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計畫緣起

隨著人類生活品質與科技水準的提升，對商品的性能與質

量要求提高，產業的潮流朝向追求多樣化、精緻化、個性化、

舒適化及環保化的商品特色發展，日益發展的 3C 產業、航

太、生醫與模具需求，使得強調高操控性與多功能、智能化、

省能源的商品逐漸成為全球市場的主流。為了進一步提升商品

的價值，滿足更多需求，如節能、省材、輕便、美觀等，所需

的零件呈現複雜外型與多曲面，傳統三軸加工已難以應付。對

於日趨複雜的加工需求，隨著近年發展的五軸加工技術逐漸成

熟，五軸加工機的高剛性、高精度、高速化、高生產效率的特

點，可在一次裝夾完成複合多曲面加工件一次成型需求的優

點，於大量生產的應用上已逐漸由五軸加工機來進行，使得五

軸加工機的需求量有著顯著的增加，本計畫將應用五軸工具機

進行開發設計，其開發重點為三軸與五軸共用之工作平台，如

下圖所示為多功能之工作平台之開發設計，當加工於大型之航

太工件時，可應用三軸之工作平台進行加工，當加工於中小型

之汽機車零件或生醫工件時，可應用五軸之工作平台進行加

工，達到多功能化之加工技術。為了提升公司產品競爭力及研

發能力，順應趨勢開發多軸向工具機。以現有一般五軸機型，

主要由三個直線運動與兩個旋轉軸組成，大致上可分為三大

類：兩軸旋轉主軸頭、兩軸旋轉工作台、一個旋轉主軸頭搭配

一個旋轉工作台。兩軸旋轉主軸頭形式的優點為主軸於加工時

相當靈活，工作台在固定不動的情況下，可加工相當大型、重

型的工件，此型的缺點為兩軸旋轉的部件需要相當的製造技

術，成本也高。第二種形式為兩軸旋轉工作台，主要的優點為

工件可以架設在工作台的旋轉中心，加工過程的補償行程最

短，缺點為工作台會承受工件所產生的轉動慣量，在某些加工

情況下產生相當大的轉動慣量容易對加工精度產生影響，因此

不能承受太大的載重量。第三種形式為一個旋轉主軸頭搭配一

個旋轉工作台，同時具有上述兩者的優缺點，以工作台內嵌C軸旋轉台，工作台面與旋轉台面為同一平面，比之常見兩軸旋

轉工作台形式需謹慎考慮轉動慣量相較之下，可得到較佳的載

重量表現，且在加工過程產生的切屑可直接落下集中於排屑裝

置也為優點之一。 綜觀以上分析，本計畫採用之五軸結構由

原 XYZ 三軸結構增加主軸做 B 軸旋轉，工作台內嵌 C 軸旋轉

台，即為工作台面與旋轉台面為同一平面設計，使載重量增加

功能性更強。加之設計B軸旋轉結構使用蝸桿蝸輪組具有高剛

性特色，與C軸採用高速高剛性之DD馬達旋轉工作台，與高

剛性與高承載力之滾柱式線性滑軌，達成高剛性化之五軸綜合

加工中心機台，具有廣闊的應用範圍，產品擴充性佳，衍生性

產品技術層次也較高。

新產品簡介

1.本機種採用高剛性結構設計提供大行程加工範圍，高剛

性床身結構完全採用高級米漢納鑄鐵製成，經熱處理硬化，硬

度超過HB190，再經回火處理，以消除內應力。2. B軸搖擺頭

採用高精度複節距蝸桿蝸輪組設計，自鎖剛性高，且具備齒隙

消除機構，傳動精確。搖擺頭迴轉部份採用高級滾錐軸承，確

保迴轉中心之穩定。最小分割角度 0.001°。3. C軸旋轉工作台

採用DD馬達直接驅動設計，採用ETEL扭力馬達，搭配高剛

性軸承與機械油壓式煞車系統，最小定位精度 0.001°。4. 三

軸採用 C3 級精密滾珠螺桿，並搭配高速高推力伺服馬達，進

給率可達 36m/min，切削速率達 10m/min。5. 本機種採用多軸

加工技術，適應多面體、多曲面複雜外型加工需求，可避免工

件在不同機台之間多次裝夾產生的位置精度誤差，實現高精度

與高效率加工，提升加工效益。6. 主軸頭 Z 軸配重採用閉迴

路氣壓平衡系統，改善傳統配重塊共振問題或液壓系統保養不

易等缺點，使主軸於垂直移動時產生的動態特性能得到更好的

改善，確保加工品質的精度與穩定性。7. 為避免 B 軸搖擺時

主軸與刀庫產生干涉，本機種採用移動式刀庫設計，刀庫搭配

線性滑軌與油壓缸驅動的方式，在換刀完成後將刀庫移動至後

方，可避免干涉異常。

圖、機台鈑金外觀

計畫創新重點

三軸提升五軸所帶來的加工效益，複合化的目標為使用單

一機台利用一次裝夾完成所有的加工程序，確保工件品質同時

提高生產效率。為了適應多面體、多曲面複雜外型加工需求，

採用多軸加工技術，包括五軸同動功能，使用單一機台完成所

有的加工程序，可避免工件在不同機台之間多次裝夾產生的位

置精度誤差，實現高精度與高效率加工。為了達成五軸加工，

本機台採用 B 軸搖擺主軸頭搭配 C 軸旋轉工作台形式，本計

畫將開發設計多功能之工作平台，其創新處如下：1.本多功能

工作平台可應用三軸大型航太零件與五軸中小型之生醫與 3C零件。2. 多功能工作平台結構外部切削液冷卻功能與內部水套

冷卻功能，降低熱變形。3.多功能工作平台結構外部切削液可

進行沖屑之功能。4. 多功能工作平台結構應用DD-MOTOR進

行驅動，提高定位精度與重覆精度。 本計畫所開發設計之

多功能之工作平台主要目的將工作台進行研發設計增加 C 軸

之功能，C軸旋轉工作台採DD馬達直接驅動設計，採用ETEL轉矩馬達，搭配高剛性軸承與機械油壓式煞車系統，最小定位

精度 0.001°。配合永磁式馬達提供的大扭矩輸出切削，高功率

與高剛性將可提供各種不同領域包括精密模具業、醫療器材、

航太應用如鈦合金等之難切削材料加工。工作台內嵌 C 軸旋

轉台，工作台面與旋轉台面為同一平面，可得到較佳的載重量

表現，且有助於加工過程產生的切屑直接落下集中於排屑裝

置。本工作平台在高速切削時具有輕量化之特性與功能，已達

到高速高精度之五軸工具機之特性。競爭力分析

優點缺點機會威脅技術機台高剛性特色與採用 B+C 軸運

公司小檔案

成立日期：1976 年

負 責 人：謝莊惠美

資 本 額：2800 萬

員工人數：75 人

經營理念：嵩富公司為了符合客戶需求及市場需求，每年都有新產品開發。此外也配合客戶需求開發所需的機器。

希望藉產品差異性以提升工具機產品更多之附加價值，在市場上更具競爭力，提供更優良的品質及技術

及提供有效率的服務，不斷求新求變，創造卓越的成果。更有〝敬業專精〞〝客戶至上〞〝品質第一〞

的技術團隊，持續進步及共創雙贏利基是我們的理念，永續經營是我們的目標。

本案合作之技轉單位：1.勤益科技大學 2.財團法人精密機械研究發展中心

立式五軸綜合加工中心機

開發計畫

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動技術，能為本機台提供市場區隔，並已建立完整的加工

及零組件支援體系國內設備業者多為中小企業，研發經費

偏低航太、船舶、汽車、流體、模具、生醫等相關領域，

對於複雜零件的需求量持續擴張針對本機台所使用的技術

已進行研究並掌握開發此項產品的 know-how，在技術上

並無威脅性功能對於客戶來說，該機台在選配件功能的可

用性與潛在價值上具有與競爭者相同甚至更好的條件，提

供客戶最好的解決方案無形狀複雜零件，可利用 CNC 可

程式化的加工流程，不同製程的安排，經由複合加工式，

完成複雜零件加工無規格規格上與國內相較之下高出一個

等級，並且向國外高規格機種看齊無其加工零件的材料不

限於鋼，另外亦包括不銹鋼、黃銅、鈦、鋁、鉑銥合金等

無市場嵩富公司長期以來的銷售策略為全球佈局，系列產

品於亞洲、歐美市場已有一定品牌知名度

無在亞洲、俄羅斯、南美洲等快速經濟成長區域，提

供優惠價格的產品配合高生產效率及高精度性能，需求將

會增加隨著經濟效應影響，各大廠無不提供更為優惠的售

價大打價格戰，在相同價格區間，性能最優秀的產品將勝

出銷售價格國內產業機械降低製造成本的設計技術強於國

外商品，在相同的規格與品質下，該機銷售價格將略低於

最好的競爭者無面臨成本競爭壓力，積極尋求設備本土

化，對於新的產品線，具競爭力的價格優勢將可成為開拓

市場的有力武器無本機台之應用範圍主要定位在加工複雜

曲面的零組件，從航太科技、動力內燃機零件、醫療器材

與精密模具，應用範圍相當廣泛，其相關應用如下：

1.航太科技加工：渦輪葉片、螺旋槳葉片等

2.動力內燃機零件加工：傳動箱件、汽缸體、閥件或

泵浦組件等

3.醫療器材：人工關節、牙齒、骨骼等

4.精密模具業：汽車板金模具、射出成型模具、橡膠

模、輪胎模、保特瓶模具、鞋模、各類精密模具等

研發成果及衍生效益

1. 主軸溫昇與冷卻系統資料建立 2. 旋轉軸冷卻系統

與水環系統資料建立 3. 整機動靜剛性及主軸靜剛性資料

建立 4. B、C 軸定位精度及重複精度資料建立 上述資

料均有產出測試報告

專案執行重要心得

本次計畫由委員陳政雄教授建議在主軸與旋轉軸進行

熱溫昇的分析，建立公司內部之設計資料，因此委請勤益

科技大學進行不同主軸形式建立資料庫。