磨床是精密工具機的一種。其特殊的性能，是利用附裝砂輪的高速磨削刀，可對各種軟硬不同的金屬材料加工，而又能同時達到要求的高精密度、表面光度和加工速度的多重效果，這是其他工具機所不及的。　　

　　近十餘年來，磨床的設計、構造、應用及磨削工具等方面，都有長足的進步，因此用途日廣，成為切削加工的利器。磨床的種類很多，工廠中常用的，有平面磨床、圓柱磨床、內圓磨床、工具磨床、萬能磨床及無心磨床等，加工範圍甚為廣泛，除一般機件外，如講求公差配合的工具樣板、金屬沖模等，在熱處理後都有賴磨床的加工，才能達到要求的精密度、硬度和抗張強度等特性。

　　磨床的工作物，一般多由其他工具機先行粗加工，再由磨床細加工，其精密度常可維持在萬分之五英吋上下(±0.0005"或千分之一公釐右左(±0.001mm)，最精密的磨床可達百萬之一英吋。故磨床的工作量，不是以一定時間內磨削多少金屬量來測定，而是以磨削製品的精密度來衡量的。

　　磨床在加工過程中所用的磨削工具就是砂輪。砂輪是由兩種材料製成： (一)磨料-分天然及人工磨料，天然磨料如砂石、金剛砂及鋼玉等；人工磨料為炭化矽及氧化鋁。(二)結合料一大部分砂輪是用玻璃狀的結合料製成，此種砂輪多孔，因其強度大，磨蝕小，且不受水、酸、或油的影響。人工磨料中的炭化矽較氧化鋁為硬，但軔度較差，兩者性質上的不同，故可用以磨削各種不同性質材料的製品，如炭化矽磨料砂輪，可磨較軟性的黃銅、鋁、紫銅、青銅、鑄鐵、輕合金、大理石及玻璃等。氧化鋁磨料砂輪，可磨強度硬度較高的材料，如高速鋼、合金鋼、高炭鋼等。

銑床是機械加工中的重要工作母機之一。由於銑床能夠精確的將工作物銑平面、銑曲面、銑溝槽、銑齒輪、銑種種複雜的形狀，因此對機械生產、模具生產或工具生產作業來說，都是不可或缺的工作利器，其用途凌駕一般鉋床之上。

	立式銑床(左)　萬能銑床(右)

　　考據其發展過程，銑床最初是由車床演變而來的。最原始的銑床操作，是在車床的兩頂心間，裝置一心軸，在心軸上再裝置一小圓形鋸片或銑刀，另在車床刀架上裝置工作物，然後進行銑切，此種施工方法，雖屬簡易，但經過多年的改良，逐漸發展成為近代化的各種精密銑床，同時配置各種銑床附件及改進所用的切削工具，以達成各種不同工作要求，成為機械加工中的萬能機具。

　　銑床的種類很多，常用的有(一)萬能銑床和(二)立式銑床(三)臥式銑床。萬能銑床用處最多的一種銑床其床台除可作縱向、橫向及垂直的移動外，並可在水平方向左右迴轉各45度。銑刀則裝心軸上，心軸有十餘種轉速，配合床台三種方向的進刀，因此可用多種銑刀以及不同的條件，來適應工作的需要。且因床台可以旋轉，故可銑切螺旋的工作及有角度的面，因此稱之為萬能銑床。

　　立式銑床的心軸是垂直的，其構造亦與萬能銑床類似。銑床的心軸可以上下移動，與鑽床心軸相仿，故其用途，除垂直銑削加工外，亦可用於工作物的鑽孔，搪孔等。

　　銑床是一種精密的機具，一位優良的銑床工，除須瞭解各式銑床的構造和性能外，尚須具備熟練的技藝以及相當程度的機械理論知識和機工數學基礎。例如：為適於工作物的不同材料性質，如何選擇切削速度，銑刀的安裝及如何決定進刀的大小，工作物的裝置，以及銑床各種附件的使用等。在各種附件中，用途最廣的是分度頭，利用分度頭可將工作物繞軸旋轉一定的角度，可賴以銑齒輪及銑不同角度的孔或槽。

　　此外，在銑床上尚可銑切螺旋，如鑽頭的螺旋槽等。銑切時，工作物繞軸旋轉，同時銑床床台作縱向移動，再經過複式齒輪的組合及螺旋分度頭的配置而加工，應用不同的齒輪組合，床台縱向移動與工作物轉動的比例亦可隨之變化，因此可銑切甚多不同的導程。

車床演進史〈上〉

轉載自“機械月刊 2001/第308期/3月號/工具機專輯”

一、前言

在介紹整個車床發展演進史前，有必要先簡介工具機，何謂工具機？根據國際標準機構(ISO)與美國工具機博覽會(IMTS)對工具機所下的定義綜合：「一種利用動力驅動且無法以人力攜帶的設備，藉由切削、衝擊等物理、化學或其他方法的組合，以達到加工物料目的之機器皆可定義為工具機。」因此包含車、銑、磨、折彎、剪斷、放電加工、雷射加工等設備都是屬於工具機，近年來由於資訊產業的發達，帶動相關週邊設備的開發，此類產品亦有一部份被歸類成工具機，例如PCB鑽孔機、晶圓切割機等皆是。

工具機依其加工的類別不同而區分成數十種，主要如車床、鑽床、搪床、鉋床、銑床、磨床、齒輪加工機、拉床、鋸床、放電加工機、雷射加工機等與最近四十年來才興起可一機擁有銑、鑽、搪等多項功能的綜合加工機。如依其應用的範圍不同又可歸類成二大群，汎用型工具機與專用型工具機，前者的加工範圍大、較不受加工件的大小、形狀、重量限制，適合較彈性的加工，但使用者必須具備較多的專業技術，比如對機器特性的了解、刀具的選擇等等皆是，而後者是為了大量生產而製造出的機器，加工範圍常受到料件的大小、形狀的限制，只適合加工某領域的另件，故無須十分熟悉的技術即可勝任。雖然工具機的發展已有數百年的歷史，種類愈來愈多，但最近似乎有整合的趨勢，比如綜合加工機的開發就是一例，像近10年才堀起的複合加工機，有將CNC車床與綜合加工機二者結合的趨勢，而且專用型與汎用型工具機的界限亦不再十分明顯，將汎用型工具機以模組化的方式組合成某一產業合適機器愈來愈多，所謂的汎用型專用機已是為大家接受且更能符合客戶需求的機器。

二、車床的發展史

車床的發展大致可區分成四個階段，雛型期，基本架構期、獨立動力期與數值控制期，底下將針對其發展的過程加以介紹。

車床的誕生不是發明出來的，而是逐漸演進而成，早在四千年前就記載有人利用簡單的拉弓原理完成鑽孔的工作，這是有記錄最早的工具機，即使到目前仍可發現以人力做為驅動力的手工鑽床，之後車床衍生而出，並被用於木材的車削與鑽孔，英文中車床的名稱Lathe(Lath是木板的意思)就是由此而來，經過數百年的演進，車床的進展很慢，木質的床身，速度慢且扭力低，除了用在木工外，並不適合做金屬切削，直到工業革命前。這段期間可稱為車床的雛型期。(見圖一)

圖一：木工車床(資料來源；全華科技：工具機，p7)

18世紀開始的工業革命，象徵著以工匠主導的農業社會結束，取而代之的是強調大量生產的工業社會，由於各種金屬製品被大量使用，為了滿足金屬另件的加工，車床成了關鍵性設備，18世紀初車床的床身已是金屬製，結構強度變大更適合做金屬切削，但因結構簡單，只能做車削與螺旋方面的加工，到了19世紀才有完全以鐵製零件組合完成的車床，再加上諸如螺桿等傳動機構的導入，一部具有基本功能的車床總算開發出來。但因動力只能靠人力、獸力或水力帶動，仍無法滿足需求，只能算是剛完成基本架構的建構。(見圖二)

圖二：人力車床(資料來源；徐氏基金會：工具機及機製實習(上)，p510)

瓦特發明了蒸氣機，使得車床可藉由蒸氣產生動力用來驅動車床運轉，此時車床的動力是集中一處，再藉由皮帶與齒輪的傳遞分散到工廠各處的車床，20世紀初擁有獨立動力源的動力車床(Engine Lathe)終於被開發(見圖三)，也將車床帶到新的領域。此期間拜福特公司大量生產汽車所賜，許多汽車零件必須以車床加工，為了確保零件供應充足，供應商必須大量採購車床才能應付所需，即使到今天車床的發展仍受到汽車產業的榮枯所左右。

圖三：動力車床(資料來源；徐氏基金會：工具機及機製實習(上)，p510)

20世紀中，電腦被發明，不久電腦即被應用在工具機上，數值控制車床逐漸取代傳統車床成為工廠利器，生產效率倍增，零件加工精度更是大幅提昇，且隨著電腦軟、硬體日趨進步與成熟，許多以往視為無法加工的技術一一被克服，CNC化工具機的比率成了國家現代化的重要指標。(見圖四)

圖四：CNC車床(資料來源；台中精機：TNS-O)

從歷史的角度來看促使車床發展除了18世紀工業革命與20世紀汽車業興起是主因外，另一項主因是切削刀具的進步，早期使用的切削刀具材質是碳鋼，切削速度只能限制在20m/min以下，而且加工精度不佳，之後刀具材質採用合金鋼，仍至今日的陶瓷刀具，切削速度更提升到1000m/min以上，於是車床轉速愈來愈高，進給速度也愈來愈快，而且加工精度也從百年前的1mm大幅提高到0.001mm，進步之快除了刀具的改良與技術的提昇，當然有數值控制的配合也是最大的功臣。

台灣車床的發展始於1950年代，之前設備不是從歐美、就是從日本進口，1950年代楊鐵與台中精機首先投入傳統車床製造的行列，1970年代台灣從農業社會邁向工業社會，經濟大幅成長，並以出口為導向，讓愈來愈多廠商加入工具機生產的行列，由於品質穩定、價格低廉，從1980年代起成為世界上主要工具機生產國之一，對台灣工業現代化功不可沒。

三、近代車床的種類

車床經過數百年的發展，早已依據各種產業的加工需求而衍生多達十數種的

特殊類型，底下將簡介數種主要的車床。

1.普通車床：

亦即現今高速車床的前身，動力車床的出現，已讓車床具備完整的架構，但仍持續被改良，尤其在機台剛性、頭部轉速與進給速度等性能上改善不少，雖然現今被歸類為傳統車床，但仍扮演十分重要的角色，由於屬汎用型工具機，加工範圍大，只要操作者的技術純熟，工件又不需很高的精度下皆可在此類型的車床完成，因此仍大量運用在較落後、人工成本低廉的地區，由於機台價格十分低廉，不少美國家庭的車庫就有此類設備，甚至大型的輪船、軍艦、漁船上亦常見其蹤跡，是一種永不被淘汰的機型。(見圖五)

圖五：普通車床(資料來源；台中精機：400型高速車床)

2.六角車床：

與普通車床的差異只在於擺放刀具的地方以一具可放置六把刀，且可旋轉定位的轉塔取代，通常此類的車床會將尾座去除以獲得最大的加工範圍，由於換刀時間大幅縮短，刀數亦增加，頗適合大量生產，而且此款車床成為後來汎用型CNC車床的前身，而轉塔的型式更變得非常的多樣化。(見圖六)

圖六：六角車床(資料來源；徐氏基金會：工具機及機製實習(上)，p512)

3.自動車床：

由名稱就了解此類車床被設計用來做為大量生產使用，可算是較偏向專用型的車床，此類車床大多以櫛式刀座為主，藉由自動化的順序控制，並搭配自動送料機與簡易式的出料機構，不但加工效率非常的高，而且可長時間無人化運轉，對於小型另件非常的合適，其衍生型有一款頭部可做軸向運動(稱為Swiss Type)配合CNC控制系統，已成為鐘錶、醫療器材、事務機器甚至3C產業另件加工的利器。(見圖七)

圖七：自動車床(資料來源；利高機械：LA25)

4.立式車床：

大部份車床的頭部是水平擺放(亦稱臥式車床)，但立式車床卻是將頭部轉900採垂直擺放，如此工件上、下料方便，尤其是大型圓盤狀工件更是非它莫屬，而且少了臥式車床之夾頭、工件因自重變形與易積屑的困擾，因此有愈來愈多的產業改用此類型車床加工，而且加工的工件更走向中、小型，甚至發展出將頭部倒掛式的車床(稱為倒立式車床)，頭部除了夾持料件加工外，亦兼具上、下料的功用，自動化程度非常的高。(見圖八)

圖八：立式車床(資料來源；徐氏基金會：工具機及機製實習(上)，p511)