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科技專案成果

最強大腦 驅動高階航太發展核心
發佈日期:2023-11-10
單位:財團法人工業技術研究院
案例年度:2022
簡介:
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。

特色:

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。

▲ 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。

▲ 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。

▲ 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。
 


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