回顾世界各国自去(2015)年起已陆续推出与工业4.0相关政策，直到10月欧洲工具机展(EMO)期间，更可见到工具机大厂具体落实的成果。以「That's build the future」未来制造为主题，预测工具机产业将面临的两大挑战，包括：加(Additive manufacture ,AM)/减法复合制造，以及钛合金、复合材料等创新材料加工领域。同时诉求高效率生产，导入感测器、软体应用，促成多款智慧化控制器、螺杆等核心零组件倾巢而出；就连以往长期被忽略的刀塔、刀(把)具等零配件，也因为同时与工件、主轴接触，而成为在CPS架构里大数据分析的关键。

若从应用的角度来观察工具机开发趋势，其已非常符合「目标导向」设计需求，包括针对加工材料，需考量机械刚性设计；或针对加工路径，考量驱动能力。精密机械研发中心(PMC)工程师吴仲伟表示，现今开发工具机花费的成本(cost)已不再仅直接对应于性能(performance)，而是要求更高阶层的效率(efficiency)；进而以加工为最主要考量，驱使最新的刀具应用、工法，达到最有效、低成本的生产加工应用。

尤其是在创新材料加工趋势出现后，刀具的使用参数、加工产生的切削力，已直接左右了机台规格。例如在航太业大量使用的钛合金加工，便以摆线铣削(Trochoidal milling)大量移除材料的效果最佳；并搭配线性马达和相对轻量化的传动元件设计，得到较佳动态特性。

图1 : 可针对量产型目标工件及材料​​加工特性开发机台。

吴仲伟指出，虽然目前多轴、复合化工具机在欧洲已相当成熟，不算是全新的亮点技术。所具备多面、同动加工能力，可针对量产型目标工件及材料​​加工特性开发机台；还能让加工使用者更清楚对应须选购的机器款式？提供弹性制造更宽广的应用空间，对应不同工序。其中，工具机制造厂除了透过感测器辅助，做为监控用途外，还能分析加工时的讯号并发展演算法，用于改善加工切削参数，在每批量加工结束后提供改善数据，呼应工业4.0发展方向。

刀具商KOMET也在展场内以工业4.0展示墙说明该公司产品加入了各式App应用，包括：断刀检测、刀具磨耗检测等，再搭配加速规、扭力、电流等感测器，可用来侦测切削振动值，做为后续最佳化切削参数的参考。

车铣复合加工应用扩大高规刀具需求

此外，为因应现今客户要求传统以铣削为主的五轴工具机，再将车、磨削功能进一步整合，让车铣复合系统的刀把除了铣削，还必须肩负车削功能。在今年EMO展出的刀把系统已有很大比例配备HSK-T规格使用，”T”字代表车削Turning，在键槽的精度公差比HSK-A更严苛，使得车刀刀尖能确保与主轴同心，提升复合加工精度；另有CAPTO、KM等车铣复合刀把规格展示，若是采用BT刀把系统，还应加装如Brother的plunger lock锁固机构，以确保刀具指向正确及强化刚性。

精机中心经理沈建华进一步指出，据他观察去年EMO展出的工具机产品以多轴复合机种居多，除了提升效率、精度外，最常被忽略的是能省下空间及刀具成本。惟若铣车复合加工机未装刀把，恐让切削液或切屑进入主轴，缩短使用寿命；加了刀把则要防干涉，限制了车刀至主轴中心的车削行程范围。

为了因应一般主轴及刀把系统上实施重车削时，将难以承受产生的径向力，Breton的ULTRIX 1000 RT五轴车铣复合加工机系列便在主轴头上附挂车削刀把介面，除了可允许较广泛的车削条件，也增加了加工空间的可能性。沈建华说：「因为在机台侧挂了车削头，使得旋转轴不在整个摇摆轴的中心，能具备更大的外圆车削范围。」

若搭配的两轴头模组属于head to head型式，刀把搭配圆鼻/面铣刀的差异性不大，比起table to table、table to head型式更容易控制主轴头精度。然而大部份两轴头都采双耳式分45°配置，较占用空间，使深槽加工易受限。去年还首度看到采30°配置设计，体积相对较小，可用来深槽加工，扩大加工范围。

值得一提的是，还有工具机制造厂选择在卧式车床的动力刀塔＋刀座上，配置+/-110°摇摆刀把，将比起整颗摇摆头的成本更低。沈建华建议：「目前动力刀塔规格可分为VDI、BMT两类，若将刀塔＋刀座配置将更容易在高速下控制精度。但台湾刀塔厂较少投入开发刀座，导致难以控制定位、重覆精度，此是未来业者可投入提升的方向。

图2 : 台湾刀塔厂应投入开发刀座，以加强控制定位、重覆精度，促进工具机产业升级。 (图片来源：i.ytimg.com/)