點(diǎn)擊次數(shù):更新時(shí)間:2018-07-19 11:07:21【打印】
生活中充滿了各式各樣提供便利服務(wù)、娛樂(lè)享受的發(fā)明：手機(jī)、捷運(yùn)、筆記本、電腦、汽車……，這些呈現(xiàn)在消費(fèi)者眼前的精致成品，都是由一道道復(fù)雜的工序所加工組裝而成。其中，在產(chǎn)品的工業(yè)制程里，工具機(jī)具備了相當(dāng)關(guān)鍵的地位，沒(méi)有它就無(wú)法生產(chǎn)設(shè)備與零件，因此獲得了“機(jī)械之母”的稱號(hào)。然而它雖然扮演重要角色、卻鮮為人知。因此在此篇中，我們將揭露工具機(jī)的產(chǎn)業(yè)狀況，了解它為制造業(yè)帶來(lái)的貢獻(xiàn)，并延伸未來(lái)的可見(jiàn)發(fā)展。
事實(shí)上，如果我們要追溯工具機(jī)的發(fā)展歷史，可能要回到幾千年以前，因?yàn)樵趶V泛的定義下，所有非靠人力、用來(lái)加工的工具都可以稱作工具機(jī)。但現(xiàn)在我們介紹的“工具機(jī)”，專指的是運(yùn)用在制造業(yè)上的一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的固定式機(jī)械裝置，可以用來(lái)將金屬或其他材料加工成零件。在工業(yè)制程上的工具機(jī)主要包括金屬切削、金屬成形這兩大范圍，而不同種類的工具機(jī)可以根據(jù)刀具、運(yùn)動(dòng)方式的不同完成不同的指令。金屬切削的功能是將金屬工料除去，包括車床、鉆床、銑床與非傳統(tǒng)加工工具機(jī)等。金屬成形則是將金屬塑造成某一形狀，有壓床、液壓壓床等。
工具機(jī)的發(fā)展除了工業(yè)革命所帶起的產(chǎn)業(yè)需求以外，也在最近一波資訊化革命掀起另一波高潮。事實(shí)上工具機(jī)數(shù)位化的年代甚早，在電腦剛剛出世的一九五零年代，第一臺(tái)數(shù)控工具機(jī)就誕生了，在當(dāng)時(shí)可說(shuō)是非常先進(jìn)的產(chǎn)品。所謂的數(shù)值控制工具機(jī)（CNCMachinesTools）就是在工具機(jī)臺(tái)上搭載具有管理功能的CNC數(shù)控系統(tǒng)（ComputerizedNumericalControlSystem），藉由輸入相關(guān)數(shù)值，經(jīng)電腦運(yùn)算之後下達(dá)指令，讓工具機(jī)進(jìn)行刀具移動(dòng)、刀具更換、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)等動(dòng)作。不過(guò)可惜的是，將電腦運(yùn)用到工具機(jī)臺(tái)上以後，大部分的工具機(jī)研發(fā)都走向工具機(jī)臺(tái)本身的機(jī)械裝置與控制性能，比較少藉由提升軟體技術(shù)來(lái)升級(jí)機(jī)臺(tái)價(jià)值。
到了1990年代，為了應(yīng)付越來(lái)越精密的工業(yè)制程，工具機(jī)的構(gòu)造日益復(fù)雜，五軸工具機(jī)、車銃復(fù)合工具機(jī)相繼出現(xiàn)。一臺(tái)搭載了多種功能的工具機(jī)雖然很方便，卻也因此對(duì)使用者不太友善，工具機(jī)廠商這才驚覺(jué)軟體輔助的重要性，因此又將重心轉(zhuǎn)移至如何應(yīng)用軟體協(xié)助使用者更好操作、并發(fā)揮工具機(jī)的最佳性能，直至現(xiàn)在，大多數(shù)工具機(jī)已經(jīng)搭載了診斷監(jiān)控、安全防護(hù)等功能，現(xiàn)在更在智慧化的風(fēng)潮下走上了另一波風(fēng)起云涌的改造大業(yè)，朝著結(jié)合網(wǎng)絡(luò)、虛實(shí)整合的方向前進(jìn)。
全球工具機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó)前三名分別是中國(guó)大陸、日本與德國(guó)，而臺(tái)灣則名列第七大生產(chǎn)國(guó)，觀之全球趨勢(shì)，我們可以發(fā)現(xiàn)目前工具機(jī)的生產(chǎn)基地已經(jīng)逐漸從歐洲區(qū)轉(zhuǎn)移到亞洲，尤其中國(guó)大陸因?yàn)槠鋬?nèi)需市場(chǎng)龐大，更在近幾年來(lái)突飛猛進(jìn)。
工具機(jī)的上游產(chǎn)業(yè)包括滾珠螺桿、線性滑軌等零件生產(chǎn)，由於工具機(jī)制程復(fù)雜，且所需零件眾多，多半由不同零件廠商協(xié)力鑄造，部分由國(guó)外進(jìn)口、部分由國(guó)內(nèi)業(yè)者自行制造、研發(fā)，零組件再交由加工廠進(jìn)行加工，方式有非常多種，例如車、銑加工、研磨加工、放電加工、齒輪加工與雷射加工等。加工後的組件再交由工具機(jī)廠商進(jìn)行設(shè)計(jì)、整合及組裝，以及完成後的品管測(cè)試與銷售。
臺(tái)灣的工具機(jī)產(chǎn)業(yè)在中部形成完整的產(chǎn)業(yè)聚落，由多家負(fù)責(zé)不同制程的中小企業(yè)組成。早期業(yè)者多半根據(jù)國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行復(fù)制、拆解與改良并自行研發(fā)，以中階品質(zhì)、低價(jià)位主攻東南亞等開(kāi)發(fā)中國(guó)家市場(chǎng)。近幾年技術(shù)累積的程度漸高之後，也透過(guò)產(chǎn)學(xué)合作、策略聯(lián)盟等方式進(jìn)行自主研發(fā)，朝向中高階機(jī)種邁進(jìn)。
工具機(jī)可應(yīng)用於不同領(lǐng)域的機(jī)械制造，如航太、國(guó)防、汽機(jī)車、生醫(yī)、電子等產(chǎn)業(yè)。臺(tái)灣生產(chǎn)的工具機(jī)主要被應(yīng)用於一般零件、3C產(chǎn)業(yè)、汽機(jī)車工業(yè)等，在這些產(chǎn)業(yè)進(jìn)程中發(fā)揮不可或缺的力量。接下來(lái)就以汽車工業(yè)為例，說(shuō)明工具機(jī)對(duì)產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)。
全球有60%～70%的工具機(jī)用於汽車產(chǎn)業(yè)，無(wú)論是整車組裝或是汽車零組件都非常需要先進(jìn)工具機(jī)及其所組成的生產(chǎn)線。工具機(jī)的采購(gòu)?fù)ǔ?huì)占固定資產(chǎn)總投資金額的2/3，因此直接影響到汽車的制造成本。
在汽車的組裝制程里，首先要經(jīng)過(guò)沖床將鋼板壓成車的外殼，這涉及汽車的曲面與線形設(shè)計(jì)，以及模具的沖壓設(shè)計(jì)，再經(jīng)過(guò)焊接、車門車蓋加裝等步驟，接著裝配引擎、傳動(dòng)及防震等系統(tǒng)，最後再加以內(nèi)部裝潢、油壓系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)及車輪等。
上述所說(shuō)的零件、模具、系統(tǒng)等，都是在前段由工具機(jī)加工而成，而後段的裝配流程也有工具機(jī)的參與，可說(shuō)是非常重要的應(yīng)用。除此之外，工具機(jī)也在制程中發(fā)揮了推進(jìn)的力量，例如“鋁輪圈自動(dòng)化系統(tǒng)”，以自動(dòng)化的生產(chǎn)線，每四分鐘即可完成內(nèi)外輪圈的高效率生產(chǎn)，讓汽車由過(guò)去的鐵圈升級(jí)為現(xiàn)今普遍使用的鋁合金輪圈。
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