現鑽頭折斷的現象，鑽削的工作包含鑽孔、搪孔、鉸孔、鑽錐坑、鑽柱坑、切魚眼孔和攻螺紋等，鑚床的種類本書將於第八章中加以
藉由配合不同型式的刀具，車削可執行的工作有切削工件之外徑、外形、端面、錐度、階級、凹槽、切斷、鑽孔、搪孔、鉸孔、外螺紋、內螺紋、壓花、繞彈簧及成型面等，圖7.3顯示其中的部份工作。
有關車刀的材質、幾何形狀和刀具型式等已在第六章中詳述過。車刀的形狀及種類可依其應用的場合分為左手車刀、右手車刀和圓鼻車刀，或是分為外徑車刀、內孔車刀、切槽車刀、切斷車刀、牙刀、倒角車刀、搪孔車刀、成型車刀和壓花刀等。
第七章 切削加工
一般稱為傳統切削加工，是指使用工具機(Machine tools)產生的機械力，經由刀具對工件材料進行切削作用而成形的加工方法。刀具的型式包含單鋒刀具、多鋒刀具和磨輪。有時依工件的外形分為圓形工件加工和非圓形工件加工。傳統切削加工常見的有車削(Turning)，鑽削(Drilling)，銑削(Milling)，鉋削(Planning)和磨削(Grinding)等五種，相關的刀具與工件之運動方式有直線運動和旋轉運動，如圖7.1所示。近年來的發展顯示刨削已被其它加工方法所取代，車削、鑽削、銑削和鉋削所產生的平均切屑厚度約為0.025㎜到2.5㎜之間，磨削則為0.0025到0.25之間。切削過程中必須適時視實際狀況選用最佳組合的切削參數為三個切削條件，即切削速度(Cutting speed)，進給(Feed)和切削深度(Depth of cut)。
鑽削的切削速度(V，m/min)和車削的定義類似，即 ，其中 鑽頭直徑 ， 主軸每分鐘旋轉數(rpm或rev/min)。最常見的双刃鑽頭之進給(f，mm/rev)是指鑽頭轉一圈時，同時向工件內部的移動距離，故每刃的進給為(1/2)f進給率 (mm/min)等於 。鑽削的材料移除率 可表為 。
7.4 製孔方法
將圓盤鋸片改成使用磨料圓盤做為刀具時，是利用其高速旋轉所產生的摩擦能並轉換成熱能，促使材料軟化，然後配合進給壓力進行鋸切作用。此時，需注意熱影響區造成的不良副作用，和工件材料黏附在鋸片上的問題。此法適用於硬的鐵系金屬和強化塑膠的鋸切等。
3.連續式鋸切
將具有撓性的長鋸片，利用熔接方式接合成環形鋸條，放置於兩個以上的轉輪之外，做單向轉動的連續式鋸切。鋸條只有一小部份顯露在帶鋸機(Bandsawing machine)令外殼外面，藉由控制鋸片張力和導引裝置可進行往復式鋸切及圓盤鋸切所無法達成的曲線鋸切，用途非常廣泛。使用帶鋸機進行輪廓及曲面等之成形切削，具有快速、安全、簡易、省材料、省能源及低成本的優點，使用上的限制很少，適用於許多不同材料與各種形狀、大小尺寸工件的鋸切加工。
7.5 銑削
銑削(Milling)加工是指將銑刀固定在工具機主軸上並一起做旋轉運動，同時夾持固定在工作枱上的工件或主軸上的銑刀做直線進給運動的切削方法，它是機械製造中常用的加工方法之一。銑削主要是用來加工各種平面、曲面、垂直面、角度、溝槽、成型面、齒輪及切斷等。銑刀是一種圓形刀具，由刀體和許多刀齒(Tooth)所組成，刀齒的型式有直線形和螺旋形。銑刀的構造有整體型刀具和在刀齒處嵌入或鎖上捨棄式刀片作為刀刃等。有關銑刀各部份名稱，如圖7.7所示。銑刀的刀齒數依銑刀的直徑和型式可自端銑刀的二齒到鋸割銑刀的超過八十齒等而有不同的數目。
2.圓盤鋸切
使用圓周上有鋸齒的圓形鋸片作為鋸切刀具，當工件挾持固定後，鋸片以直式、橫式或傾斜方式朝工件進刀，執行切斷操作。使用的工具機稱為圓鋸機(Circular sawing machine)，又稱為冷鋸機(Cold sawing machine)。此法的優點為可得到高生產效率、高精度、不需毛邊去除製程、刀具成本很低、操作簡單、可切任何材料及尺寸的工件。雖然機器成本較高，但上述的加工效益可以很快地抵銷此項成本。
鑽削加工是最常見的製孔方法。但它是屬於粗加工，對於內孔壁表面之光滑度，或形狀及尺寸之精度要求較高的孔，則需再進行搪孔(Boring)及鉸孔(Reaming)等後續加工，甚至使用內部研磨(Internal grinding)、搪磨(Honing)或拋光(Polishing)等超精密加工。
搪孔是利用單刃或多刃搪孔刀具，將已存在工件中之內孔壁上的材料進一步去除，使孔徑擴大的一種精密加工方法。搪孔刀可裝置在鑽床、車床或銑床上執行搪孔工作，但對於大型或特殊形狀的工件，則必須在搪床(Boring machine)上加工，才可得到較精確的尺寸，加工效率也較高。通常工件是固定的，搪孔刀做旋轉運動和進給運動。此外，搪床也可做車平面、車端面、車凹槽、車螺紋等工作。常見的搪床有臥式、立式和工模搪床等，本書將於第八章中加以說明。
其中， 切削速度
工件外徑
主軸每分鐘旋轉數(rpm或rev/min)
進給(f，mm/rev)是指工件每旋轉一圈，車刀在工件軸向或徑向的移動距離。切削深度(㎜)則是指車刀在工件徑向上，自未被切削面到被切削面間的進入距離。在車外徑時，工件每旋轉一圈其直徑會減小兩個切削深度的大小量。進給率(Feed rate)以 表示，單位為(mm/min)，車削中進給率和進給關係為 。材料移除率以 表示，單位為 ，且 。因此可知上述任何一個切削條件的值增加時，都可提高材料移除率，但也都會減少刀具壽命。其中，切削速度對刀具壽命的影響最大，而切削深度的影響則為最小。
在木材工業方面有各類型的木材鋸切加工機器被大量使用，金屬工業的鉗工方面有手工鋸切使用的手弓鋸。至於利用動力操作的金屬材料鋸切作業主要的型式有裝置到弓鋸機(Hacksawing machine)的鋸架上，利用等速旋轉的曲柄帶動鋸架進行往復式運動，故又稱為往復式鋸床。加工過程的一半是切削行程，另一半則為沒有鋸切作用的回程行程，故加工效率較差，適用於產量不是很高的小型工廠。此法的優點為機具投資成本較低、操作簡單、刀具成本低、可以鋸切不同種類的材料、大斷面尺寸和任何長度的工件。缺點為切削過程是間歇性的作用，切削速度不斷的改變，無法做連續式的快速切斷操作。
7.1 鋸切
鋸切(Sawing)通常是大多數零件製造過程中的第一個加工道次，來自一次加工所得的線材、棒材、管材、型材、板材等，往往需先將材料切成所要求的長度以利後續之二次加工，尤其在大量生產與切斷非對稱形狀工件的操作上，以使用鋸切的方法最為常見，原因是它具有簡便、快速和具經濟性等優點。利用直條形、連續式帶狀或圓盤形之鋸片上的一連串小切齒當作切削刀具，每一個小切齒都會移除一部份的工件材料形成和拉削或鉋削相類似的切屑。鋸片上之鋸齒為交錯式的排列，用以提供排屑所需的空隙。鋸片的寬度一般較狹窄，故鋸切浪費的工件材料很少。