儲思盆

蔡得民（國立中山大學機械與機電工程學系教授）

陳馨寶（國立中山大學機械與機電工程學系博士生）

2009/03/02

傳統上應用五軸綜合加工機主以航太產業為主，由於其需高階人員進行加工碼之編撰、訓練有素之技術人員操作機器、較高之營運成本，因此較無法被一般加工廠予以應用。隨著近年來電腦科技的進步，及多軸加工軟體的發展，使得程式的編寫與機器操作已不再困難。本文就現有業界所提供之五軸綜合加工機及其相關設備加以概說，並就目前之發展，探討未來可能之發展趨勢。

依據直角坐標系統，其各軸向皆為正交，主要為三正交軸移動方向以及相對應之旋轉軸。一般而言，五軸綜合加工機就其拓樸構造之定義，為一具有五軸向的運動，其不包含主要旋轉主軸之運動軸向。因此可於傳統之三軸綜合加工機之直線運動軸上，導入另外兩個旋轉軸，經由組合排列自工件至主軸之順序，再定義固定於地面之軸位名稱，即可創造出不同之臥式或立式機台。如東台精機MDV551-5AX、永進機械FX350A、友嘉實業B-800-5AX、福裕QP-5X等。由於應用場合及切削工件之材質等因素，因此不同之構型仍具有其一定之應用範圍。

目前市面上被加工之元件具有較複雜的幾何造型曲面、元件薄型化及多功能化的趨勢，除了需具備表面之造型外，還具有與其它元件間安裝或組合之功能，依照加工件之功能及外形，部分則需多面加工，若使用傳統三軸綜合加工機則得多次夾持，甚至使用數種專用機具以進行程序加工，導致工件精度差、工作時間增長、較多的操作人力以及成本的增加。

五軸綜合加工機由於其具有較多之自由度，可使刀具依一定之角度或姿態需求進行程序加工，因而可減少安裝工件次數、高精度夾治具的需求、以及不同機器的使用次數，進而提升表面加工品質與減少成本的開支。就航太、車輛及模具等產業，其主要為較大型之工件，如模具、機架結構件等，則需以臥式或龍門式主軸旋轉-傾斜型進行加工；就小型元件如引擎轉子葉片、齒模、人工關節、小型模具、手錶或珠寶零件等，則以立式工作台旋轉傾斜型進行加工為宜。

由於部分加工件之外形為圓柱型，傳統上加工此類元件需先以車床進行外形加工，再由三軸銑床進行多面夾持加工之程序，若能將兩者結合為一，則可有效提升產能與產品精度。近年來，國外大廠陸續提出可集成車銑功能於一機之車銑複合加工機，為傳統車床之架構，於移動之刀塔端加入直線及旋轉軸以帶動旋轉主軸進行車、銑等程序，強調以車削為主，銑削為輔之機台，被加工件之外形類似圓柱則較符合此類機型之加工，於旋轉車削主軸的另一端還可有一頂心或一旋轉車削主軸，以固定或同步帶動被加工件，因此，以車床為主之構型可經由模組化的方式增加其軸數，使其可進行多軸同步加工。

國內其它車銑複合加工機則是於刀塔端加入一旋轉主軸以帶動刀軸進行轉動，如此的設計僅能稱為四軸車銑複合機。目前趨勢仍尋求一種機台可以最少夾持次數完成產品的加工，以及可加工不同類型與材質的產品，因此未來車銑複合加工機與五軸綜合加工機的同質性仍無法分離，但由於車銑複合機其工件為夾持於旋轉車削主軸上，因此若加工件外型為非圓柱式，則仍需經輔助之夾具與固定件保持於主軸上，故兩者間仍有其優勢與劣勢，但仍具相當之競爭優勢。

我國五軸綜合加工機具有立式（如東台精機MDV551-5AX、永進機械FX350A、友嘉實業B-800-5AX、福裕QP-5X）、臥式（如大立機器MCQH-400）與龍門（如協鴻VMC系列、新穎S5F系列、高明KMC系列等），雖屬剛起步階段，但就國內外相同規格之機型來比較，其機械性能不分上下，但由於同質性過高，如何將機台清楚定位有待加強。由於五軸綜合加工機其主要核心技術仍掌握在國際大廠，因此必須自主研發，配合產、學、研等單位之多方整合才能有所突破。如伺服控制器、直驅伺服線性馬達、直驅伺服扭矩馬達、內藏式馬達主軸、軟硬體介面（如CAD/CAM）、人機操作介面等設計與開發，皆為未來應發展之趨勢、而如何附加產品之價值與功能多樣化，則可考量於一機除包含加工之功能外，亦可檢測工件幾何、刀具破損、機體運作等，使得客戶可得到完整的問題解決方案。近年來全球暖化問題愈益嚴重，如何提供具有高性能、節能又環保之機型，將是未來我國工具機廠商於設計新機型時必須納入考量之主題。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

臥式只有一台，難怪資料很難找