摘 要
本 研 究 以 圓 弧 尖 尾 牙 板 模 製 造 為 例 提 出 CAD/CAM 協同整合 製造系統。本架構應用目前中小型 製 造 業 導 入 較 多 的 電 腦 輔 助 設 計 與 電 腦 輔 助 製 造 軟 體 來 完 成，將 Solid Works 與 Master CAM 兩 種軟體結合、採用四軸半切削中心 機 對 牙 板 模 進 行 幾 何 實 體 模 型 設計 與製造的方 法；利 用 Solid Works 進行實體模型設計，依完整 的 實 體 模 型 配 合 Master CAM 定義刀具參數、切削模擬、轉 NC 後處理程式，再 經由 Excel 修正程式後直接傳輸製 CNC 切削中心 機械完成實體製造。完成後牙板模 進 行 螺 絲 滾 壓 實 驗 階 段 ， 再 經 由製造業者採經驗數據修正。
綜 合 上 述 過 程 ， 使 快 速 而 有 效 逼 近 理 論 曲 線 與 曲 面 ， 將 幫 助 製造業者快速研發、實驗，更有效 改 善 製 造 流 程 及 品 質 。 本 研 究 測試結果有助於牙板模製造業者縮 短 單 一 組 生 產 總 時 間 約 50%至 60%的效率，業者在軟體方面的開支只需要大型 CAD/CAM 輔助 軟體的 50%。
關鍵詞：實體模型、CAD、CAM、製造系統
Abstract
This research uses the example of making arc-shaped and taper -tipped screw pressing molds to present the CAD/CAM integrated manufacturing system. This structure is accomplished by applying the CAD/CAM software that is more commonly installed at small or mid sized manufacturers. It combines both Solid Works and Master CAM and uses 4.5-axis center cutting machine to design and manufacture the solid geometric model of the screw pressing mold.
Solid Works is for designing the solid model. The complete model is for defining the tool parameters, shaping simulation, processing the NC program by using Master CAM. Then the program is modified by Excel and directly transferred to CNC center cutting machine to finish the real parts manufacturing. After finishing this step, the screw pressing mold enters the stage of screw rolling and pressing.
Then the manufacturer makes correction using the empirical data.
From the process described above, it can approach curved lines and surfaces rapidly and efficiently. It can also help the manufacturers perform rapid R&D and experiments in order to improve the production process and quality more effectively. The testing results of this research can help manufacturers of screw pressing mold shorten 50% ~ 60% of the production cycle time for a single set. The software costs only 50% of large CAD/CAM software packages.
Keywords: Solid model, CAD, CAM, Manufacturing system
誌 謝 辭
本論文的完成，居功厥偉的是指導老師馬恆教授，感謝恩師 多年來的教導與不厭其煩的在實 驗研究與寫作過程中方向的 指引 與疑難的解說，終於完成此一論 文作品，體驗學術研究的成 果與 價值;此外，在論文口試期間，承蒙論文審查委員溫源鳳博士、鄧 維兆博士對本論文細心審閱與提供寶 貴之意見，使本論文更 臻完 善，在此亦向諸位審查委員致最誠摯的謝意。
其次要咸修業期間所有老師在學業上之指導，而有拋磚引玉 之效，為研究論文撰寫預先鋪路 ，除了專業知識的增長外， 在與 每一位同學的互動中都使自己增 益良多，本論文得以順利完 成，
還要特別感謝鄭哲民、白賢坤、蔡貽隆同學團隊的通力協助，也 要感謝高雄市政府勞工局訓練就 業中心及鳳山商工李建宏老 師 鼎 力協助提供實驗設備設計製造上 的支援，如此使實驗研究才 得以 順利進行，論文才能如期完成，在此一並誌謝。
最後要感謝父母親、妻兒多年來的支持與鼓勵，願將這份成 果與喜悅獻與母親、恩師以及所 有關心我的人，希望與大家 一同 分享。
目 錄
摘 要………..………..i
Abstract.………..…ii
誌謝辭………..…..iii
圖 目 錄….………..…vii
表 目 錄.………...……….…x
第一章 緒 論..…..……….………1
1.1 前言..……….1
1.2 研究動機…..……….8
1.3 文獻探討…..……….………..12
1.1.1 電腦輔助設計…..……….………..12
1.1.2 電腦輔助製造…..……….………..16
1.1.3 整合電腦輔助設計與製造…..………..19
1.1.4 輪磨加工…..……….…………..22
1.1.5 螺紋製造技術…..……….………..24
1.4 研究目的…..………..……….……….…..25
1.5 研究貢獻……..………..……….……….…..25
第二 章 研 究 背 景...……….………..26
2.1 螺紋滾壓加工..……….……….26
2.1.1 螺紋滾壓成型過程..……….………….…….26
2.1.2 螺紋滾壓優點...………..34
2.2 牙板模製造...……….………36
2.3 牙板模胚體製程（前段製程）.…...……….…..37
2.4 牙紋創成方式（後段製程）.…...……….…..40
2.4.1 仿 削 附 件 靠 模 法 ...……….………40
2.4.1 深槽研磨法....……….……43
2.4.1 CNC 銑床程式控制…….………...45
第三章 牙 板 模 協 統 整 合 製 造 系 統 分 析………..47
3.1 協統整合製造流程分析………47
3.2 CAD/CAM 協統整合製造系統架構………48
3.2.1 原始數據.……….50
3.2.1 樣本曲線.……….50
3.2.1 建 立 實 體 模 型 與 設 計 ………52
3.2.1 實 體 轉 檔 ….………54
3.2.1 生成 NC 加工後處理程式.….………54
3.2.1 修正 NC 加工程式..….………58
3.2.1 CNC 機械實體製造…..………..60
3.2.1 螺絲滾壓實驗..………60
3.2.1 製造業者經驗修正.………61
第四章 研 究 儀 器 與 製 造 設 備… … … . . 6 4 4.1 硬體設備.………64
4.2 軟體設備.………64
第五章 實 作 範 例 與 分 析………..71
5.1 螺絲牙板模規格....………71
5.2 牙板模實作.………71
5.3 牙板模生產時間分析..………..77
5.4 牙板模品質檢驗分析..………..78
5.4.1 螺絲品質檢驗..………78
5.4.1 牙板模品質檢驗.………80
5.5 軟體規格分析.………81
第六 章 結 論 與 未 來 研 究 方 向.….….………..84
6.1 結 論.….………84
6.2 未來研究方向..………..84
參 考 文 獻...………86
附錄一 G 機能………..93
附錄二 M 機能(輔助機能)……….96
附錄三 CNC 程式修正轉換一覽表…..……….…97
圖 目 錄
圖1.1 進出口螺絲平均單價比較.………..7
圖1.2 圓弧尖尾螺絲.……….11
圖1.3 牙板模實體..……….11
圖2.1 螺紋進料段（第一階段）..………28
圖2.2 螺紋咬入段（第二階段）..………29
圖2.3 螺紋型成段（第三階段）..………30
圖2.4 螺紋成型完成段（第四階段）..………31
圖2.5 螺紋整型段（第五階段）..………32
圖2.6 螺紋各成型段實體..………33
圖2.7 螺紋滾壓後纖維組織..………35
圖2.8 牙板模原始製程..………36
圖2.9 前段製程示意圖.……….37
圖2.10 牙 板 模 六 面 體 .………...37
圖2.11 銑 削 牙 模 面 .………38
圖2.12 研 磨 牙 模 面 ..………...38
圖2.13 銑 削 托 料 刀 口 及 切 斷 刀 口 ..………..39
圖2.14 仿 削 伺 服 機 構 實 體 ..………..41
圖2.15 靠 模 模 具 實 體 ..………..42
圖2.16 仿 削 附 件 靠 模 法 示 意 圖 ..………..42
圖2.17 深 槽 研 磨 牙 紋 創 成 示 意 圖 ..………..44
圖3.1 協 統 整 合 製 程 流 程 分 析 ………48
圖3.2 CAD/CAM 協 同 整 合 製 造 系 統 架 構 ..……….49
圖3.3 靠模曲線...………50
圖3.4 靠模仿削模具..………51
圖3.5 銑、磨實體模型....………52
圖3.6 銑削托料刀口及切斷刀口實體模型..………..53
圖3.7 牙模面牙紋創成實體模型..………...53
圖3.8 砂輪修整路徑..………55
圖3.9 圓弧銑削路徑..………55
圖3.10 圓弧銑削模擬....………..56
圖3.11 繪製牙紋切削線....………..56
圖3.12 投影後牙紋切削線....………..57
圖3.13 牙紋切削線右側圖....………..57
圖3.14 設定牙紋切削路徑....………..58
圖3.15 初期牙紋切削路徑....………..59
圖3.16 修正 NC 程式....………59
圖3.17 修正 NC 程式後切削路徑...………..60
圖3.18 螺絲外型判斷....………..62
圖3.19 初次生產牙板模....………..62
圖3.20 修正後二次實體模型...………..63
圖3.21 修正後牙板模....………..63
圖4.1 鑽石整修器...………..……….65
圖4.2 成型砂輪...………65
圖4.3 75°成 型 銑 刀 ..……….66
圖4.4 17°成 型 銑 刀 ..……….66
圖4.5 圓鼻銑刀...………67
圖4.6 滾牙銑刀...………67
圖4.7 銑削夾具...………68
圖4.8 牙紋切削夾具..………68
圖4.9 滾牙銑刀校正器 1...………69
圖4.10 滾牙銑刀校正器 2....………..69
圖5.1 製程流程步驟..………72
圖5.2 銑削牙模面基本雛形..………72
圖5.3 銑削牙模面圓弧..………73
圖5.4 砂輪成型整修..………73
圖5.5 研磨牙模面圓弧..………74
圖5.6 銑削及切斷刀口..………74
圖5.7 銑削托料刀口..………75
圖5.8 牙模面牙紋創成 1..……….75
圖5.9 牙模面牙紋創成 2..……….76
圖5.10 牙模面牙紋創成 3....………...76
表 目 錄
表1.1 中華民國海關進出口貿易值統計表....……….………3
表1.2 台灣螺絲類產品出口統計表....……….………4
表1.3 日本螺絲類產品進口統計表....……….5
表1.4 美國螺絲類產品進口統計表....……….6
表4.1 硬體設備規格表....………70
表4.2 軟體設備規格表....………70
表5.1 生產時間分析表....………77
表5.2 螺絲攻速實驗時間數據紀錄表...………79
表5.3 牙板模壽命測試結果紀錄表…...………80
表5.4 3D 參數式 CAD 軟體....………...82
表5.5 CAM 軟體...………82
表5.6 切削模擬軟體...……….83
表5.7 CAC/CAM 軟體....……….83
第一章 緒 論
1.1 前 言
螺絲工業雖然不是尖端科技工業，但其產品是機械、電子、
電機、汽車、高科技航太工業、土木建築等；涵蓋所有產業不可 或缺的基本零件，所以工業化程度愈高的國家對螺絲產品的需求 量也愈大；螺絲產品在我們日常生活中也是不可或缺的工業必需 品。因此螺絲在工業上負有重要任務，只要地球上有工業存在的 一天，則螺絲之功能永遠重要。
螺 絲 的 製 造 在 我 國 歷 史 已 相 當 久 遠 ， 二 次 世 界 大 戰 之 後 (1945~1967)，當時主要的製造方法均以車床或自動車床來車製。
台灣光復以後，美國及日本的冷 壓技術開始傳入，在缺乏自 動冷 壓機器，多數都以衝床、壓床改 造成為打頭機、整頭機或是 搓牙 機，不僅速度慢、工具消耗也大 。四十年來經過上、中、下 游廠 商共同努力之下不斷學習、模仿 國外技術，並且不斷自行研 究開 發、改造，成功地開發出多種速 度、品質超越其他國家的自 動化 機器，大量降低生產成本﹔近年 來更引進生管､品管､資訊 等管 理技術﹐因此使得台灣螺絲螺帽 產品的低單價、高品級、交 期準 確的表現備受國外客戶好評與肯 定，訂單源源不斷，出口值 不斷 突破新高，台灣竟然變成世界螺 絲市場的主要供應國家，同 時躍 上「世界第一」的寶座，依據 1997 年度台灣海關進出口統計行 銷全球達 140 餘國，可謂只要有人的地方就有台灣產製的螺絲，
並且年年蟬連世界出口第一。根據 Freedonia Group(1992 年)的估
計，我國螺絲螺帽供應量約佔全世界貿易量的 30%左右。
依據台灣海關進出口統計及台灣螺絲業同業公會統計，如表 1.1、表 1.2 所示。近年來出口暢旺，幾乎沒有受到全球景氣低迷 的影響，每年均有兩位數的成長 。近七年間之平均出口數量 成長 率為 12 ％，價值成長率 11 ％。 1993 年出口數量 58 萬噸，到 了 1999 年出口 114 萬噸，其間大幅成長 97 ％，價值方面 1993 年為 8.6 億美元，到了 1999 年為 15 億美元，其間大幅成長 74
％。平均單價大致維持在 1.49 美元/Kg 左右。
但是依據台灣螺絲業同業公會進口統計數據顯示，由日本、
美國進口的螺絲數量不多，其平均單價：日本 3.0 美元/Kg 左右
、美國 1.95 美元/Kg 左右，如表 1.3、表 1.4、圖 1.1 所示。顯示 目前台灣螺絲一般的「規格品」，我們已出現過度投資，產品缺乏 獨特性、附加價值偏低、在市場 上缺乏競爭力。應更積極的 朝高 附加價值及高品級的產品，提昇 產品研發層次，以求生產技 術能 更往上在提昇，獲取合理的利潤，以鞏固「世界第一」的寶座。
表 1.1 中華民國海關進出口貿易值統計表
Report ID : of_o_fsr10 2003/12/5
增 減 比 % 增 減 比 % 增 減 比 % 增 減 比 %
( 同 期 ) ( 同 期 ) ( 同 期 ) ( 同 期 )
1989 599,889,264 --- 552,725,012 --- 47,164,252 --- 505,560,760 --- 1990 597,181,615 -0.451 538,397,001 -2.592 58,784,614 24.638 479,612,387 -5.133 1991 682,209,752 14.238 615,405,921 14.303 66,803,831 13.642 548,602,090 14.384 1992 800,101,439 17.281 724,088,188 17.66 76,013,251 13.786 648,074,937 18.132 1993 891,104,137 11.374 811,514,661 12.074 79,589,476 4.705 731,925,185 12.938 1994 1,084,352,137 21.686 996,688,735 22.818 87,663,402 10.144 909,025,333 24.196 1995 1,435,902,822 32.42 1,342,577,194 34.704 93,325,628 6.459 1,249,251,566 37.428 1996 1,354,417,451 -5.675 1,273,420,049 -5.151 80,997,402 -13.21 1,192,422,647 -4.549 1997 1,438,002,441 6.171 1,359,323,412 6.746 78,679,029 -2.862 1,280,644,383 7.399 1998 1,503,899,268 4.583 1,428,517,581 5.09 75,381,687 -4.191 1,353,135,894 5.661 1999 1,476,137,512 -1.846 1,400,071,159 -1.991 76,066,353 0.908 1,324,004,806 -2.153 2000 1,693,398,806 14.718 1,608,656,737 14.898 84,742,069 11.405 1,523,914,668 15.099 2001 1,438,257,653 -15.067 1,369,087,864 -14.892 69,169,789 -18.376 1,299,918,075 -14.699 2002 1,502,333,958 4.455 1,437,018,225 4.962 65,315,733 -5.572 1,371,702,492 5.522 2003 1,307,718,170 19.814 1,251,322,524 19.958 56,395,646 16.693 1,194,926,878 20.117
出 ( 入 ) 超 值
金 額
註 : --- 代表空白值或無法計算
中華民國進出口貿易值表 1989年 - 2003年
國家(地區) : AAAA 全球-洲別(Globe-Continental) 幣別: 美元
Screws, bolts, nuts, coach screws, screw hooks, rivets, cotters, cotter-pins, washers (including spring washers) and similar articles, of iron or steel
鋼鐵製螺釘、螺栓、螺帽、車用螺釘、螺旋 、鉚釘、橫梢、開口梢、墊圈（包括彈簧墊 圈）及類似製品
貨品號列 : 7318
年 別
貿 易 總 額 出 口 進 口
金 額 金 額 金 額
表 1.2 台灣螺絲類產品出口統計表
單 位 ： 美 元/KG
數 量 價 值 平 均 單 價
年度 數量（公噸） 與上年 同期比
（%）
價 值
（百萬美元）與 上 年 同
期 比 ( % )平 均 出 口
單 價
1972 6,991 - 3 - 0.40
1973 9,195 31.53 6 107.76 0.63 1974 18,908 105.63 21 268.36 1.13 1975 21,095 11.57 16 -24.04 0.77 1976 40,912 93.94 26 61.76 0.64 1977 53,133 29.87 42 58.79 0.78 1978 74,482 40.18 68 62.54 0.91 1979 93,828 25.97 82 20.80 0.87 1980 105,365 12.30 106 30.23 1.01 1981 128,484 21.94 130 22.14 1.01 1982 103,796 -19.21 111 -15.13 1.06 1983 141,185 36.02 117 5.41 0.83 1984 226,726 60.59 194 66.22 0.86 1985 207,793 -8.35 190 -1.98 0.92 1986 305,575 47.06 275 44.66 0.90 1987 317,336 3.85 365 32.56 1.15 1988 344,280 8.49 495 35.52 1.44 1989 371,163 7.81 571 15.49 1.54 1990 383,191 3.24 566 -1.91 1.46 1991 451,024 17.70 648 14.46 1.44 1992 524,562 16.30 742 14.45 1.41 1993 583,146 11.17 859 15.77 1.47 1994 694,036 19.01 1,064 23.93 1.53 1995 829,002 19.45 1,420 33.36 1.71 1996 859,473 3.68 1,362 -4.07 1.58 1997 1,002,545 16.64 145,061 6.53 1.45 1998 1,113,304,244 11.05 150,864 4.00 1.36 1999 1,141,210,684 2.51 149,793 0.71 1.31 2000 1,249,293,782 9.47 170,862 14.06 1.37 註：--表示空白值或無法計算
表 1.3 日本螺絲類產品進口統計
單 位 ： 美 元/KG
數 量 價 值 平 均 單 價
年 度 數 量
（ 公 噸 ）
與 上 年 同 期比（%）
價 值
（百萬美元）
與 上 年 同
期 比 ( % ) 單 價 平 均 出 口
1 9 9 0 3 8 , 3 4 5 2 2 . 1 0 1 3 , 9 6 1 2 9 . 7 6 3 . 6 4 1 9 9 1 6 8 , 5 1 6 7 8 . 6 8 1 6 , 8 6 7 2 0 . 8 1 2 . 4 6 1 9 9 2 5 9 , 1 5 1 - 1 3 . 6 7 1 5 , 9 9 7 - 5 . 1 6 2 . 7 0 1 9 9 3 5 3 , 3 9 0 - 9 . 7 4 1 5 , 7 3 1 - 1 . 6 6 2 . 9 5 1 9 9 4 6 1 , 4 1 9 1 5 . 0 4 2 0 , 1 2 5 2 7 . 9 3 3 . 2 8 1 9 9 5 8 6 , 8 3 5 4 1 . 3 8 2 7 , 4 4 8 3 6 . 6 9 3 . 1 6 1 9 9 6 1 0 0 , 7 2 3 1 5 . 9 9 3 1 , 5 0 3 1 4 . 7 7 3 . 1 3 1 9 9 7 111 , 4 5 4 1 0 . 6 5 3 3 , 3 0 9 5 . 7 3 2 . 9 9 1 9 9 8 8 8 , 7 7 7 - 2 0 . 3 5 2 9 , 2 5 9 - 1 2 . 1 6 3 . 3 0 1 9 9 9 11 2 , 1 9 7 2 6 . 3 8 3 1 , 4 9 2 7 . 6 0 2 . 8 1 2 0 0 0 1 4 6 , 1 7 7 3 0 . 2 9 3 8 , 7 6 7 2 2 . 9 1 2 . 6 5 註：--表示空白值或無法計算
表 1.4 美國螺絲類產品進口統計表
單 位 ： 美 元/KG
數 量 價 值 平 均 單 價
年 度 數 量
（公噸）
與 上 年 同 期 比 （%）
價 值
（百萬美元）
與 上 年 同 期 比 ( % )
平 均 出 口
單 價
1989 682,416 - 122,120 - 1.79 1990 660,433 -3.22 119,767 -1.93 1.81 1991 640,248 -3.06 112,257 -6.27 1.75 1992 664,291 3.76 124,818 11.19 1.88 1993 753,599 13.44 140,791 12.80 1.87 1994 832,722 10.50 169,332 20.27 2.03 1995 882,368 5.96 193,566 14.31 2.19 1996 864,211 -2.06 187,979 -2.89 2.18 1997 928,434 7.43 193,985 3.20 2.09 1998 1,045,213 12.58 205,580 5.98 1,97 1999 1,084,140 3.72 205,011 -0.28 1.89 2000 1,236,640 14.07 235,795 15.02 1.91 註：--表示空白值或無法計算
進出口螺絲平均單價
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00
79年 80年 81年 82年 83年 84年 85年 86年 87年 88年 89年
美元/KG
台灣 日本 美國
圖 1.1 進出口螺絲平均單價比較
1.2 研究動機
由 於 世 界 上 存 在 的 螺 絲 種 類 甚 繁 ， 根 據 本 文 針 對 台 灣 南 部( 台南、路 竹、岡山)地區螺絲與牙板模製造業者進行訪視、調查結 果。目前台灣的螺絲製造業者，所 從 事 製 造 的 產 品 均 偏 向 於 市 場 需求量大、製造技術困難度高、附 加 價 值 較 高 的 螺 絲 種 類 。 理 所 當然的牙板模製造業者為因應市場 需 要 ， 配 合 國 內 所 生 產 螺 絲 種 類而設計、製造滾壓用牙板，相對 也 使 得 牙 板 模 製 造 上 增 加 許 多 困難度，牙板模製造業者各有其不 同 解 決 之 道 ， 卻 演 變 成 各 業 者 的商業、技術機密。
本 文 針 對 目 前 生 產 量 較 大 、 技 術 層 次 困 難 度 較 高 的 圓 弧 尖 尾 螺絲之牙板模為主要研發製造重點，分別如圖 1.2、1.3 所示。提 出一個合理的方法以幫助螺絲牙板 模 製 造 業 者 快 速 研 發 、 製 造 、 實驗、修正，諀能更有效改善製造 流 程 及 產 品 品 質 。 其 訪 視 、 調 查結牙板模製造業者面臨以下幾點問題：
1. 滾壓螺紋時將使搓牙線材之材料表面產生塑性流變，整個 搓 牙 製 程 中 之 線 材 所 形 成 塑 性 流 變 特 性 曲 線 既 是 牙 板 模 模 面 的 實 際 形 狀 與 牙 紋 深 度。若 能 使 牙 板 模 製 造 能 逼 近 理 論 曲 線 與 曲 面，滾 壓 過 程 之 中 牙 板 模 的 受 力 均 勻、損 耗 小
、壽 命 增 長。但 研 發 設 計 之 際，發 現 塑 性 流 變 特 性 曲 線 難 以取得，而且 這方面的 冷鍛技術 理論及 學術研究甚 少，因 此 如 何 設 計 合 理 牙 板 模 面 形 狀 與 牙 紋 深 度，各 牙 板 模 製 造 業 者 均 採 經 驗 數 據 與 實 驗 數 據，卻 大 部 分 無 法 有 效 逼 近 理
論曲線與曲面，嚴重影響牙板模使用壽命。
2. 目前大部分牙板模製程以傳統工具機為主，前段製程以銑 床 銑 削 後 再 以 磨 床 研 磨 牙 板 模 胚 體 之 外 型。後 段 則 是 牙 板 模 創 成 牙 紋 之 製 程，其 業 者 所 採 用 的 方 法 不 一；有 部 份 業 者 是 以 臥 式 銑 床 附 加 仿 削 附 件 以 靠 模 法 或 引 進 深 槽 研 磨 機 械 製 造 牙 板 牙 紋 ， 也 有 部 份 業 者 導 入 臥 式 CNC 銑床作 經 由 程 式 控 制 銑 製 牙 板 中 的 牙 紋。整 體 製 程 換 機 次 數 頻 繁
，造 成 重 複 校 正、定 位 次 數 相 對 增 加，將 導 致 牙 板 模 產 品 精 密 度 不 良、機 械 待 機、人 員 增 加，費時 費 力、增 加 製 造 成本。
3. 上 述 方 法 無 論 是 運 用 靠 模 仿 削 技 術 或 是 CNC 程 式 控 制 來生成牙紋；均 一直受限於靠模曲面、CNC 程式曲線原型
，而曲 線 原 型 經 數 十 年 來 均 未 曾 修 正 過，則 模 具 曲 面 原 型 與 CNC 程 式 曲 線 原 型 永 遠 無 法 有 效 逼 近 理 論 曲 面 與 曲 線 的 要 求，其 製 程 將 不 具 有 彈 性 化 應 變 能 力，品 質 亦 無 法獲得有效的提昇。
4. 螺 絲 製 造 業 者 滾 壓 螺 絲 必 須 依 實 際 成 型 之 螺 絲 初 期 樣 本 的 外 型 與 尺 寸，再 依 據 經 驗 調 整 牙 板 模 之 間 的 角 度 或 整 修 牙 板 模 面，致 使 能 達 成 客 戶 的 品 質 要 求。這 一 個 過 程 因 受 技術人員經驗影響，經 常形成不正常調整造成過壓、螺 距 不 正 常、滾 製 圈 數 減 少，因 而 產 生 材 料 纖 維 切 斷、組 織 破 壞、桿徑 破裂、扭 力強度 不足、螺 絲空心 與失圓 等，失 去
使用價值。亦更嚴重加劇牙板模的磨耗，其壽命更低。
5. 牙板模製造業者大部分屬於中小企業型，生產的製品雖然 少 量 多 樣 卻 不 複 雜，其 製 造 流 程 簡 單 又 固 定。導 入 大 型 的 CAD/CAM 軟體將會使企業花更多購置設備成本、系統維 護 成 本；並 需 要 花 更 長 的 訓 練 時 間 完 成 人 力 養 成，卻 是 中 小 企 業 面 臨 莫 大 的 挑 戰。為 讓 中 小 企 業 成 功 轉 型 足 以 因 應 日趨國際化與自由化的市場環境，提升整體競爭能力。
上 述 問 題 重 點 為 大 部 分 螺 絲 牙 板 模 製 造 業 者 製 程 與 品 質 無 法 有效改善之因素，如何提昇螺絲產 品 研 發 層 次 ， 積 極 開 發 附 加 價 值及高品級的產品，以求生產技術 能 往 上 在 提 昇 ， 獲 取 合 理 的 利 潤，是螺絲製造業者與螺絲牙板模 製 造 業 者 努 力 的 目 標 ， 亦 為 本 研究之主要動機。
圖 1.2 圓弧尖尾螺絲
圖 1.3 牙板模實體
1 . 3 文 獻 探 討
在 本 章 中 ， 將 整 理 本 論 文 研 究 範 圍 的 相 關 文 獻 ， 第 一 部 份 是 有關電腦輔助設計(Computer aided design , CAD)的探討；第二部 份 是 有 關 電 腦 輔 助 製 造(Computer aided manufacturing , CAM)的 探討；第三部份是有關電腦輔助設 計 與 電 腦 輔 助 製 造 整 合 的 探 討
；第 三部份是輪磨加工(grinding)；第四部份是螺紋製造技術(Screw mongering techniqurs)。
電 腦 輔 助 設 計 、 電 腦 輔 助 製 造 與 整 合 電 腦 輔 助 設 計 與 製 造 在 目 前 製 造 業 自 動 化 使 用 最 廣 亦 扮 演 著 相 當 重 要 的 角 色 ，CAD/
CAM 系統在繪圖、設計、分析、製造等的強大功能，提供設計與 製造的橋樑，其 中數值控制(Numerical Control)程式經由此系統產 生已逐漸取代手工程式製作，配合 電 腦 數 值 控 制 機 械 網 路 連 線 ， 可以自動化加工操作，使業者可以 快 速 因 應 市 場 少 量 多 樣 化 的 產 品設計需求，並大幅降低產品開發、製造的時間與成本。
1.3.1 電 腦 輔 助 設 計 (Computer aided design , CAD)
電 腦 輔 助 設 計 的 定 義 是 使 用 電 腦 對 設 計 相 關 工 作 進 行 的 開 發
、分析及修正等之工程行為。設計 者 經 由 輸 入 設 備 將 資 料 及 指 令 輸入電腦，電腦以符號或圖形來產 生 、 轉 換 與 顯 示 資 料 ， 並 經 由 螢幕顯示，與使用者溝通。電腦輔 助 設 計 是 一 套 交 談 式 電 腦 繪 圖
，並以使用者為導向之系統。
Groover ＆ Zimmers 等【42】提出電腦輔助設計的定義是使 用電腦系統及軟體來輔助設計之創 新 、 修 正 、 分 析 及 最 佳 化 的 階
段工作。
陳文印【20】認為，一般 CAD 系統需具備：(1) 快速繪製編 修 產 品 型 態 尺 寸 的 能 力、(2) 材質、質感及色彩計畫模擬、(3) 產 品 組 合(Assembly) 及爆炸圖的模擬、(4) 傳輸介面的相容性，如 此才能使得設計資料整合與傳達一貫化。
Cunningham ＆Dixon 等【38】、Bond ＆ Chang 等【36】、Perng
＆ Chang 等【48】及 Guo ＆ Yang 等【43】均曾提出以特徵為導 向 的 方 法 建 構 具 有 製 造 特 徵 的 電 腦 輔 助 設 計 系 統 ； 另 外 Mill、
Salmon ＆ Pedley 等【46】，Corney ＆Clark 等【39】及 Donaldson
＆Corney 等【41】在期刊中亦談到以特徵辨識理論建構具製造特 徵的電腦輔助設計系統。
Arbab 【 35 】 最 早 在 其 論 文 中 提 出 了 分 散 式 實 體 幾 何 (destructive solid geometry)的觀念。一個 CAD 軟體大致可分為幾 何(Geometry)核心與拓樸(Topology)核心兩大類，幾何核心即是以 製造特徵為基礎(Feature base)。
David Rosen【40】提出在 CAD 系統中的特徵需具下列之特 性：
1. 特徵必須容易使用，且特徵的形狀、行為及名稱必須輕易 的讓設計者辨識。
2. 特徵必須具有幾何及觀念上的意義。
3. 特徵的行為必須符合設計者的預期。
4. 特徵必須可以計算且可以由電腦來表示。
5. 特徵必須可以進行自動化效能分析及生命週期的分析。
6. 特徵必須符合一般設計的原則。
Brown＆Chandrasekaran 等【37】及徐恩普【15】談到，因為 設計行為隱含著滿足一些限制條件 而 達 到 具 備 某 些 功 能 的 特 色 ， 所以設計問題形式上可以說是一個 在 廣 大 空 間 中 蒐 尋 滿 足 多 多 重 限制條件的各個物件。大部分的設 計 問 題 均 可 視 為 由 多 組 供 選 擇 的設計方案中做出選擇的一種任務 ， 例 如 設 計 一 個 齒 輪 系 ， 可 能 需要由各種元件的可供選擇物中來 選 擇 可 用 的 齒 輪 、 軸 、 鍵 等 等
。設計者在設計時經常面對指定的 一 組 限 制 條 件 ， 然 後 選 擇 出 可 以滿足其限制條件的一組設計方案 。 而 常 用 的 設 計 過 程 建 構 方 式 是採取反覆循環的過程，由上而下 的 精 練 ， 再 以 限 制 條 件 的 傳 遞 與滿足的處理方式來決定設計解是否成立。
1984 年，Pratt【50】談到：如果設計者欲建立一個特徵，則 (1)設計者需能依其設計方式來建立該特徵，且(2)該系統需能儲存 並表示該特徵的設計資料及其幾何 與 拓 樸 上 的 關 係 ； 若 設 計 者 能 循著以特徵為基來設計的觀念來建 立 物 件 ， 則 特 徵 辨 識 就 不 是 那 麼重要，但因為設計所使用的特徵 與 製 造 所 使 用 的 特 徵 並 不 完 全 相同，所以兩者之間仍需有一轉換界面。
邱 和 源 【14】在其研究中提到，應用專家系統的技術，建立 一套適用於機械系統型態設計的專 家 系 統 核 層 ， 以 語 意 網 路 的 表 示法來表示元件之間的組合關係， 並 使 用 框 架 式 的 知 識 表 示 法 來 建立源件的繼承關係，再以滿足限 制 條 件 的 方 式 來 推 論 。 其 系 統
是 以 AutoLISP 語 言 撰 寫 ， 在 完 成 設 計 後 ， 將 設 計 結 果 轉 換 為 AutoCAD 軟體中的實體模型。
王志宏【1】在其研究中提到，利用物件導向的概念，發展一 套應用於機械組合設計的專家系統 核 層 ， 其 以 物 件 導 向 的 知 識 表 示法來表示設計知識，並以網路語 意 來 連 結 機 械 元 件 間 的 組 合 關 係，最後以 AutoCAD 軟體中的三度空間實體模型展現推論出的 設計結果。
李永全【6】則在其研究中將限制導引推論方法，應用於一個 機械設計專家系統中，其以物件導 向 的 知 識 表 示 法 來 表 示 設 計 知 識及資料，並建立一個從屬限制網 路 來 表 示 該 系 統 的 設 計 需 求 ， 然後以其發展的限制驅動推論程序 來 進 行 推 論 ， 最 後 建 立 一 套 後 處理器來自動建構設計出來的實體模型。
徐 恩 普 【15】在其研究中提到，電腦輔助設計系統逐漸在工 業界扮演重要角色，電腦輔助設計 系 統 一 般 具 有 下 列 功 能 ： 幾 何 模 型 建 構(geometric modeling)、工程分析(engineering analysis)設 計的檢驗與評估(design review and evaluation) 與 自 動 繪 圖 (automatic drafting)。
Agogino ＆ Almgren【34】在其研究中提到，發展 SYMON 及 SYMFUNE 兩個整合定性推論與數值運算的電腦輔助系統，以 解決人工智慧運用在機械最佳化設 計 過 程 中 所 面 臨 三 個 層 面 的 推 論 問 題:定性(qualitative)、函數的(functional)與數值(numerical)的 推論問題。
Thornton ＆ Johnson【51】則在其研究中提到，發展設計工 具 CADET (Computer Aided Design Embodiment Tool) 應用於具 體化設計，利用包含元件限制條件 的 元 件 資 料 庫 ， 在 選 取 設 計 物 件 時 即 訂 定 限 制 條 件 ， 並 簡 化 成 限 制 條 件 網 路 的 方 法 ， 以 SANCS(simulated annealing network constraint satisfaction system) 進行演算後並找出可行解。
Zhang【52】與 Owusu-Orifi ＆ Chen【47】分別於 1989 及 1990 年，在其研究中提出旋轉件於視圖上的辨識法則。
陳 昭 偉 【22】在其研究中提出，如果將 CAD 資料進一步分 散，讓遠端用戶不但可以傳遞資料 ， 更 可 以 進 一 步 線 上 修 改 資 料
，對快 速 變 遷 中 的 企 業 將 有 更 大 的 貢 獻。因 此，其 根 據 分 散 式 PDM 系統建立一套相容的 CAD 資料結構，利用資料核心管理 CAD 資 料，讓各個計算核心可以有共通的 資 料 管 理 系 統 ， 以 便 互 相 交 換 資料，並 利用 DCOM 規格，一方面易於各核心間的網路溝通，另 一方面保留未來各核心部分軟體升級的彈性。
1.3.2 電 腦 輔 助 製 造
電 腦 輔 助 製 造(Computer-Aided Manufacture)是 指 經 由 直 接 或間接的電腦界面與生產單元連線 ， 做 到 加 工 實 務 相 關 之 規 劃 與 管理，有效地控制生產流程，亦是 運 用 電 腦 的 特 性 在 製 造 的 規 劃
、管理與控制上，以增加生產製造上的效率。
陳 振 哲 【23】以實務上一套電腦輔助設計系統(CAD)，不 只 能夠重建模型外形，並且能提供修 飾 更 改 的 功 能 。 更 進 一 步 地 ，
也 需 要 發 展 一 套 電 腦 輔 助 製 造 系 統(CAM)，能夠自動產生數值工 具機(NC)的刀具路徑，以達到製造的目的。
林士貞等【12】在其著作中提到，電腦輔助製造是指經由直 接或間接的電腦界面與電腦數值控 制 機 械 連 線 ， 由 電 腦 輔 助 製 造 軟體做產品前置設計(繪圖)、加工規劃(刀具路徑產生與編輯)與管 理 等 工 作，經 後 處 理 器 轉 換 為 NC 加工程式並連線至 CNC 機械上 做後續加工生產的過程。
魏秋建等【31】提出以顧客需求發展產品概念，並結合電腦 輔 助 設 計(CAD)，電腦輔助工程分析(CAE)以及電腦輔助製造(CA M)之樣品製作 (Prototyping)，所架構出來的一套產品設計自動化 系統，其方法利用電腦網路即時蒐 集 顧 客 意 見 ， 再 配 合 品 質 機 能 展 開(QFD)將 顧 客 的 需 求 轉 換 成 設 計 參數 的 工 程 規 格 ， 然 後 以參 數式設計的觀念，將工程規格自動 繪 出 產 品 的 立 體 圖 ， 再 將 立 體 線架構圖輸出到動畫軟體實施產品 外 觀 模 型 的 模 擬 ， 以 達 到 降 低 開發成本、縮短開發時間、提高產品品質等。
李榮顯等【7】在 AutoCAD 系統下，使用 AutoLISP 語言，
將各模具元件的設計特徵予以參數化及程式化。
李 興 生 【8、9】在其研究中以電腦輔助設計系統 Mechanical Desktop (MDT)為規劃環境下，使用 AutoLISP 語言建立機械元件 設 計 、 自 動 繪 圖 與 圖 形 轉 換 等 三 大 模 組 化 系 統 ， 各 子 系 統 間 藉 Dialogue Control Language (DCL)對話框操作模式與下拉式功能 表、圖像功能表製作方式提供參數 介 面 ， 完 成 機 械 元 件 實 體 模 型
的彈性整合，最後將各實體模型之 圖 形 檔 案 自 動 轉 換 成 IGES 檔
，以利 CAM 使用。另又於 2000 年，在 Borland C 的系統環境下
，以同步工程的觀念，經電腦輔助 設 計 、 繪 圖 、 分 析 及 製 造 技 術 相關軟體整合運用，發 展交談式畫面之凸輪機構 CAD/CAE/ CAM 整合系統。
李興生、鄧日禎等【10】以 AutoCAD 開放架構特性與其內 建 AutoLISP 程式語言之支援，建立管路繪圖自動化系統，各子 系統間以螢幕輸入介面程式予以整合，以增進系統使用之彈性。
林欽善、林進誠【13】以肘接頭之聯結銷為例，利用介面支 援方式整合 CAD/CAE/CAM 系統，達成自動化的設計分析製造，
並以 EMCO 桌上型 CNC 車床連線測試完成成品，提供工廠生產 自動化整合範例。
郭 真 祥 【17 】 在 其 研 究 中 提 出 ， 在 微 軟 視 窗 作 業 環 境 MS-Windows 下，發展一套整合型電腦輔助螺槳最佳化設計系統
，可應用於螺槳 3D 複合曲面之複雜運算及設計。
黃 運 琳 【18】則應用微分幾何法設計出一套系統化轉子機構 之幾何數學模型，再以電腦輔助設 計 與 製 造 的 程 序 ， 將 模 型 實 體 化。
鄧日禎【27】在 AutoCAD 系統下，建立機械元件之 2D 自動 繪圖系統，並在元件繪製過程中， 賦 予 彈 性 選 擇 功 能 ， 以 提 供 相 關機械工程在元件繪製時使用。
Kubicki and Cezary 等【44】以 AutoCAD 設計心軸組件之幾
何 圖 形，利 用 應 用 程 式 分 析 圖 形 之 屬 性，並 轉 入 CAM，說明系統 對心軸組件 CAD/CAM 之整合架構。
1.3.3 整 合 電 腦 輔 助 設 計 與 製 造
白賢坤【5】以 AutoCAD2000 作為繪圖平台，搭配 Micro soft Visual C++與 AutoDesk 公司之物件導向開發工具 ObjectART 2000
，在 AutoCAD 下以圖形化操作介面與參數式輸入模式輸入資料
，並自動繪製設計圖同時自動完成 尺 寸 標 註 ， 自 動 規 劃 刀 具 路 徑
、刀具種類等，並同時自動產生加工指令 G-M Code。
詹 仲 豪 【25】在其研究中提到，一般產品在開發過程中，設 計 工 作 幾 乎 都 在 CAD 系統中完成，而這些系統經常是使用自己 的格式來存取幾何資料。採用相同 系 統 的 設 計 者 可 以 輕 易 的 處 理
、轉換及使用這些資料，甚至可進 一 步 將 這 些 資 料 直 接 轉 換 到 同 一系統廠商所開發的其他應用程式 中 繼 續 使 用 。 但 在 企 業 或 工 廠 實際應用上，要全面採用相同系統 的 軟 體 並 非 是 一 件 容 易 的 事 ， 因此在產品開發過程中，經常必須 將 幾 何 資 料 轉 換 到 其 他 不 同 系 統中，或其他分析、加工等應用程 式 系 統 中 繼 續 完 成 。 所 以 如 何 將資料在 CAD/CAM 系統之間完整的加以轉換是相當重要的。
目 前 市 售 商 業 軟 體 資 料 交 換 的 格 式 ， 包 括 系 統 廠 商 所 提 供 的 資料交換方式大致可分為三大類：
1. IGES(Initial Graphics Exchange Specification) 、 STEP ( Standard for Transfer and Exchange of Product Model Data) 及 STL(Stereolithography)等工業標準資料格式。
2. Parasolid 的 X_T 或 ACI 的 SAT 等商業幾何核心資料格式
。
3. 兩系統之間直接的轉換格式。
王大中【2】在其研究中提出，除了使用者繪製基本直線、曲 線外，對於產生實體的工作，主要 是 由 特 徵 核 心 元 件 來 達 成 ， 此 外，特徵核心元件還需要將使用者 建 立 實 體 時 所 結 合 的 資 料 儲 存 起 來 ， 以 利 日 後 參 考 修 改 之 用 ， 對 於 與 CAM、PDM 等系統整合 時所需的資料，如材料性質、刀具 條 件 、 加 工 方 式 亦 可 儲 存 在 特 徵的資料結構之中。因此，特徵核 心 元 件 除 了 要 和 使 用 者 端 特 徵 檢視界面互相傳遞資訊外，在 產 生 實 體 之 時 亦 需 要 與 3-Tier 動態 資料庫、拓樸核心元件、幾何核心 元 件 的 互 相 合 作 以 產 生 使 用 者 所需要的物件。
Peter Wilson ＆ Pratt 【49】在其研究中提出，對特徵的分類
， 特 徵 依 其 所 表 示 的 方 式 可 以 分 為 顯 性(Explicit) 及 隱 性 行 (Implicit)，顯性的方式係描述所有幾何及拓樸的詳細資料，隱性 的表示方式則是特徵本身記錄資料 其 餘 的 幾 何 細 節 等 資 料 則 在 需 要時才加以計算。
張韶元【24】在 CAD/CAE/CAM 的環境下，產品由構思、設 計、分析、製造組裝、檢測，甚至 於 售 後 服 務 及 維 修 等 ， 均 由 不 同的單位來執行，而各單位因業務 性 質 不 同 致 使 用 的 軟 硬 體 系 統 也不同，其所產生的資料格式也不 一 樣 ， 進 而 造 成 彼 此 之 間 的 轉 換、溝通與管理上的困難，因此必 須 有 一 共 通 的 資 料 模 型 來 解 決
此一問題。而所謂共通的資料模型 乃 是 指 整 個 產 品 生 命 週 期 中 所 涵蓋資訊的資料模型，利用此一資 料 模 型 來 解 決 各 單 位 之 間 的 資 料轉換、溝通與管理等問題，以確 保 各 單 位 資 料 的 一 致 性 與 完 整 的 互 換 性。有 鑑 於 此 國 際 標 準 組 織(ISO)乃著手發展可用於支援整 個產品生命週期的產品資料模型 STEP(ISO10303)。
蔡 德 昌 等【26】在其研究中發展一套 CAD/CAM 程式，對所 有圓盤形凸輪機構之適當運動曲線 以 及 其 從 動 件 運 動 特 性 加 以 分 析，而獲得其升程位移圖、升程速 度 圖 、 升 程 加 速 度 圖 以 及 凸 輪 輪廓圖，並產生凸輪輪廓曲 線的數據，經後處理轉換為 NC 加工 程式並直接連線綜合切削中機，而將凸輪外形加工完成。
Adler【33】提出促進研發與製造部門整合的協調機制，包括 由製造部門批准產品最終的設計草 圖 、 彈 性 製 造 系 統 、 聯 合 團 隊
、CAD/CAM 系統工具整合應用等。
談 到 整 合，Liker 等【45】在其「研發與製造部門整合理論的 權變模式」文中，測試出促進研發 與 製 造 部 門 整 合 的 機 制 包 含 ： 研發與製造部門之人員的工作輪調 、 扁 平 化 組 織 層 級 、 程 控 制 設 計、CAD/CAM 與電子資料庫使用、研發與製造部門地基連併、
聯合獎酬系統、與顧客和供應商連 結 、 同 步 工 程 的 教 育 與 訓 練 。 其中，程控設計係指在產品開發過 程 中 ， 採 用 設 計 標 準 化 與 擬 定 產品開發程序的每個排程步驟，設 立 里 程 碑 等 作 為 產 品 設 計 的 引 導方針與回饋控制指標，對縮短新 產 品 開 發 週 期 有 正 面 的 影 響 ； CAD/CAM 資 訊 系 統 為 一 套 可 程 式 化 設 計 的 自 動 化 工 具 設 備 ，
CAD/CAM 系統的整合可以提高彈性製造能力，可以縮短工程變 更的週期時間，因此對縮短產品開發週期有正面的影響。
鄧 日 禎 【28】以螢幕輸入法，發展平板凸輪多功能彈性整合 系 統 ， 提 供 運 動 曲 線 之 組 合 設 計 、 凸 輪 相 關 資 訊 的 彈 性 輸 出 、 CAD/CAM 圖形轉換及動態路逕模擬等功能，確保凸輪設計之品 質與簡化其生產程序。
1.3.4 輪 磨 加 工
產 業 面 臨 必 須 提 高 品 質 、 增 強 研 發 之 際 ， 精 密 加 工 技 術 將 是 未來主流，應用電數值控制快速創 成 出 所 需 要 之 砂 輪 形 狀 ， 加 上 高效率高速精密研磨，讓產品製程 更 具 彈 性 且 更 精 確 ， 亦 能 節 省 加工工時。
宋 煙 森 【11】提到深槽輪磨真正的意義是機械以高度有效的 切削速率對成形的工件做單程深度 進 給 的 加 工 ， 此 時 工 作 台 以 緩 慢的速度進給並使用軟性、開放式 的 砂 輪 對 工 件 做 長 程 弧 面 的 接 觸來加工。
陳 文 松 【21】針對深槽輪磨的展望，應用連續修整的原理，
此法適合於大型工件及大量生產的 深 槽 輪 磨 ， 其 優 點 為 可 隨 時 保 持砂輪的一定外形與銳利的展露， 並 可 節 省 非 加 工 的 整 修 時 間 與 保有高切削率。
黃 國 忠 【20】提出深槽輪磨工件燒焦的事實，發展一種量測 方法及實驗，實驗目的是希望在一 般 的 輪 磨 條 件 及 燒 焦 前 後 ， 可 得 到 典 型 的 即 時(Real Time)溫度分佈曲線。藉此實驗所得到事實
，來 找 到深 槽輪磨時 工件的 燒焦機 構(Mechanism)及預測燒焦何時 發生的答案。
鄭 謙 穎、張 寶 銘【29】提出超研磨(Superabrasive Ma-chining) 或高效率深磨(High Efficiency Deep Grinding)的切削研磨法，此法 是 運 用 高 速 主 軸 轉 動 、 高 進 給 速 率 的 CBN 砂輪來進行加工。雖 然是使用砂輪，不過其工作方法較 類 似 於 銑 削 ， 因 為 其 切 屑 為 微 小的銑削碎片。
鍾 運 來 【30】提出 CNC 連續創成齒輪輪磨技術，就是磨齒 機製造廠商在導入 CNC 控制技術來代替傳統連續創成齒輪輪磨 加工，其基本原理類似於滾齒加工 。 在 於 自 動 化 的 操 作 、 有 效 率 和精確的砂輪修整和力平衡之技術優點。
左培倫【4】提出成形輪磨形狀誤差之修整，發生工件的輪廓 誤差因素歸納出有四個：熱變形、 磨 削 力 、 砂 輪 磨 耗 、 砂 輪 變 形 等四個影響成形磨削誤差原因，由 理 論 及 實 際 實 驗 的 探 討 能 預 估 其誤差量而加以補正，可以使工件 直 接 得 到 最 終 的 曲 線 進 而 減 少 精磨削的時間，增加研磨的效率。
黃 人 烜 【19】提到研磨條件對於研磨特性的影響：單位切削 深度或工件移除率、砂輪速度、接 觸 弧 長 、 輪 磨 液 等 影 響 甚 鉅 。 由於鑽石磨料對於熱與化學的性質 相 當 敏 感，研 磨 硬 化 鋼 材 CBN 砂輪表現較好。
1.3.5 螺 紋 製 造 技 術
螺 紋 的 製 造 主 要 的 製 造 方 法 以 前 車 床 或 自 動 車 床 來 車 製 ， 目 前多應用螺紋滾壓成型其優點為優 質 、 高 效 率 、 低 成 本 無 屑 加 工 製造，這方面冷鍛技術理論及學術研究甚少。
王總守【3】詳細探討螺紋滾壓加工的各種方法，並就其加工 過程、工作原理及其特點加以說明 ， 滾 壓 是 某 金 屬 材 料 的 胚 料 受 到具有一定截刑的滾壓工具的札製 而 產 生 塑 性 變 形 ， 從 而 形 成 相 對應截形工件的一種方法。螺紋滾 壓 是 一 種 無 屑 加 工 方 法 ， 其 實 質是利用某些材料在冷狀態下的可 塑 性 來 進 行 加 工 ， 使 胚 料 在 滾 壓工具亞力的作用產生速性變形，碾製出相對應的螺紋。
顏 玉 山【32】提到牙模之牙紋製造加工，在民國 57 年以前，
使用銑刀在銑床滾製牙紋，精密度 未 能 達 到 要 求 ， 後 來 技 術 改 進 用研磨機械來加工牙紋，目前牙紋 已 達 需 求 水 準 。 小 螺 絲 之 搓 牙 轉 數 範 圍，在 4 轉~8 轉之間。搓牙時，牙板之調整不正常、過壓
、牙距不正常、轉造轉數超過等， 會 產 生 材 料 纖 維 切 斷 、 組 織 破 壞、桿徑破裂、扭力強度不足、螺 絲 空 心 與 失 圓 等 ， 失 去 使 用 價 值。亦更嚴重加劇牙板模的磨耗，其壽命更低。
1.4 研究目的
本 文 提 出 CAD/CAM 協同整合製造系統之方法，能使其牙板 模模面快速而有效逼近理論曲線與 曲 面 。 將 幫 助 牙 板 模 製 造 業 者 快速研發、製造、實驗、修正，更 有 效 改 善 牙 板 模 製 造 流 程 及 品 質，因應日趨國際化與自由化的市場環境，提升整體競爭能力。
1.5 研究貢獻
本 文 提 出 CAD/CAM 協同整合製造系統之方法，經過實例實 作分析驗證得到以下貢獻：
1. 運用 CNC 切削中心機加工，能得到精密度較高的牙板模
，並且縮短加工時間 50%~60%。
2. 業者可以透過分析數據，只要經由 Solid Works 進行修正牙 板 模 牙 底 曲 線 ， 及 時 可 以 快 速 設 計 完 成 新 的 牙 模 原 形 ， 具 有快速反應的特點。
3. 本系統有高度彈性，可以設計各種制式或非制式的牙板模
，適用於各種不同規格之牙板模開發製造。
4. 提供業者導入 CAD/CAM 系統於研發製造的參考依據。
第二章 研究背景
螺 紋 滾 壓 加 工 方 法 是 一 種 優 質 、 高 效 率 、 低 成 本 的 無 屑 加 工 製造方法，這種加工方法在螺紋加 工 中 已 應 用 了 百 餘 年 ， 但 對 於 如何在切削材料上完成精密螺紋的 滾 壓 加 工 仍 然 為 世 界 各 先 進 工 業國家研究的重要課題。
精 密 螺 紋 滾 壓 加 工 除 了 改 善 及 開 發 快 速 、 精 密 的 滾 壓 加 工 機 器之外，於滾壓加工中所使用之牙 板 模 具 也 是 研 發 的 重 要 課 題 。 本研究論文將以螺紋滾壓加工之牙 板 模 快 速 研 製 為 題 ， 希 望 能 幫 助牙板模製造業者快速研發、實驗 及 有 效 改 善 製 造 流 程 及 產 品 品 質等問題。
以下針對螺紋滾壓加工及牙板模製造概述如下：
2.1 螺紋滾壓加工
2.1.1 螺 紋 滾 壓 成 型 過 程
搓 牙 製 程 又 稱 螺 紋 滾 壓 成 型 ， 其 滾 壓 過 程 係 以 圓 柱 型 之 材 料 在常溫之下使用帶有牙紋之模板， 強 迫 壓 入 並 滾 動 使 圓 柱 之 外 表 在牙板模內型成螺紋，以下為螺紋 滾 壓 成 型 過 程 及 胚 料 金 屬 流 向 分成五個階段說明：
第一階段：圓柱型之螺紋胚 料進入牙 板模內 ，稱之為進 料 段
，如圖 2.1 所示。
第 二 階 段：螺紋 胚 料 在 牙 板 模 滾 壓 1~3 圈時，牙板模必須迫 使 胚 料 能 依 序 模 面 之 牙 紋 滾 動，通 常 牙 板 模 模 面 須 製 造 一 系 列 數 條 平 行 於 螺 桿 軸 線 的 V 凹槽，以
幫助螺紋胚料順利在模面順著牙紋滾動，稱 之為 螺 紋 咬 入 段 ，如圖 2.2 所示。
第 三 階 段：螺紋 胚 料 在 牙 板 模 滾 壓 3~5 圈時，胚料在牙板模 模面順利滾動並漸漸將螺紋成型，稱 之為 螺 紋 型 成 段 ，如圖 2.3 所示。
第 四 階 段 ： 螺 紋 胚 料 滾 壓 至 牙 板 模 2/3 處時，螺紋成型完成 並 切 斷 托 料 ， 稱 之 為 螺 紋 成 型 完 成 段 ， 如 圖 2.4 所示。
第 五 階 段：螺紋 胚 料 在 牙 板 模 滾 壓 最 後 1~3 圈，將螺紋成型 不 完 整 部 分 精 確 整 型 以 達 到 產 品 精 度(IT5~4)，最 重 要 在 此 段 必 須 進 行 圓 弧 尖 尾 之 造 型 工 程 以 及 螺 紋 牙 面 擠 壓 ， 使 其 造 成 表 面 加 工 硬 化 (HRC30~40)及細緻化(Ra 0.8~0.05μm)，稱之為 螺 紋 整 型 段 ，如圖 2.5 所示。圖 2.6 為第二階段 到第五階段各螺紋成型段實體。
圖 2.1 螺紋進料段(第一階段) 牙 板 模
胚 料
牙 板 模
胚 料
圖 2.2 螺紋咬入段(第二階段)
圖 2.3 螺紋型成段(第三階段) 牙 板 模
牙 板 模
胚 料 胚 料
圖 2.4 螺紋成型完成段(第四階段) 牙 板 模
胚 料
牙 板 模
胚 料
圖 2.5 螺紋整型段(第五階段)
第五階 第四階
第三階 第二階
圖 2.6 螺紋各成型段實體
2.1.2 螺 紋 滾 壓 優 點
螺紋滾壓加工與螺紋切削加工相比，有以下明顯的優點:
1. 生產速度快、生產量高(200~400/分鐘)。
2. 螺紋產品的尺寸分散率小、品質均一，能維持高度的精確 度(IT5~4)。
3. 螺紋產品具有優良的表面粗糙度。在螺紋的滾壓過程，胚 料 與 牙 板 模 間 產 生 了 相 對 滑 動，螺 紋 零 件 在 牙 板 模 螺 紋 線 表 面 上 的 不 同 點 多 次 接 觸，其 滑 動 摩 擦 在 螺 紋 零 件 表 層 產 生 輾 平 的 作 用 ， 因 此 會 使 螺 紋 表 面 粗 糙 度 佳(Ra 0.8~0.05 μm)。
4. 製程中增進材料抗拉、抗剪及疲勞強度，因此螺紋製品具 有 很 高 的 機 械 強 度 。 由 於 金 屬 表 層 的 加 工 硬 化(HRC30 ~ 40)，使得螺紋零件的抗拉強度(980Mpa)極限比切削螺紋增 加 了 10%~20%。 在 螺 紋 的 滾 壓 過 程 中 ， 螺 紋 的 金 屬 表 層 獲 得 了 纖 維 組 織，齒 根 的 纖 維 密 集 地 沿 著 螺 紋 截 形 的 外 廓 彎曲，如圖 2.7 所示。因此使螺紋的抗剪強度和壓縮強度 比 切 削 螺 紋 者 高 18%~23%。 在 承 受 交 變 負 載 時 ， 切 削 螺 紋因切口底部牙根處會產生拉應力 集 中 而 疲 勞 破 壞，但 對 滾 壓 螺 紋，因 牙 根 底 部 產 生 了 冷 作 硬 化 而 存 在 殘 留 的 壓 應 力，使 疲 勞 強 度 比 切 削 螺 紋 者 提 高 了 40%~100%。對於碎 火、回 火 后 溫 態 滾 壓 的 螺 栓 其 機 械 強 度(包括抗拉強度和疲 勞強度)將會更高。
5. 滾壓螺紋的齒廓外緣具有較高的顯微硬度。螺紋滾壓後牙 形 的齒廓外 緣具有 較高的 顯微硬 度，同切 削螺紋 相比，它 們的磨損抗力大約可增加 30％。
6. 滾壓加工是一種無屑加工製造，因此比切削加工節省材料
。同時，滾 壓 工 具 磨 損 比 起 別 的 切 削 加 工 工 具 來 說 要 小 得 多，所以，滾壓加工模具之使用壽命相對也較長。
圖 2.7 螺紋滾壓後纖維組織
2.2 牙板模製造
目前 大部 分牙板模 製程 以傳統工 具機為主，如圖 2.8 所示，
前段製程先以銑床銑削後再以磨床 研 磨 牙 板 模 胚 體 之 外 型 。 後 段 則是以成型之角度銑刀為牙紋切削 工 具 ， 進 行 牙 板 模 創 成 牙 紋 之 製程，經本研究針對後段牙紋創成 的 製 程 方 式 訪 視 、 調 查 得 知 ， 目前業者所採用的方法大致有三種 方 式 ； 有 部 份 業 者 是 以 臥 式 銑 床附加仿削附件靠模法或引進深槽 研 磨 機 械 製 造 牙 板 牙 紋 ， 也 有 部份業者導入臥式 CNC 銑床作經由程式控制銑製牙板中的牙紋
。
CNC 銑 床 程 式
控 制 法
深 槽 研 磨 法 靠 模 銑 削 法
後 段 牙 紋 創 成 製 程
牙 板 模 胚 體
研 磨
牙 板 模 胚 體
銑 削
前 段 模胚 製 程
圖 2.8 牙板模原始製程
2.3 牙板模胚體製程(前段製程)
前 段 製 程 係 先 製 造 牙 板 模 胚 體 之 外 型，製 程 步 驟 流 程 如 圖 2.9 所示：
剪 料 銑 削 六 面 體 圖 2 . 1 0 所 示
研 磨 六 面 體 圖 2 . 1 0 所 示
銑 削 牙 模 面 圖 2 . 11 所 示 銑 削 托 料 刀 口
及 切 斷 刀 口 圖 2 . 1 3 所 示
研 磨 牙 模 面 圖 2 . 1 2 所 示
圖 2.9 前段製程示意圖
圖 2.10 牙板模六面體
圖 2.11 銑削牙模面
圖 2.12 研磨牙模面
圖 2.13 銑削托料刀口及切斷刀口
2.4 牙紋創成方式(後段製程)
2.4.1 仿 削 附 件 靠 模 法
本 方 法 是 以 臥 式 銑 床 附 加 仿 削 附 件 靠 模 的 方 式 進 行 牙 板 模 模 面 創 成 牙 紋 之 製 程，仿 削 附 件 是 由 仿 削 伺 服 機 構，如 圖 2.14 與靠 模模具，如圖 2.15 組成，其作用在於當銑床床台做左右方向進給 時，仿削伺服機構中的仿削探頭觸 探 到 靠 模 模 具 而 感 應 模 具 面 外 型，所感應到的訊號將被仿削伺服 機 構 轉 換 成 驅 動 伺 服 馬 達 訊 號
，以控制床台鏡像上下進給，此時 牙 紋 成 型 銑 刀 既 以 同 步 方 式 進 行模面牙紋創成。
如圖 2.16 所示，為仿削附件靠模操作示意圖。牙板模及靠模 模具均以欲切削之螺旋角方向夾持 固 定 ， 就 目 前 牙 板 模 業 者 製 造 牙紋成型段以漸進式由淺至深，因 此 牙 板 模 之 牙 紋 成 型 階 段 而 言 牙紋深度應以漸進方式由深至淺， 靠 模 模 具 左 端 須 仰 升 牙 紋 深 度
。
此 法 之 優 點 ： 靠 模 模 具 之 形 狀 可 以 非 常 確 實 的 轉 換 至 牙 板 模 牙紋深度，而且容許牙紋深度為由 深 至 淺 之 曲 線 ， 所 以 為 目 前 業 者製造尖尾螺絲之牙板模所採用仿削附件靠模法。缺點方面：
1. 受限於靠模曲面之原形將無法變更，若造成滾壓牙板模模 曲有受力不均時，牙紋底部深度曲線亦無法修正。
2. 牙紋成型刀具均為尖銳的角度，其牙板模材料為高速鋼，
再加上使用手動進給速率影響下，刀具耗損量大。
3. 牙紋成型需要上述五個階段行程，牙板模之牙紋成型須經
過 三 道 以 上 靠 模 步 驟 ， 其 重 複 定 位 精 度 困 難 度 ， 因 此 影 響 甚鉅。
4. 牙紋成型加工後尚須熱處理，使得熱處理技術困難度相對 提高，常有熱處理失敗之案例發生。
圖 2.14 仿削伺服機構實體
仿削探頭
靠 模 模 具
圖 2.15 靠模模具實體
仰 牙 紋 深 度
上下進給控制
靠 模 模 具 牙 紋 切
削 刀 具
左 右 進 給
銑 床 床 台 牙 板 模
仿 削 伺 服 機 構
（ 固 定 於 機 柱 ）
圖 2 . 1 6 仿 削 附 件 靠 模 法 示 意 圖
2.4.2 深槽研磨法
深槽研磨是以高度有效的切削速率對成型工件進行深槽切，
主要的功能是加工長溝或複雜外 型之工件。其加工的特徵為 深切 研磨工件，工作台並以緩慢進給速度進行(25~760/分鐘)，
如圖 2.17 所示，為深槽研磨牙板模牙紋創成示意圖。據研究 訪視，牙板模製造業者針對牙紋 創成自行研發改裝深槽研磨 機器
，屬於單能機。以連續修整方式 進行深槽研磨，應用於牙板 模牙 紋創成，其方法係將欲牙板模以 切削之螺旋角方向夾持固定 工作 台上，工作台以緩慢進給速度進 給，加工刀具為砂輪係經由 修整 輪(材質 SKD61)整形，利用修整砂輪研磨牙板模上的牙紋，一次 行程既完成加工。
此法之優點：
1. 切削速率高，且一次行程既完成加工，縮短加工時間，是 為高效率加工方式。
2. 加工精密度及表面粗糙度均勝於銑削加工之牙板。
3. 無須考慮材料硬度，牙紋創成可以在熱處理後再研磨，降 低熱處理的困難度，減少熱處理所產生的變形量，使其牙 板模精度更容易掌握。
此法之缺點：
1. 機具設備昂貴。
2. 只能切削一般機械螺紋，製程彈性差。
3. 深 槽 研 磨 技 術 與 工 作 是 屬 於 一 種 比 較 特 殊 且 罕 見 的 特 殊
技術，其人才不易取得。
修 整 輪
研 磨 砂 輪
牙 板 模
圖 2.17 深槽研磨牙紋創成示意圖
2.4.3 CNC 銑床程式控制法
經本研究訪視得知，業者均導入臥式 CNC 銑床作為加工母 機銑製牙板中的牙紋，其原因在 於切削刀具與牙紋的切削點 校正 比較容易。控制程式製作方式有 兩種：一種是技術人員依據 螺紋 滾壓成型過程及胚料金屬流向五 個階段縮減為三個階段，分 別為 螺紋成型段、圓弧尖尾成型段、 螺紋整型段之牙底路徑分別 以數 學計算出相關之點座標，而後製作成 CNC 切削程式。另一種是 運用逆向工程掃描技術直接對現 有牙板模掃出牙底路徑之點 座標
，而後製作成 CNC 切削程式。大部分業者用於切削制式圓弧尖 尾螺絲牙模之牙紋。
此法之優點：
1. 原以靠模而言，牙紋成型需要須經過三道以上靠模步驟，
如今運用程式編輯可一機一次加工完成，減少換機時重複 定位的困擾。
2. 減少換機及重複定位，縮短加工時效，減少加工成本。
3. CNC 銑床切削進給遠比傳統手動進給穩定，刀具的損耗量 降低。
此法之缺點：
1. 程式固定無法隨加工需要而變更程式，牙板模在螺紋滾壓 過程中若有不正常狀況發生時，僅能由螺紋製造業者依經 驗再做修正或調整，可能造成不正常調整形成過壓，亦嚴 重加劇牙板模的磨耗，其壽命更低。
2. 因切削圓弧尖尾螺絲牙模之牙底為圓弧路徑，與使用牙紋 成型銑刀的直徑大小有關，臥式 CNC 銑床不能使用刀徑補 正功能進行補正，因此只能使用固定直徑範圍之成型銑刀
，否則圓弧尖尾既無法成型，且造成成型銑刀研磨之困難 度。
3. 運 用 逆 向 工 程 掃 描 技 術 直 接 對 現 有 牙 板 模 掃 出 牙 底 路 徑 的方法雖然快速，但也僅限於仿製的層次談不研發或改良
。
第三章 牙板模 CAD/CAM 協統整合系統分析
隨著科技的進步，消費者對產品的要求越來越多樣化，使產 品的生命週期越來越短，因此產 品的設計與製造之自動化是 必然 的 趨 勢 ， 而 電 腦 輔 助 設 計(CAD)與 電 腦 輔 助 製 造 (CAM)之 電 腦 整 合 製 造 已 經 成 為 一 般 產 業 界 一 不 可 或 缺 的 工 具 ， 但 使 用 大 型 的 CAD/CAM 軟體將使企業花更多購置設備成本、系統維護成本、
花更長的訓練時間完成人力養成 ，卻是中小企業面臨莫大的 挑戰
。為讓中小企業成功轉型因應日 趨國際化與自由化的市場環 境，
提升整體競爭能力。
為解決中小企業面臨上述問題，本研究提出 CAD/CAM 協同 整合研製系統，將幫助牙板模製 造業者快速研發、實驗，有 效改 善製造流程及品質。
3.1 協統整合製造流程分析
本文所提協統整合製造系統僅對圓弧尖尾螺絲採用靠模仿削 製程之牙板模製造業者進行製造 流程改善，依據第二章說明 之牙 板模原始製程擬定本研究製造流 程，其製程係以牙板模胚體 完成 研磨六面體為材料，如圖 2.9 所示，進行 CNC 切削中心機械實體 製造，提出製造流程分析，如圖 3.1 所示。
牙 模 面 牙 紋 創 成
研 磨 牙 模 面 圓 弧 銑 削 牙 模 面
圓 弧
銑削托料刀口 及切斷刀口 銑 削 牙 模 面
基 本 雛 形
圖 3.1 協統整合製程流 程 分 析
3.2
CAD/CAM協統整合製造系統架構
本架構應用目前中小型製造業導入較多的電腦輔助設計與電 腦輔助製造軟體來完成，將 Solid Works 與 Master CAM 兩種軟 體結合、採用四軸半之切削中心 機對牙板模進行幾何實體模 型設 計 與 製 造 的 方 法 ，CAD/CAM 協同整合製造系統架構，如圖 3.2 所示。依據產品製造特性利用 Solid Works 進行實體模型設計，依 完整的實體模型配合 Master CAM 定義刀具參數、切削模擬、轉 NC 後處理程式，再經由 Excel 修正程式後直接傳輸至 CNC 切削 中心機械完成實體製造。完成後 牙板模進行螺絲滾壓實驗階 段，
再經由牙板模製造業者採經驗數 據修正；綜合上述過程達成 既定 目標。
No
牙板製造業者專家經驗數據
Ye s
設 計 研 發 完 成 Execl 修正程式
螺 絲 滾 壓 實 驗
P r a r s o l i d
CNC 機 械 實 體 製 造
Solid Works
曲 線
Solid Works
曲 面
轉 後 處 理 程 式 切 削 模 擬 Master CAM 定 義
刀 具 參 數 樣 本 曲 線 原 始 數 據
圖 3.2 CAD/CAM 協同整合製造系統架構
3.2.1 原始數據
牙板模製造業者提供產品各分層加工製造流程原始數據，包 括材料材質、材料尺寸、分層加 工工作圖、完成工作圖，以 便建 立完整加工製造流程。
3.2.2 樣本曲線
靠模仿削模具原型數據資料，視為後段成型銑刀銑製牙板模 中牙紋創成之製程技術重點，所 提供之原型數據資料直接轉 化成 實體模型，本文不做任何調整，舉例部分原型數據如下，如圖 3.3
、圖 3.4 所示。
圖 3.3 靠模曲線
圖 3.4 靠模仿削模具
調 整 滾 牙 深 度
3.2.3 建立實體模型與設計
3D 參數式輔助設計具有立即修改的 特 點 與 使 用 操 作 容 易 特 性 。 本 單 元 依 據 以 上 關 鍵 數 據 資 料 與 分 層 加 工 工 作 圖 等 ， 利 用 Solid Works 輔助設計軟體分別進行實體模型建構設計。圖 3.5 所 示，為前段銑削及研磨加工依據 之實體模型，其加工順序依 角度 銑削、圓弧銑削及圓弧研磨。圖 3.6 所示為銑削托料刀口及切斷 刀口實體模型，圖 3.7 所示為牙模面牙紋創成實體模型，也是後 銑製牙板牙紋加工之曲面依據。
圖 3.5 銑、磨實體模型
圖 3.6 銑削托料刀口及切斷刀口實體模型
圖 3.7 牙模面牙紋創成實體模型
3.2.4 實體轉檔
Solid Works 與 Master CAM 等兩系統廠商提供多種資料交換 的格式，本研究採用 Parasolid X_T 交換格式作為兩系統互通的 平台， 將 Solid Works 所完成各分層加工實體模型皆以 Parasolid X_T 格式存檔，以作為 Master CAM 讀取之原始檔案資料。
3.2.5 生成 NC 加工後處理程式
經由 Master CAM 讀取轉換 Parasolid X_T 檔案，為各分層 加工曲面架構進行曲面編輯，開 始製作刀具路徑設定，定義 刀具 參數完成切削模擬的 NCI 檔，最後轉 NC 後處理程式，前段加工 切削模擬簡介：砂輪修整路徑如圖 3.8、圓弧銑削路徑如圖 3.9、
圓弧銑削模擬如圖 3.10 所示。
後段牙板之牙紋須先將切削線投影致曲面，繪製牙紋切削線 如圖 3.11、投影後牙紋切削線如圖 3.12 所示；型成牙紋實際切削 曲線路徑，根據曲線路徑設定切削構面為 Y、Z 構面，如圖 3.13 所示。設定牙紋切削路徑，如圖 3.14 所示。
圖 3.8 砂輪修整路徑
圖 3.9 圓弧銑削路徑
圖 3.10 圓弧銑削模擬
圖 3.11 繪製牙紋切削線
圖 3.12 投影後牙紋切削線
螺旋角
圖 3.13 牙紋切削線右側圖
圖 3.14 設定牙紋切削路徑
3.2.6 修正 NC 加工程式
本步驟為牙板模牙紋創成製程視為本研究加工最重要部分，
修正 NC 加工程式是為牙板模牙紋創成製程中是以盤型銑刀來銑 削而設計，因本製程加工為 Y、Z 平面，進刀與退刀必須使用 X 軸方向；但上步驟由 Master CAM 生成之 NC 程式，其刀具路徑 設定退刀皆為 Z 軸方向，如圖 3.15 所示，因此必須將刀具路徑有 效 、 準 確 互 調 轉 換 修 正 才 能 完 全 符 合 切 削 路 徑 。 本 文 運 用 Execl 程式中函數擷取 X、Y、Z 軸數據加以數據判斷，然後正確互調 轉換，將上步驟的 NC 程式修正完成輸出正確的切削路徑程式，
如圖 3.16 所示。圖 3.17 為修正 NC 程式後切削路徑。
Z X
黃色線：快進退刀 藍色線：切削進刀 紅色線：牙紋切削
圖 3.15 初期牙紋切削路徑
邏 輯 判 斷
原始程式 一次修正 修正完成程式
圖 3.16 修正 NC 程式
圖 3.17 修正 NC 程式後切削路徑
3.2.7 CNC 機械實體製造
使用四軸半切削中心機將角度成型銑削、圓弧銑削、砂輪成 型、研磨、滾製牙板牙紋等，多 刀多製程將可再同機一次完 工。
亦解決機械待機及重覆校正、定 位的問題，提昇精度、高度 彈性
、省時省力、縮減製造成本。本 節將在第五章實作範例與分 析之 5.2 節牙板模實作中詳細敘述。
3.2.8 螺絲滾壓實驗
完成之牙板模由經由廠內滾壓實驗，印證並記錄調整數據，
再經螺絲製造業者滾壓螺絲使用 於生產線，記錄生產總數量 、牙 板模磨損狀況，以作為原型曲線 、曲面之分析及其改善依據 。本
節 將 在 第 五 章 實 作 範 例 與 分 析 之 5.4 節 牙 板 模 品 質 檢 驗 分 析 ， 5.4.1 螺絲品質檢驗以及 5.4.2 牙板模品質檢驗中詳細敘述。
3.2.9 製造業者經驗修正
技術人員與專家依據上步驟實驗所得的資料，進行經驗分析 研判改進缺失，如圖 3.18 所螺絲外型判斷、圖 3.19 所示牙板模 判斷。提供快速修正牙板模二次實體模型原型圖，如圖 3.20 所示
，變更後重覆執行上述製造流程 ，以下經修正後生產之牙板 模，
如圖 3.21 所示。
圖 3.18 螺絲外型判斷
完成螺絲 過壓情況
總長不足 牙尖度不
牙模修正處
牙模修正處
圖 3.19 初次生產牙板模
曲面
圖 3.20 修正後二次實體模型
圖 3.21 修正後牙板模
第四章 研究儀器與製造設備
4.1 硬體設備
本研究硬體設備方面，規格表如表 4.1 所示。共分為有四大 主體：
1. 機具設備：電腦主機及數值控制機械。
2. 刀具設備：以製造流程之需要有鑽石整修器如圖 4.1 所示
、成型砂輪圖 4.2 所示、75°成型銑刀圖 4.3 所示、17°成 型銑刀圖 4.4 所示、圓鼻銑刀圖 4.5 所示、滾牙銑刀圖 4.6 所示。
3. 夾具設備：銑削夾具圖 4.7 所示、牙紋切削夾具圖 4.8 所 示。
4. 測量設備：為克服滾牙銑刀校刀上的障礙特別設計滾牙銑 刀校正器圖 4.9、圖 4.10 所示，及應用實物光學投影機測 量牙紋銑削位置。
4.2 軟體設備
本研究所使用軟體設備方面如表 4.2 所示，主要是結合 Solid Works 與 Master CAM 兩種軟體結合應用，加工程式經 Office 2000 Excel 修正，以達到牙紋創成加工。
圖 4.1 鑽石整修器
圖 4.2 成型砂輪
