本文榮獲第22屆上銀碩士論文獎優等獎,作者以臥式五軸中心加工機之 A、B 雙旋轉軸為研究對象,建立一套符合 ISO 230 標準之幾何誤差自動量測與補償系統。透過單點觸發式測頭、齊次轉換矩陣與批次分析法,分別辨識位置與運動誤差,並結合 OPC UA 與控制器 VCS 實現全自動補償。實驗與切削驗證結果顯示,旋轉軸幾何與體積誤差均獲顯著改善。
在智慧製造成為產業核心競爭力的今日,加工模擬驗證已從輔助工具躍升為確保數位製造可靠性與效率的關鍵。隨著自動化與 AI 應用快速普及,刀具路徑與加工參數的設計逐漸由人工經驗轉向演算法生成。這雖大幅提升設計效率與創新速度,但也帶來一個關鍵挑戰──如何確認自動生成的數據能在實際產線上安全執行並維持品質。若缺乏驗證,將導致刀具損壞、工件報廢、機台受損,不僅增加成本,更延誤交期與削弱客戶信任,對資源有限的中小型加工業尤為不利。因此,加工模擬驗證已不只是技術選項,而是回應產業對降低試切成本、縮短導入時程與確保穩定品質的迫切需求。
現代製造技術的發展,高精度與高效率的加工需求增長,五軸工具機在航空航天、汽車製造等領域應用廣泛。然而高精度加工也帶來了複雜的誤差控制挑戰,直接影響成品品質及機台壽命,故五軸工具機的誤差量測成為重要研究課題。其中幾何誤差源於機床製造與組裝中的非理想幾何偏差,如軸向、角度、直線度等誤差,對加工品質影響顯著且會累積,故其量測與補償至關重要。
本文探討日本津田駒搖籃式傾斜軸定位精度,採用角擺檢查儀進行量測,比較角度編碼器開啟與關閉的差異。結果顯示,開啟編碼器時定位精度與重複性表現優異,補償後誤差縮至4.7角秒;關閉編碼器則在±10°區間出現非線性誤差,最高達155角秒。研究指出,1度分割量測可揭示機構特性,對五軸機開發具重要參考價值。
本研究針對國產五軸工具機進行精度量測,涵蓋線性軸六自由度、旋轉軸定位、循圓測試、空間對角線及刀尖同動精度。結果顯示,多數機台符合ISO 10791標準,部分達到允收值一半。旋轉軸誤差與幾何精度、旋轉中心及電控參數相關,建議透過補償與調整優化精度,提升加工品質。