五南官網-五軸銑削數控加工之基礎及實作（附光碟）

理工-工科類-機械&模具
五軸銑削數控加工之基礎及實作（附光碟）

Basics and Practices on Five-Axis CNC Milling

作　　者：王松浩、吳世雄
出版社別：五南
書　　系：模具設計與製造
出版日期：2019/04/01(2版1刷)
ＩＳＢＮ：978-957-763-337-8
書　　號：5F64
頁　　數：264
開　　數：16K
定　　價：400元
優惠價格：360元

對於CNC四軸及五軸銑削加工，本教材從多軸銑削數控加工的基礎，材料及刀具的建立，工法選擇及刀具路徑計算，加工模擬，加工機模擬，NC碼輸出，機台工作座標設定及刀具長度測量，乃至實際加工，透過八個實際範例，儘可能遵循「通俗實用―無師自通」的原則一步一步進行講解。
 
在電腦輔助加工軟體方面，本書透過編程實例來直接導引多軸銑削加工的應用概念，操作案例經由英國Delcam公司推出的PowerMILL軟體做編寫，它是目前全球市面上廣泛用於2~5軸數控銑削加工自動編程系統。在加工實作方面，本書則通過日本Roland公司MDX-40A CNC雕刻機以及德國Siemens公司SINUMERIK 840D sl控制介面的五軸加工機進行講解。對其他品牌的CAM軟體或控制器介面，讀者應該會很方便的觸類旁通，融會貫通。
 
此外為適應國際化的大趨勢，本教材儘量以中-英文雙語表達，不僅使外籍學生可以使用，更可供本籍學生用來提高英語特別是機械加工專業英語的水準。

王松浩
現職：
崑山科技大學機械系教授
學歷：
美國匹茨堡大學機械工程學博士
經歷：
崑山科技大學機械系任教十數年；任教前已具數十年國外業界實際經驗
專長：
電腦輔助設計/製造/工程分析，逆向工程/快速原型，機電整合及創意產品設計
獲得獎項：
世界各國發明專利25件，專利轉讓三件，國際發明展金牌十數枚，銀銅牌十數枚，並榮獲：
2008台灣區機器工業同業公會機械業產學貢獻獎
2011國家發明獎
2012第七屆臺灣十大傑出發明家獎
2012教育部產業先進設備人才培育計畫優良教材獎

吳世雄 
現職：
達康科技國際股份有限公司 技術總監
學歷：
國立台北技術大學（專科二年制） 
經歷：
主要從事Delcam各產品的新技術推展與技術管理和支援（2001迄今）延伸的產業技術應用解決方案，包括:設計/製造/檢測等完整Solutions                                          
任職達康科技前於業界主要專業領域在汽機車相關零配件的CAD/CAM設計與製造（1994~）
於2002年開始琢磨五軸的加工專業領域與各類型五軸加工機的控制後處理
英國Delcam原廠五軸專業訓練：
2003：泰國
2004：英國             
2005：韓國

推薦序
    
      機械加工乃是一門基礎且應用性廣之工業技術，該技術之發展層次往往決定了各類產品(例如：機械零件、家用光電產品、儀器設備以及資訊與通訊產品等)之競爭力，該技術層次亦是進入工業大國之一決定性指標。
      工具機具先進機械加工技術之總整，其市場應用不斷地被開發，從早期機汽車及家電產業，歷增模具、航太與3C產業，以及近年新興的生醫、綠能、太空等產業；其技術層次不斷地被提升，今日工具機核心技術之研究，已不再僅侷限於以機構、電控為主體之領域，舉凡資通訊技術(ICT)、光學雷射、影像處理、遠端監控，乃至雲端運算 (Cloud Computing)等，皆屬工具機可整合之技術範疇。
      台灣工具機產值與出口值，歷年皆排名世界前五，超越美國、瑞士以及鄰近的韓國，唯台灣工具機產業結構，目前仍遭遇基礎技術不足、通路受制於人、產品同質性高以及匯率與FTA問題等問題。台灣工具機平均單價約為德國及瑞士的1/2，日本的3/5，在國際市場認知上，向以中低級產品為主，如何提升品級乃是當前之最大挑戰。此外，從2013年第一季開始，台灣工具機出口成長幅度受到日幣大幅貶值的影響，與日本價差從原先25~30％縮減為一成多，使得輸出歐美中高階產品之工具機業者首當其衝，亟需基礎技術之廣度教育與提升，再造榮景。 
      本書《五軸銑削數控加工之基礎及實作》是一本介紹多軸加工技術之專業書籍，個人才疏學淺，得能為其寫序實感榮幸，尤其本書之出書動機乃為提升台灣工具機基礎技術之教育做貢獻，因此為序時內心倍感高興。本書介紹之範圍涵蓋多軸坐標系之學理介紹以及實務加工練習，文體編撰通俗易懂，且佐以中英對照說明，書中加工實例均經實機驗證過，讀著若可依照章節順序研讀，應可快速地進入多軸加工之殿堂。
      本書兩位作者均是個人的好友，一位服務於學界、一位服務於業界，兩位作者在國內機械加工專業領域上、同享盛名、學識淵博且得有十數年的合作經驗，在本技術傳承上也得有難得的共識。身為好友，深感驕傲，預祝本書暢銷，並廣受專業人士及學子親睞，得為工具機之基礎技術提升做出貢獻。


林穀欽
美國奧克拉荷馬州立大學機械與航空工程博士
崑山科技大學機械系教授/系主任暨所長

廣義地說機械工業是典型的技術密集工業，也是國家的樞紐工業。其包括：1. 一般機械，例如紡織機械、化工機械、工具機等；2. 電氣機械，用於電力生產及輸配電用之設備，以及資訊與通訊產品等；3. 運輸工具，包括汽車、機車、自行車、火車、船舶、飛機等及其附件；4.精密機械，包括照相機、望遠鏡、醫療設備、鐘錶、光學儀器、檢驗測試設備等；5. 金屬製品，包括照相機、望遠鏡、醫療設備、鐘錶、光學儀器、檢驗測試設備等。故機械工業有「工業之母」的美譽。Basically speaking, machinery industry is very technology-intensive and also the
fundamental industry of many countries. Therefore, it is usually called the “Mother of Industry”.
一、 機械加工製造業的重要性
（The Importance of Mechanical Manufacturing Industry）
國內通稱之機械工業則僅指一般機械製造業，為狹義的機械工業。係各產業直接於生產之機械設備。範圍包括：工具機、產業機械、通用機械、動力機械及機械零組件等。
由於許多機械設備與下游應用產業相關技術存在著密不可分的關係，因此，下游應用產業對於生產技術之要求，常常成為帶動上游機械工業業著產品改良之主要動力，且機械工業產品品質亦對下游應用產業對外競爭力影響甚巨。機械工業的發展也常被用來衡量一個國家工業進步的程度，為了國家的經濟發展，世界各國無不殫精竭去發展其機械工業。
綜觀機械工業產業特性如下：
1. 為國家工業化程度之指標；
2. 機械工業具有較高的加工層次；
3. 為融合專業科技的工業；
4. 為高度依賴專業人才的產業；
5. 產品週期逐漸縮減；
6. 為技術密集的產業。
全球機械工業主要生產國家以日本、德國、美國為主，而上述國家乃世界上著名之工業大國，因此，台灣也已邁入已開發國家之林，如何提昇國內工業化程度，機械工業之發展占有舉足輕重的影響。機械業發展所需的專業人力較多，亦須有足夠的資金以資配合，是一種技術及資本密集之工業。
台灣在經濟發展的過程中，機械業的發展扮演了相當重要的角色，其主要原因如下述。
1. 台灣的機械工業自1982 年起，與電子資訊工業同列為策略性工業，就融資、租稅及技術等方面，給予優惠及協助以鼓勵廠商，希望透過政府的輔導加速機械工業開發，以帶動
整個工業的發展，進而達成整體產業全面升級之目標。歷經了三、四十年的歷史，發展迄今無論在國內市場或國際市場上已占有舉足較重之地位，且對產業界之發展、整體製造水準之提升，重要性亦逐年加重。
2. 機械業素有「工業之母」之稱，其與下游產業間的互動關係密切，而機械產品品質對產業競爭力影響甚鉅，因此，又成為衡量一國進步與否的指標；如何透過機械品質改良，重劃產業發展藍圖，再藉由產業技術的提升，推動機械的研發，將是產業機械生涯規劃中的重要課題。[1]
二、加工機（工具機）行業的重要性（The Importance of Machine Tool Industry）
加工機（工具機）是用來對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。其主要功能實為製造機器的機器，也因此常被被稱為「工作母機」。按被加工的工件處於的溫度狀態，分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，並且不引起工件的化學或物相變化，稱冷加工。一般在高於常溫狀態的加工，會引起工件的化學或物相變化，稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理、鍛造、鑄造和焊接。
台灣工具機廠商亦是少數以自有品牌行銷國際的重要產業之一。台灣工具機產業在技術整合、產品管理、行銷策略和服務方面具有相當優勢，近年來在政府積極輔導與產業界在提升精密機械之創新研究技術下，工具機產業在高階技術實力不斷精進，且各廠商在國際市場及行銷均有相當豐富的經驗，因此台灣工具機產業具有優良的發展前景。在創新研發的部份，工具機廠商在台灣精品獎、中小企業小巨人獎、工具機研發創新獎⋯⋯ 等獎項屢次獲獎，可見台灣工具機廠商持續在產品創新與技術研發仍不斷的進步；工具機廠商藉由積極研究創新，提升產品之品質、設計及形象，並因此提高我國產品附加價值。其中又以上銀科技、高鋒工業、台中精機等在諸多產品創新的獎項屢榮獲殊榮，可見台灣工具機廠商在研發、設計、品質、行銷等均積極投入並有卓越的成果。
在海外布局方面，除了在全球五大洲皆有經銷商外，上銀、台中精機、東台、亞崴、程泰、金豐、亞德客、福裕、協易、龍澤、油機、協鴻、友嘉等分別在中國大陸、德國、美國、日本、瑞士、捷克、法國、以色列亦有海外子公司；因此台灣工具機產業不只深耕國內，並拓展事業版圖至全球各地。
雖然台灣工具機產業榮景可期，但是所面臨的全球競爭也是十分嚴厲的。工具機產品設計層次可依序往上分為：標準化／無差異化；模組化／差異化；直到融入美學與體驗經濟的個性化／體驗化。而台灣工具機約落在設計模組化，與差異化之間；日本為設計差異化，與個性化間；德國則居於最高位置的設計個性化與體驗化間，造就3 國生產的工具機存在著極大的價格落差。在競爭激烈的大陸市場中，日系機種售價可比台灣貴1 倍，德國機更是台灣機的10 倍之多[2]。
三、多軸加工的重要性（The Importance of Multi-Axis Milling）
導入的思維在於一機多用途的3 軸高速加工、3+2 軸定位加工、5 軸定位鑽孔和5 軸連續加工等應用優勢，相對於軟硬體技術的提升與成本的降低也是產業界導入的主因考量。
五軸加工機在加工上比較於三軸加工機多了那些優勢？What are the advantages of
5-Axis over 3-Axis machining？
• 加工深穴模具，Deep pocket machining：允許夾持短刀具加工陡峭側壁或凸島，降低斷刀的風險與減少放電加工。
• 縮短刀具長度，Shorten necessary tool length：提高刀具剛性、延長刀具壽命，也提高加工表面精度及品質。
• 允許加工倒勾區域，Make it possible to machine overhanging geometries：減少成形刀的使用，減少後製作流程（EDM 及拋光）。
• 一次工件夾持定位，Reduce the time and cost for changing fixtures：利用刀軸的旋轉，完成各部位最適宜的加工方式以減少夾治具的架設及設定。顯著的時間效益在於減少工件重覆裝夾時間，提高了加工精度。
五軸加工應用基本上有分為3 個種類，Three major categories for 5-Axis machining：
• 多面固定軸向加工（5 面 & 3+2 軸），Multi-Face fixed axis (5-Faces or 3+2) milling：切削時旋轉軸固定， 73% 五軸加工應用採用固定式3+2 軸加工，廣泛應用於幾何特徵零件加工、車燈模加工及保險桿加工。
• 多軸向鑽孔加工，Multi-axis drilling：對於多次翻面的加工孔系，可以一次裝夾就加工完成，如引擎。
• 連續五軸同動加工，Milling with 5-Axis simultaneous motion：依加工物的需求，同時轉動兩個旋轉軸及移動三個直線軸進行加工的動作，適合加工葉片／深穴模具。
五軸加工機可應用在那些產業，Applications of 5-Axis machining：
• 汽車工業，Automobile：全尺寸車身模型製作，車身鈑金衝壓模具模面加工，車燈模側花加工，輪胎模具製作。
• 模具業，Injection Molding：塑膠模具用於細微清角取代放電， 3C 模具，鞋模多軸孔向加工。
• 工具機業，Machine tools：導螺杆，滾齒凸輪加工，捨棄式刀具刀把加工。
• 產品開發快速原型，Rapid prototypes, Mockups：產品設計打樣，3C，汽機車。
• 醫療器材業，Medical Device：齒模，骨釘骨板，人工關節。
• 能源工業，Energy：壓縮機葉片，發電機組渦輪扇葉，高效率風扇。
• 造船工業，Ship building：高效率船舶推進器漿葉，船身模具。
• 航太工業，Aerospace：機身結構框架，單片機翼表面，其它特殊零件加工。

法律/政治

財經/商管/觀光

文/史/哲/期刊

理工/醫護

教育/心理/傳播

小五南/中等教育