｜多軸工具機精度檢測與補償

摘要：歐洲工具機產業吹起一股數位設計工具機（Digital machine）風潮，嘗試大幅度縮減工具機製程的時程與成本。然而，不論如何縮減設計、製造、組裝的時程，精度檢測仍舊是不可避免的鑑定門檻，甚至，在走向數位設計的趨勢底下，精度檢測成了品質把關的關鍵技術。

精密機械研究發展中心一直致力於工具機檢測，三年前開始投入五軸工具機檢測領域，至今，已發展出一套完整的檢驗流程與合理的補償程序。多軸工具機並非三軸加裝旋轉軸就可以賣的商品，但也不是多麼高深無法理解的技術，本文將針對五軸工具機檢測技術進行整體說明。

Abstract: Metal bipolar plates have low cost and high mechanical strength properties. Because the PEMFC works at a high temperature and sulfuric acid environment, the metal plate encounters corrosion issues. The metal plates can be protected from corrosion by laser carbon film cladding.

關鍵詞：幾何精度檢測、誤差檢測、誤差補償

五軸工具機ISO標準誤差定義
五軸工具機，顧名思義就是在一台工作機台上包含了五個軸向運動，也就是在原有的三個直線軸之外，再疊加兩個旋轉軸。依照ISO規範定義，沿著X軸方向旋轉的旋轉軸稱為A軸、沿著Y軸方向的旋轉軸稱為B軸、沿著Z軸方向的旋轉軸稱為C軸，並且隨著旋轉軸架設位置的不同，可以概略分成搖籃型(table-table）、分離型(head-table）以及擺頭型(head-head）。若是要更加詳細分解類型，包括立、臥式；正交與非正交式；龍門….等，五軸工具機台是可以細分到上百總類型，但是不管是哪一種類型，基本的幾何誤差項目是不會因為組合類型的不同而產生不同的定義。

由於空間幾何是由三個相互垂直的方向所組成，因此在直線軸或是旋轉軸軸線的幾何誤差都含有三個方向的直度及角度誤差，且在直線軸與旋轉軸疊加過程中所定義軸位置的正確性也都影響著機台運動的精確性，量測補償程序得依循特殊流程，補償過程中才不至於受到其他誤差項的影響。

工具機所有誤差來源中，靜態誤差佔有70%，而幾何誤差是靜態誤差當中相當重要的一個因素。幾何誤差可分為以下兩類，其一為位置誤差(Location error），表示不隨元件移動而改變的誤差；另一類為元件誤差(Component error），表示隨著元件位置不同而有所不同的誤差。位置誤差於各部件組裝完成時即確定，元件誤差則表現運動元件之全行程誤差狀態。

運動個體包括線性運動單元與旋轉運動單元兩種。三個線性運動單元組成的座標系統中，存在三項位置誤差，及每一個單獨線性運動單元有六項三個一共十八項的元件誤差。每一個旋轉運動單元在已存在的三軸座標系統中，存在四項位置誤差以及六項元件誤差。因此，一個由三個線性配合兩個旋轉運動單元的五軸系統便存在著四十一項幾何誤差。

ISO230草案對於誤差的命名，位置誤差部分，由左至右，第一個英文字母表示誤差存在的方向，第二個為數字零，第三個英文字母為量測時運動的軸向。元件誤差部分，由左至右，第一個英文字母為Ｅ，第二個英文字母表示誤差存在的方向，第三個英文字母為量測時運動的軸向。在ISO230-1當中定義了關於線性運動單元的誤差項目。以下單元誤差部分以Ｘ軸為例說明。