第 1 章 機械製造的演進 1

第1 章 機械製造的演進

一 相關知識補充

1. 自動化

生產自動化的定義是指生產過程中少用或不用人工，而使用特殊的機器設

備，使工件依加工順序，自動由一台機器傳送至下一台機器，進行連續性自

動加工的過程，所需的設備包括有 NC 機械、工業機器人、材料夾持和運送、

感測器、適應控制及組裝系統等。

2. 機器人

機器人的種類很多，常應用在工業、科學研究、工程、醫學場合，其中工業

機器人又稱機械手臂，是模擬人類手臂設計製作，可以進行多達 12 軸向的複

雜動作。

3. 人工智慧

人工智慧是指將大量的人類知識及經驗儲存在電腦的資料庫中，配合軟體程

式，可展現與人類智慧有關的學習、推理、問題解決及語言了解的一種電腦

科技，人工智慧對機械的設計、製造與自動化將會有愈來愈多的影響與幫助。

4. 洛氏硬度試驗

(1)硬度是指材料抵抗穿透性之能力或表層抵抗被壓凹而產生塑性變形的能力。

(2)洛氏硬度使用簡便，廣泛應用於工業界，試驗原理是將一定荷重的鋼球或鑽

石圓錐，壓刺於試片表面，以材料凹陷之深度求出硬度值，使用時先以經驗

預估材料的硬度範圍後，參照表 1－1 選用適當尺度進行試驗，一般高強度金

屬使用 C 尺度，即所測得之硬度值代號為 HRC。

2 第 1 章 機械製造的演進

表 1－1 洛氏硬度選用表

尺 度 壓痕器 重量（kg） 刻 度 建議選用的材質

A 鑽石圓錐 60 黑 高強度之薄板材料

B "

1

16鋼球 100 紅 抗拉強度 5

10 psi 以下

C 鑽石圓錐 150 黑 抗拉強度 510 psi 以上

E "

1

8鋼球 100 紅 較軟材料（銅、鋁、鎂）

F "

1

16鋼球 60 紅 代替 E

H "

1

8鋼球 60 紅 代替 E

5. 人造鑽石的製作

人造鑽石是將石墨（原料）及鐵、鉻、鈷及鎳等（觸媒），置於 1400℃～2350℃

的高溫及 56000～133000 kg/cm2 的高壓之下，將石墨轉變，形成鑽石結晶，

這項技術最大的困難點在於高溫、高壓機械設備的設計與製作。

二 隨 堂 練 習

1－1 加工機器的演進

（ A ）1. 天然礦物的開採屬於第幾級工業？ (A)1 (B)2 (C)3 (D)4。

（ C ）2. 下列哪一項的發明帶動了 18 世紀在歐洲興起的工業革命？ (A)

織布機 (B)水車 (C)蒸汽機 (D)火藥。

（ B ）3. 近 30 年來，加工機器精度和效率的提升主要跟下列什麼因素有

關？ (A)材料強度提高 (B)電腦與機械的結合 (C)刀具材料的

進步 (D)機器人的使用。

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1－2 機械製造的過程

（ C ）4. 下列何者不是品質管制的目的？ (A)減少不良品 (B)減少材料

浪費 (C)提前交貨 (D)預防不良品的發生。

（ D ）5. 在產品的成本計算中，材料費是屬於下列哪一項成本？ (A)銷售

成本 (B)管理成本 (C)基礎成本 (D)製造成本。

1－3 切削性加工與非切削性加工

（ D ）6. 下列哪一項不屬於切削加工方法？ (A)車削 (B)銑削 (C)磨削

(D)鍛造。

（ D ）7. 傳統機械切削加工法中，下列何者不是刀具旋轉加工者？ (A)鑽

削 (B)輪磨 (C)銑切 (D)車削。

（ B ）8. 下列何者為有屑加工法？ (A)粉末冶金法 (B)磨削 (C)鍛造

(D)電鍍。

1－4 切削工具的發展

（ D ）9. 下列哪一項不是切削工具應具備的性質？ (A)硬度 (B)韌性

(C)耐磨性 (D)密度大。

（ B ）10. 材料表面抵抗外力凹陷或穿透的能力，稱之為 (A)韌性 (B)硬度

(C)耐磨 (D)表面粗糙度。

（ D ）11. 高速鋼刀具使用時，在何種溫度下仍具有高溫硬度？ (A)1500℃

(B) 1200℃ (C)820℃ (D) 600℃。

（ C ）12. 下列哪一種刀具以粉末冶金法製作，與高速鋼刀具同為最常使用的

切削刀具？ (A)工具鋼 (B)非鐵鑄合金 (C)碳化物 (D)陶瓷。

解析：碳化物刀具硬度高，可耐 1200℃高溫，適用範圍廣，價格

合理。

4 第 1 章 機械製造的演進

（ A ）13. 國際標準組織（ISO），將刀具依所適合切削的材質，以英文字母

及顏色區分六類。下列選項中之敘述何者錯誤？ (A) K，灰色，

切削硬化材料 (B) S，棕色，切削超合金 (C) N，綠色，切削非

鐵金屬 (D) P，藍，切削鋼材。

解析：H，灰色，切削硬化材料。

1－5 機械製造方法之趨勢

（ A ）14. 零件製造專業化是主工廠負責 (A)生產主件及最後裝配 (B)僅

生產零件 (C)生產零件及最後裝配 (D)僅生產主件。

（ A ）15. 下列哪一選項並非機械製造之趨勢？ (A)提升材料之硬度 (B)

無屑加工 (C)工具機複合化 (D)綠色製造。

解析：材料應依用途，具有適當的機械性質及加工性，並非愈硬

愈好。

（ B ）16. 一套綜合自動倉儲、無人搬運車、CNC 機械及自動檢驗的生產方

式，稱為 (A)客製化 (B)彈性製造系統 (C)工具機複合化 (D)

零件製造專業化。

解析：彈性製造系統簡稱 FMS，可使工業生產達到無人化的程度。

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三 自 我 評 量

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。

解析：手工具→動力機具→自動機具→數值控制→智慧機具。

（ 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。

（ 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。

解析：品質保證（Quality assurance，QA）。

（ 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。

解析：淬火→增加鋼材的硬度。

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（ 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。

解析：陶瓷刀具脆性大，受振動及衝擊易碎裂。

（ 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。

解析：氮化硼簡稱 CBN，硬度僅次於鑽石，用於瓷金或陶瓷刀具

仍無法切削的淬火硬化鋼材。

（ 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。

解析：刀具的表面塗層高硬度薄膜，可使刀具更耐磨及減少與切

屑的親和性。

（ 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。

解析：S 類，切削超合金及鈦合金。

（ 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。

解析：刀具朝韌性發展，零組件製造應專業分工，工具機朝複合

化發展。

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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。

解析：雷射切割、超音波加工、放電加工皆屬有屑加工，詳見第

11 章。

（ 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。

解析：陶瓷刀具不適合斷續切削，鑽石刀具不適合切削鐵系材料，

陶瓷刀具硬度小於 CBN 刀具。

（ 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。

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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。

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）。

第 1 章 機械製造的演進 9

1-5 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。