智慧化伺服鍛造成形技術應用

摘要：面對科技日新月異，帶動製造技術發展迅速，對於其製品品質及精度要求也越來越高，因伺服成形設備本身具有可調控成形運動曲線及加工速度的優勢，可因應不同產品及成形工法提供適當製程條件，相較於傳統的成形設備，能有效提高模具壽命、提升製品精度、改善生產效率以及減少製造成本等效益，因此全球製造大廠都積極開發及導入應用，本文將針對伺服鍛機之伺服鍛造成形製程技術優勢及其應用進行介紹。
Abstract：Facing the rapid development of science and technology, which drives the rapid development of manufacturing technology. The requirements for the quality and precision of its products are also getting higher and higher. Servo presses has the advantages of the flexibility of setting the stroke curve and processing speed to achieve the needs of diversification of forming. Compared with traditional forming equipment, it can effectively improve mold life, product precision, production efficiency and reduce manufacturing costs. This article will introduce the technical advantages and applications of the servo forging process.

關鍵詞：運動曲線、伺服鍛機、鍛造
Keywords：Motion curve, Servo press, Forging

前言
隨著科技日新月異，各國對於其相關產業的製造技術能量發展非常迅速，相對的，對於其相關的製品品質及精度要求也越來越高。在金屬成形領域中，雖然依目前的鍛造技術可透過模具及裝置設計，以及相關工法來獲得高尺寸精度要求之製品，但在表面粗糙度的要求方面，單靠既有潤滑方法難以取得較佳的成果，而這問題對於業者也很困擾，得再多一道工序與模具來改善表面品質。
面對技術提升、產品品質要求提高與衍生生產效率提高等需求，其先進國家亦朝向智動化設備發展方向開發出伺服鍛機，其具有可彈性化參數調控滑塊作動的成形運動曲線以及成形速度之功能，如圖1所示，進而因應不同特徵產品及成形工法提供較佳的製程條件，如圖2所示，藉此取得高品質製品、低成形負荷、高模具壽命以及高生產效率等優勢，因此歐、美、日等產學研各單位都積極應用伺服成形設備，並藉此開發新的技術及成形工法來提升本身的技術能量，進而對於全球有較佳的競爭優勢。

圖1 參數化調控滑塊成形曲線與成形速度

(a)                                                           (b)

(c)                                                             (d)

圖2 不同製品外型與伺服成形曲線選用 (a)低速持壓成形曲線 (b)模內加熱成形曲線 (c)脈衝成形曲線
(d)引伸成形曲線

業界為因應未來電動車的趨勢，日本的指標大廠Syvec與Amino及Kohtaki Precision Machine共同開發了伺服成形設備，透過其設備結合冷板鍛製程工法，用來生產製造高精度車用的擺線齒輪製品，而且其擺線齒輪製品的齒面粗糙度可達到Ra 1.6 μm以下之高精度條件，後續對於齒面可以不需要再藉由機械加工，即可直接投入使用。而像工業大國德國的德西福格企業，透過使用伺服成形設備來獲得高精度的汽車傳動軸，其成形後的功能面將不需再做加工即可導入使用。
在學界部分，為探討不同的運動曲線帶來的成形優勢，許多研究單位都積極投入相關研究，像是Matsumoto 等人[1]等人透過伺服脈衝成形運動曲線針對鋁合金材料進行擠製成形，其研究結果發現透過脈衝成形因負壓效果使得潤滑劑可以回流產生重潤滑效果，以此提升表面品質，並發現其尺寸精度要比一般傳統鍛造製程要來的好。而 Maeno等人 [2]也以脈衝成形曲線對不銹鋼板材做沖鍛試驗，也發現因重潤滑效果使得產品的尺寸精度及表面粗糙度都有不錯的狀態呈現。另Maeno等人[3]額外探討不同脈衝曲線配合適當的潤滑劑來成形低碳鋼圓杯，即可有效降低表面的摩擦狀況，用以提升表面品質。