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技術趨勢
工具機產業技術趨勢與加值應用
2019.04.12∣瀏覽數:1540

工具機產業針對高精度、高加工效率、少量 多樣生產、簡化人力、可靠度及安全性、節 能、縮短產品交期和維修服務等終端用戶需 求,在近期展會都紛紛提出一些新產品或是服 務,2018年11月日本工具機展中也到處可見 「省人化、生產力向上」等標語,本文將會以本次展會中標竿廠商參展的例子,將以產業需 求的趨勢作為分類,以驗證工具機產業的技術 發展方向。
文 ◆ 工研院產科國際所 莊瀅芯

日本工具機展(JIMTOF)概況
日本是工具機第二大生產國,也同時身兼第 四大消費國,具有在工具機產業舉足輕重的地 位,因此每兩年舉辦一次的JIMTOF更是全亞洲 甚至全世界工具機的焦點,自1962年起至今年 已經是第29屆,主辦單位為日本工具機工業協 會,是全亞洲最大的工具機展。

2018年的展覽主題為「接軌未來,技術的大 樹」,整個東京國際展覽中心可分為東西兩館 和會議中心,東館由工具機廠商領軍展示金屬 切削、成型和放電加工等的整機,或是自動化 單元以及相關輔助工具如CAD/CAM等軟體廠 商。西館則是以零組件為中心,展示主軸、刀 具、分度盤、量測儀器和齒輪專用機及磨床砂輪等。

針對量產需求-工具機追求更高效率
AMADA 控制雷射源分布提高雷射切割加工效率
AMADA是日本雷射切割機大廠,這次展覽的 主軸是雷射切割機和板金折彎自動化單元,其 中最吸睛的機台是號稱能針對不同板材厚度或 工法,自動調整不同雷射模式的ENSIS AJ,透 過圖1所示的九種雷射能量模式去適應各種加工 需求,例如9kW雷射應用於SUS304 12 mm的 板材切割及鑽孔時,相較舊型機台4kW雷射加 工之效率可以提升七成以上,並且在能耗上, 和舊型機台相去不遠,最高的板材厚度可達25 mm,在加工過程中不再需要根據不同板材而變 換變焦鏡,而是透過變換噴嘴,同時,搭配特 殊的水霧冷卻系統WACS,在厚板加工時噴灑 帶有防鏽液的水霧,幫助厚板冷卻,消除熱影 響,使零件間距可以縮小,達到材料的節約, 對於單一機台加工效率和加工前置作業的人力 簡化,都有明顯的優勢。

切削工具機縮短非加工時間以提升生產效率
以立式加工中心為例,全球有超過兩百多個 品牌,而產品規格表通常看起來幾乎相同,造 成生產效率差異的關鍵因素大致上有非切削時 的快移速率、更換刀具的時間、還有金屬移除 率等等。目前金屬切削工具機針對所短非加工 時間的策略來說,從主軸著手,提高加減速度與縮短反應時間佔大部分,快速移動則是靠著 傳動裝置的改良及運動控制的精進,而換刀速 度則由追求速度轉變成依據刀具特性(長度、重 量)而適時調整。

利用刀具輔助工具機提升加工效率及減少損耗
在製造業已經購入工具機的狀況下,針對不 同訂單的需求,最快提升加工效率的方法就是 採用高材料移除率的刀具,本次JIMTOF看到相 當多的刀具廠商針對不同材料特性的加工需求 推出新的產品,像是針對一般金屬切削加工、 難切削材及硬脆材加工等需求外,如何延長刀 具壽命也是工具機業者和刀具製造業者共同的 課題,畢竟刀具是相當昂貴的耗材,對於製造 業的成本考量自然是重要的一環。

瑞典刀具大廠SANDVIK展出在IMTS產品創 新獎得獎的Silent Tools,將被動機器阻尼加在 長距離車、銑和鏜孔的刀柄中,減少振動有助 於提升加工表面質量和加工效率,三菱綜合材 料也針對航太產業的五軸工具機面臨鈦鋁合金 重切削、複合材料(CFRP)、超耐熱合金等需 求展出相關的刀具產品,另外在本次展會之刀 具熱處理相關設備展區在本次展會也有相當多 的人潮,顯現出延長刀具壽命以節約成本的需求。
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