高階五軸控制器介紹與案例說明

摘要：本文針對三大商用高階五軸控制器（Fanuc、Siemens、Heidenhain）做一系列功能介紹，首先，針對海德漢TNC640銑車複合控制器介紹，其最大特色在於銑削/車削模式切換與DXF圖型轉換器，再來針對產品線最完整的西門子840D sl進行說明，其先進表面加工、體積空間補償系統等機能為高階機種常用功能；最後再介紹Fanuc 31i-MB5控制器，其刀具中心點控制、傾斜平面命令等機能常用於五軸同動與五面加工案例，期望提供國內五軸加工使用者，對於五軸控制器加工機能有更深入的了解。

Abstract：In this study, high-level commercial controllers, including Fanuc, Siemens and Heidenhain, are presented. First, the featured mill/turning mode switching and DXF graphics converter functions of the Heidenhain TNC640 mill/turning controller are introduced. Second, the advanced surface machining and the volumetric compensation system of the Siemens 840D are explained, which are important features for most high-level machines. Finally, tool center control and work-plane tilt control of the Fanuc 30i-B5 controller are described, which are commonly used in five-plane and five-axis synchronized machining. We expect this paper provide more insights for five-axis machine users.

關鍵詞：電腦數值控制器、五軸工具機、海德漢、西門子、發那科
Keywords：Computer Numerical Controller,Five-Axis Machine Tool, HEIDENHAIN, SIEMENS, FANUC

前言
根據國際控制器大廠德國SIEMENS公司因應未來3~5年Industry 4.0的發展，如圖1所示，所作的工具機控制技術發展規劃，主要分為：（1）智能化機台運作：智能化人機介面、多軸高速動態控制、3D實體防碰撞等多層安全防護機制等機能。（2）多工複合自動化技術：多系統同動加工、自動上下料及工件定位、車/銑/鑽/磨複合加工製程等機能。（3）IT技術整合：分成CCD視覺補正（圖像擷取、樣式辨識及資料轉換），及IT技術整合（製程上、下垂直整合，內建CAD/CAM系統，圖檔匯入即自動參數最佳化設定）等二大機能。整合智能化機台運作、多工複合自動化機能與IT技術，建構次世代Industry 4.0的智能化控制系統，並以智能化機能達成提升單機加工效率與整廠生產力的目標。下面針對目前商用高階五軸控制器機能做說明，並分析各領域應用對應機能。

圖1 德國西門子Industry 4.0 控制技術發展規劃

1.1 高階五軸海德漢控制器（TNC 640）

TNC640為海德漢控制器中最高階的一款，此控制器同時具備銑削和車削複合加工功能，使用者可直接透過NC指令，自由變換銑削作業模式，同時自動切換機台軸配置與組態設定。下面針對TNC640控制器進行高階控制功能介紹：