放眼這波疫情過(guò)後，各國(guó)製造業(yè)開(kāi)始重組供應(yīng)鏈布局，除了有部份金屬切削加工產(chǎn)業(yè)仍持續(xù)強(qiáng)化稼動(dòng)率管理、自動(dòng)化生產(chǎn)，也有業(yè)者看好航太、綠能等新興領(lǐng)域，開(kāi)始逐步累積專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以改良自主開(kāi)發(fā)機(jī)種；或引進(jìn)國(guó)外高階磨削設(shè)備、刀具，協(xié)助客戶(hù)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

隨著近幾個(gè)月來(lái)國(guó)內(nèi)外疫情逐漸趨緩，根據(jù)經(jīng)濟(jì)部投審會(huì)最新統(tǒng)計(jì)2020年1-4月核準(zhǔn)僑外投資件數(shù)為1,220件，較上年同期增加8.93%；投（增）資金額計(jì)美金29億6,754萬(wàn)6,000元，較上年同期增加近5成（48.68%）。其中較大規(guī)模的指標(biāo)投資案，便是丹麥商O(píng)RSTED WIND POWER TW HOLDING A/S為落實(shí)2018年通過(guò)風(fēng)場(chǎng)電網(wǎng)分配遴選後的建設(shè)階段，增資大彰化東南、大彰化西南離岸風(fēng)力發(fā)電公司共計(jì)新臺(tái)幣約248億元，預(yù)計(jì)明年併網(wǎng)；接下來(lái)直到2025年風(fēng)場(chǎng)投資都已敲定，將是未來(lái)穩(wěn)定投資動(dòng)能。

加上中美下一波貿(mào)易戰(zhàn)火又將來(lái)襲，包含半導(dǎo)體、軍工航太、綠能科技、醫(yī)療民生等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)即將成為各國(guó)製造業(yè)重組在地供應(yīng)鏈，籌組國(guó)家隊(duì)目標(biāo)，值得臺(tái)灣上下游金屬切削加工業(yè)、刀具、工具機(jī)等廠商提早掌握關(guān)鍵布局。

喬崴進(jìn)切入航太複材　藉目標(biāo)導(dǎo)向開(kāi)發(fā)工具機(jī)

喬崴進(jìn)身為金屬切削工具機(jī)大廠，自2000年成立以來(lái)，不僅善用從龍門(mén)型機(jī)種的A/C主軸頭起家的優(yōu)勢(shì)，陸續(xù)開(kāi)發(fā)重切削、連續(xù)性多面體、高速，以及多軸、複合加工機(jī)種。

為了協(xié)助客戶(hù)改善加工時(shí)出現(xiàn)切削顫振現(xiàn)象，還要求在每部機(jī)臺(tái)出廠前先經(jīng)過(guò)重切削測(cè)試，倘若切削不良致無(wú)法通過(guò)者，將利用衝擊槌及量檢測(cè)儀器來(lái)檢測(cè)振動(dòng)行為、頻率；並透過(guò)機(jī)電整合控制反饋馬達(dá)資訊，搭配測(cè)得振動(dòng)頻譜的結(jié)果、對(duì)應(yīng)刀痕來(lái)提升切削性能；進(jìn)而結(jié)合數(shù)據(jù)分析、切削理論來(lái)改善機(jī)臺(tái)結(jié)構(gòu)。

由於模具業(yè)向來(lái)是喬崴進(jìn)看重的消費(fèi)市場(chǎng)之一，不僅能藉此解決加工流程中掉刀、低頻振動(dòng)、兩軸不匹配等因素所造成表面紋路，甚至還可定義加工應(yīng)用的切削條件與功能，再利用切削穩(wěn)態(tài)圖驗(yàn)證機(jī)臺(tái)性能；透過(guò)電腦輔助工程的有限元素分析、拓樸結(jié)構(gòu)模態(tài)分析和機(jī)電技術(shù)最佳化設(shè)計(jì)等方法，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)導(dǎo)向的機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)。

分別切入：600~1500Nm、50噸工作臺(tái)載重的超重型加工、6m~12m 3D 切削進(jìn)給速度的精密&高速模具加工，以及最新加入20m/min以上切削進(jìn)給速度的鋁合金及複合材料加工應(yīng)用領(lǐng)域，還與漢翔公司合作開(kāi)發(fā)疊層複合材料/超音波蜂巢加工專(zhuān)用機(jī)與解決方案，與中興大學(xué)在結(jié)構(gòu)、切削數(shù)據(jù)分析上合作。

自2013年開(kāi)始，喬崴進(jìn)便親赴美國(guó)波音公司參訪(fǎng)，瞭解航太產(chǎn)業(yè)的材料應(yīng)用趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)次世代商用客機(jī)進(jìn)入換機(jī)潮之後，更強(qiáng)調(diào)輕量化以提高燃油效率，導(dǎo)致近幾年來(lái)航太結(jié)構(gòu)件採(cǎi)用難切削材料比例上升，已由原本約70%比例鋁合金轉(zhuǎn)型，改為質(zhì)輕、高強(qiáng)度、昂貴的碳纖複合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic ,CFRP）取代，比例已超過(guò)50%，工具機(jī)廠商也無(wú)法像過(guò)去僅單純移除大量鋁合金材料。

圖1 : 進(jìn)入換機(jī)潮之後的次世代商用客機(jī)，在近幾年來(lái)航太結(jié)構(gòu)件已由原本約70%比例鋁合金轉(zhuǎn)型，改為碳纖複合材料比例已超過(guò)50% （source:www.scielo.br/）

目前須面對(duì)的航太複合材料包含蜂巢結(jié)構(gòu)及疊層複合材料，皆利用模具烘烤成型之後，再經(jīng)過(guò)局部裁切、去毛邊、鑽孔等製程。其中先將碳纖維＋樹(shù)脂材質(zhì)層層疊貼之後，在中間安排蜂巢結(jié)構(gòu)以提高複合材料成形的抗壓強(qiáng)度，形成預(yù)浸布；再經(jīng)模具與壓力釜烘烤樣品成形；針對(duì)成品進(jìn)行局部裁切、鑽孔、尋邊（去毛邊）加工，最後才是完成塗裝美工。

惟若進(jìn)一步分析現(xiàn)今常用於鑽孔及側(cè)邊銑削疊層複合材料常見(jiàn)問(wèn)題，皆須結(jié)合高速旋轉(zhuǎn)主軸選用刀具、切削策略，更像是磨斷材料，才能克服因切削不良，容易發(fā)生脫層與毛邊現(xiàn)象、縮短刀具壽命；尺寸、位置的切削精度不佳，無(wú)法通過(guò)品質(zhì)管控；或是樹(shù)脂受到過(guò)熱融化，產(chǎn)生大量粉塵等問(wèn)題。

喬崴進(jìn)指出，基於現(xiàn)今航太加工製程常要求鑽削CFRP孔洞表面粗糙度Ra<4.8μm、孔尺寸Cp<1.6；脫層範(fàn)圍<邊緣起算1mm，無(wú)單獨(dú)碎裂片。所以在鑽孔時(shí)選刀很重要，建議客戶(hù)應(yīng)使用更大負(fù)/正角的槽型刀具、減少每轉(zhuǎn)進(jìn)給，以解決分層、剝落等問(wèn)題；更鋒利的槽型刀具、減少每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，來(lái)避免造成未切削纖維；還要降低切削速度，以防未切削樹(shù)脂過(guò)熱融化、縮短刀具壽命。

還能在刀具加上鑽石/PCD鍍層，可延長(zhǎng)2~3倍壽命，避免刀具磨損後的鑽孔品質(zhì)會(huì)越來(lái)越差，所以通常會(huì)藉觀察孔位品質(zhì)來(lái)決定換刀與否；或者利用刀具前緣的傾角及材質(zhì)，來(lái)改善孔洞品質(zhì)。

接下來(lái)還要導(dǎo)入其他「鑽削策略方案（Orbital Drilling）」，係指透過(guò)刀具以螺旋方式鑽孔的工法之一，共由主軸、軌道旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給3種運(yùn)動(dòng)方式組合而成。好處是因?yàn)榈毒咝§犊讖蕉行判?，?dāng)複材與金屬表面緊密貼合時(shí)，同把刀可用於多種孔徑加工，減少刀具庫(kù)存；且在切削過(guò)程裡的發(fā)熱量及軸向推力需求小，得以在複材鑽孔時(shí)，大幅減輕切削毛邊或脫層等現(xiàn)象；非滿(mǎn)刀切削，使之切削溫升小，減少樹(shù)脂熔化風(fēng)險(xiǎn)、有效冷卻切削刀尖點(diǎn)，可依不同材料層調(diào)整進(jìn)給速度。

端銑時(shí)則常因?yàn)檠}材半成品的邊緣不平整，所以須要進(jìn)行尋（修）邊作業(yè)，經(jīng)常使用側(cè)銑和槽銑工法，而容易遇到2種破壞模式：上下層複材脫層現(xiàn)象、纖維被刀具拉出。所以建議應(yīng)採(cǎi)取端銑策略的刀具方案有：雙螺旋銑刀，在切削過(guò)程中，將上下層向內(nèi)壓縮，避免脫層現(xiàn)象；低螺旋銑刀，適用於槽銑與側(cè)銑精加工，加工平穩(wěn)又振動(dòng)量??；蜂窩銑刀，專(zhuān)用於切削碳纖，切屑小易排除，適用槽銑；多刃銑刀，利用鯊魚(yú)齒的設(shè)計(jì)讓切削力分散，提供最佳表面粗糙度，適用槽銑；球頭銑刀，適用於CFPR/Al、CFPR/Ti等多材質(zhì)結(jié)構(gòu)。

且由於在複材成形之後，容易造成翹曲問(wèn)題，使得工件形狀、位置與原始圖面有偏差，客戶(hù)可能將鑽孔位置和深度列為驗(yàn)收的主要項(xiàng)目。喬崴進(jìn)現(xiàn)也在機(jī)臺(tái)上安裝無(wú)線(xiàn)雷射測(cè)距儀，在鑽孔前先利用雷射位移計(jì)確認(rèn)距離，並在控制器內(nèi)補(bǔ)償過(guò)後再鑽孔。以及考量切削過(guò)熱容易造成樹(shù)脂熔化，就必須搭配使用多刃刀或蜂窩式刀刃，降低每刃進(jìn)給的切削工法；使用冷風(fēng)槍直接降低切削點(diǎn)溫度，而不必減少切削效率。

至於蜂巢加工解決方案，係考量蜂巢結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度其實(shí)相當(dāng)差，喬崴進(jìn)經(jīng)過(guò)多方考察及產(chǎn)學(xué)合作後，終於決定採(cǎi)用於刀具前端產(chǎn)生高頻震動(dòng)的超音波刀把來(lái)解決切削問(wèn)題，現(xiàn)正積極評(píng)估切削力、刀具磨損、激盪振幅、切深進(jìn)給特性等最佳方案，研發(fā)相關(guān)模組。

圖2 : 現(xiàn)今常用於鑽孔及側(cè)邊銑削疊層複合材料常見(jiàn)問(wèn)題，皆須結(jié)合選用刀具、切削策略，更像是磨斷材料，才能克服因切削不良導(dǎo)致的問(wèn)題。（source: d2n4wb9orp1vta.cloudfront.net）

喬崴進(jìn)強(qiáng)調(diào)，由於超音波加工通常包含刀片鋸切、搪刀銑切2種模式，所以刀具成本比起一般切削刀具更高，刀具壽命也是很?chē)?yán)重課題，必須經(jīng)由電子顯微鏡觀察刀具在不同切削條件、振動(dòng)頻率情況下的磨損程度來(lái)判斷使用狀況。同時(shí)考量切削力雖小至10N~40N，卻與切削角度、進(jìn)給速度密切相關(guān)；切削振幅與進(jìn)給效率關(guān)係密切，主要取決於切削功率。

以及因?yàn)槌舨庸?cǎi)取刀片切削為主，於五軸同動(dòng)加工前用雷射定位角度也很重要，目前喬崴進(jìn)也藉智慧刀具角度自動(dòng)量測(cè)補(bǔ)正機(jī)制，先利用雷射遮蔽率來(lái)確認(rèn)三角刀片的刀角方向，再經(jīng)實(shí)機(jī)測(cè)試來(lái)快速、反覆驗(yàn)證刀角定位方向的正確性。

朋吉從齒輪刀具起家　持續(xù)完善磨削工藝

此外，面對(duì)現(xiàn)今反全球化浪潮下，綠能科技的風(fēng)力電機(jī)既是臺(tái)灣克服五缺困境，吸引臺(tái)商回流與外商投資的重要目標(biāo)，電動(dòng)車(chē)則可符合國(guó)際節(jié)能減排趨勢(shì)，還是工具機(jī)產(chǎn)業(yè)下一波轉(zhuǎn)型升級(jí)的指標(biāo)，而兩者共通處便在於皆須經(jīng)過(guò)高精密齒輪加工，品質(zhì)更是關(guān)乎產(chǎn)品效能的關(guān)鍵。

朋吉實(shí)業(yè)公司雖然自2009年成立，卻專(zhuān)精於齒輪領(lǐng)域逾20年，而擁有深厚的齒輪加工及刀具設(shè)計(jì)能力、實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)。藉此既讓客戶(hù)提高生產(chǎn)品質(zhì)，達(dá)到高精度要求；更透過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)最佳設(shè)計(jì)與規(guī)劃，達(dá)到提升效能、提高競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)。

近年來(lái)隨著終端製造業(yè)朝向高精化發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越明顯，搭配引進(jìn)歐日系尖端技術(shù)與設(shè)備，為客戶(hù)量身打造涵括從小模數(shù)的HD/RV減速機(jī)、中模數(shù)汽機(jī)車(chē)零組件到大模數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)等齒輪加工的最佳解決方案，以協(xié)助終端製造業(yè)客戶(hù)從零開(kāi)始投資齒輪加工，促產(chǎn)品成功升級(jí)，符合高品質(zhì)要求，較不受一時(shí)景氣循環(huán)影響。自2016年3月開(kāi)始代理德國(guó)齒輪加工機(jī)品牌LIEBHERR，包含滾齒機(jī)、鉋齒機(jī)、磨床、Skiving等產(chǎn)品，這兩年來(lái)更創(chuàng)下在臺(tái)灣地區(qū)空前銷(xiāo)售記錄。

朋吉實(shí)業(yè)進(jìn)一步表示，由於該公司從創(chuàng)立以來(lái)便堅(jiān)持售後服務(wù)、技術(shù)導(dǎo)向，所以自行培養(yǎng)多位工程師，掌握齒輪刀具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、配售能力；並接受原廠培訓(xùn)，可自主完成交機(jī)、排除障礙等業(yè)務(wù)。即使今年上半年各國(guó)遭遇新冠肺炎疫情干擾，仍順利完成臺(tái)灣所有交機(jī)、驗(yàn)收業(yè)務(wù)，不必?fù)?dān)心國(guó)外技師或物流延遲通關(guān)等問(wèn)題。

舉現(xiàn)今熱門(mén)的Skiving解決方案為例，有別於傳統(tǒng)加工齒輪內(nèi)齒須採(cǎi)用插齒或拉齒機(jī)，既耗時(shí)又難以控制精度。現(xiàn)在引進(jìn)LIEBHERR Skiving3旋風(fēng)加工機(jī)，搭配英國(guó)Dathan滾插刀，提供客戶(hù)有效整合機(jī)臺(tái)、刀具、磨銳與加工knowhow，讓使用者可以快速獲得加工參數(shù)，並搭配最適合刀具，不僅能讓刀具壽命最佳化，大幅節(jié)省成本；且加工更快速順暢，提升營(yíng)運(yùn)效能。

進(jìn)一步分析選用Skiving或插齒（Shaping）製程的關(guān)鍵，取決於工件的幾何/外觀，以及量產(chǎn)和精度要求。LIEBHERR應(yīng)用技術(shù)部門(mén)認(rèn)為，Skiving主要有兩項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：比插齒速度約快3倍，適合大量生產(chǎn)；產(chǎn)品表面及節(jié)距品質(zhì)也獲得顯著提升，得到較佳表面粗糙度，在插齒後節(jié)距更為平均，刀具品質(zhì)成為關(guān)鍵要素。朋吉實(shí)業(yè)也會(huì)提供高CP值的刀具設(shè)計(jì)知識(shí)，並讓客戶(hù)依不同機(jī)臺(tái)上網(wǎng)選型，不必等到購(gòu)入設(shè)備之後，才開(kāi)始測(cè)試設(shè)備商提供的刀具參數(shù)建議，恐影響刀具壽命，估計(jì)未來(lái)會(huì)有更多種類(lèi)工件能適用於Skiving或Hard Skiving硬切削製程。

圖3 : 選用Skiving或插齒製程的關(guān)鍵，取決於工件的幾何/外觀，以及量產(chǎn)和精度要求。（source:朋吉實(shí)業(yè)）

反之，若客戶(hù)更重視導(dǎo)程精度，則插齒製程又比Skiving適合加工少量，或更複雜設(shè)計(jì)的個(gè)案。因其刀具錯(cuò)誤（tool errors）不影響可實(shí)現(xiàn)的精度，加上插齒刀具價(jià)格較低，在多功能使用時(shí)更具有彈性，透過(guò)些微調(diào)整工件設(shè)計(jì)，終將改變客戶(hù)選擇正確合適的加工技術(shù)。

在綠能科技相關(guān)的電動(dòng)車(chē)、風(fēng)力電機(jī)等產(chǎn)業(yè)興起之後，由於中大模數(shù)齒輪的汽車(chē)和重工業(yè)所需模數(shù)越大的滾齒刀較難製作又昂貴，倘若異常磨損或切削將造成極大損失，使得刀具耐用度成為關(guān)鍵要素。朋吉實(shí)業(yè)除了一體式滾齒刀之外，還另外提供兩項(xiàng)選擇方案：義大利FUBRI重切削滾齒刀（Heavy duty Hob）、德國(guó)FETTE捨棄式滾齒刀（Indexable carbide inserts Hob）。

值得一提的是，由於LIEBHERR在Ethernet問(wèn)世後不久，便可讓旗下所有量測(cè)、加工機(jī)或小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、機(jī)器人、AGV等自動(dòng)化設(shè)備互相連線(xiàn)拋接資料修正，並將資訊回饋德國(guó)原廠，實(shí)現(xiàn)目前工業(yè)4.0可視化要求?，F(xiàn)在還能透過(guò)朋吉實(shí)業(yè)，提供從刀具、機(jī)臺(tái)等一路到加工流程設(shè)計(jì)的全方位服務(wù)，包含為了簡(jiǎn)化流程，減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，已可清楚且容易取得送達(dá)工作區(qū)的刀具本身詳細(xì)資訊與狀態(tài)。

圖4 : 在Ethernet問(wèn)世後不久，LIEBHERR便可讓旗下所有量測(cè)、加工機(jī)或小型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、機(jī)器人、AGV等自動(dòng)化設(shè)備互相連線(xiàn)拋接資料修正，實(shí)現(xiàn)目前工業(yè)4.0可視化要求。（source:media.licdn.com）

再經(jīng)由刀具整合控制系統(tǒng)，利用量測(cè)探針進(jìn)入機(jī)臺(tái)，即可以自動(dòng)記錄Skiving刀具高度和外徑，在每次刀具置換後全面得知重磨情形，使得原本須耗時(shí)費(fèi)力人工量測(cè)的數(shù)值，已可更快速且準(zhǔn)確得知結(jié)果。

朋吉實(shí)業(yè)近年來(lái)也成立達(dá)勝智能自動(dòng)科技公司，利用LIEBHERR在自動(dòng)化領(lǐng)域累積多年的成功案例，搭配視覺(jué)存取、自動(dòng)化托盤(pán)庫(kù)處理、工業(yè)機(jī)器人、傳輸及機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，並導(dǎo)入模組化概念，為客戶(hù)整合全方位自動(dòng)化及智能化產(chǎn)線(xiàn)規(guī)劃，可協(xié)助更多臺(tái)灣企業(yè)建立與國(guó)際同步的智慧工廠。等到未來(lái)長(zhǎng)期銷(xiāo)售一段時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)，甚至能掌握何時(shí)該磨銳每把客製化刀具，並將累積的加工數(shù)據(jù)用於分析，滿(mǎn)足各種難切削材料需求，延長(zhǎng)刀具壽命。

**刊頭圖（source:1.bp.blogspot.com/）