科技專案成果

工研院 ▶ 研發全數位高精密五軸控制器

 技術特色 
縮短粗胚加工時間達20%，延長刀具壽命50%，旋轉軸磨損造成加工誤差，20分鐘完成量測並進行補償，確保加工工件精度於10微米內。

 產業擴散  
國產五軸控制器交期由10個月縮減至2個月，為工具機產業建立韌性供應鏈。搭配五軸加工機累計加工25架勇鷹號高教機零組件，創造產值新臺幣2,000萬元。

「造飛機，造飛機，來到青草地」耳熟能詳的兒歌，在現實生活中卻達成不易，因航太零組件製造門檻高，可實現高精度加工的五軸工具機因此備受重視。其中工具機控制器技術就像工具機大腦，能夠按照程式指令操控作業流程，讓製程更精準，然而長期被國際大廠壟斷，價格昂貴且不時斷貨、缺料和延遲交期。為提升我國工具機產業競爭優勢，在經濟部技術司科技專案支持下，工研院開發國產高階五軸控制器，為空軍新型高級教練機「勇鷹號」製造關鍵零件，為國機國造增添輝煌紀錄。
 

▲ 工研院開發高階國產五軸加工控制解決方案。
 

技術創新 加工流程如虎添翼

航太零件採用專業特殊材料製造，除了整塊形體不易切削外，複雜曲面的零件加工是一大挑戰，工研院智機中心經理高永銘舉例，「機翼內部許多地方呈空心狀態，粗胚加工時要從整塊材料直接挖除不需要的部分，關鍵在於快速移除材料的控制機能。」為此，工研院開發「高效能加工路徑優化技術」，採用圓周螺旋路徑切削，其迴旋脫離的效果，使切屑容易排出，提高材料移除率，相較於傳統粗胚加工時間節省20%，不僅提升加工效率，且切削刀具與材料接觸區域從原先50%大幅縮減為5%，還可延長刀具壽命。

此外，針對工具機旋轉軸長期使用所造成的磨耗，容易影響加工精度，以往生產線必須全面暫停運作，耗時大半天架設專用機器量測其誤差，工研院開發「機上旋轉軸誤差量測與補償功能」，則可直接在機台上設計量測巨集程式，20分鐘內即完成量測，並計算出正確數值進行補償，確保機台長時間運作下仍維持加工精度。
 

▲ 機上旋轉軸誤差量測與補償功能，確保機台長時間運作加工仍維持加工精度。
 

滿足產業需求 建構國產韌性供應鏈

近年受到新冠疫情、地緣政治等多重因素，引發國際供應鏈不穩定的難題，在經濟部技術司長期推動國產化關鍵零組件的努力下，本國產控制器解決方案已獲國內多家工具機大廠採用，包括促成工具機大廠凱柏精密機械生產7台五軸同動加工機，創造仟萬產值；另協助手工具加工業者導入手持式打包機零件加工，實現長達3個月、全天24小時連續生產不停歇，為業者創造月產量上千件與逾佰萬元產值，驗證本控制器性能精度出色、效率和耐用性。

本控制器方案亦整合156軸POGO智慧複材彈性夾持系統、全數位主軸驅動器等設備，協助工具機業者協鴻工業承接航太製造商漢翔，為空軍新型高級教練機「勇鷹號」機身與機翼加工。隨著國產自主技術掌握，有助業者投入於航太、汽車等高階複材零組件加工市場，更強化我國工具機供應鏈的韌性。
 

▲ POGO智慧複材彈性夾持系統控制軸數達156軸，適用於加工航太、車用之自由曲面零件。
 

• 成果案例出處：2022科技專案執行年報