 隨著科技的進步，無論對一般的消費性產品、實驗或生產用的儀器與設備，其中
的光學、電子或機械元件之製造精度均需不斷的提高，以提昇產品的性能。而在步入
二十一世紀之際，高、超精度元件的應用範疇愈趨廣泛，使得具製造奈米
（nanometer, 10-6 mm）級精度之元件的加工技術，或將成為產業競爭的有力利器及國
家製造能力的重要指標。因此，發展一種可配合國內產業的特質，以及由目前的技術
能力可快速導入的奈米加工技術，應是值得研究的課題。 本研究室研究方向便在發
展一套低成本，可應用於高、超精密加工的拋光方法以及相關設備。
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 超精密拋光技術 |
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本技術乃採用形狀誤差補償之策略來獲得高精度之工件。如下圖所示，經前道加工後，工件表面的形狀（profile）與所希望獲得的形狀間存在形狀誤差（form error）（如斜線部分）；而所謂的形狀誤差補償即是透過一加工過程將該誤差移除。假若該誤差能被精確的移除，工件之形狀精度便得以明顯的提昇。 |
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以拋光法進行形狀誤差補償具有以下三個優點。其一，該加工系統僅需X-Y軸的定位系統，而無須精密的Z軸定位系統；而由此衍生的加工特色與優點是：該加工系統獲致的工件精度可遠高於加工系統本身的精度。其二，拋光加工時，工件與軟性刀具之間的相對振動絕大部分由刀具吸收，並不會直接造成形狀誤差；因此，加工機本身無須極高的結構剛性，且加工環境無須特殊的隔振設備。其三，由於該加工系統無須精密的Z軸定位系統與結構剛性，以及無須特殊的隔振加工環境，因此，其設備成本低廉。 |
然而，為了能精確地實現形狀誤差補償，其拋光系統需克服以下兩個問題。第一，所採用之拋光方法必須能控制其加工行為的隨機性本質，以提高加工率的重現性，否則將難以達成精確移除誤差尺寸的目標。第二，所採行的拋光方法必須能夠移除任意之誤差量分布的形狀誤差；此乃因工件上不同位置所需移除之誤差量可以為任意的分布。 |
基於此，本技術將採用精密加工實驗室所研發之液動壓拋光法作為加工之方法，其拋光系統如下圖所示。該系統包括一半圓形之軟性刀具，以及一浸泡於磨漿之工件。當加工時，刀具以高速旋轉並以一定之負荷壓住工件。由於彈液動壓效應，刀具會以非接觸或半接觸的方式浮起於工件之上，並促使磨漿以層流（laminar flow）的方式通過刀具與工件之間。由統計的角度觀之，在刀具不規則之表面（surface irregularities）或層流中剪力場的驅動下，磨粒會以特定的密度分布於工件與刀具間，並承受一定的負荷。因此，假若能適當地控制刀具與工件之間的流場，其加工率以及其它之加工行為將擁有高的重現性。 |
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而由潤滑理論得之，若能控制刀具之轉速、負荷、材料特性、幾何特性以及磨漿黏性等條件，刀具與工件間之流場即可被精確的掌握。而上列之條件在實作上並不難實現，因而高加工重現性的拋光行為亦可獲得。由實驗室過去的實驗結果顯示，在適當之加工條件與刀具製作的控制下，液動壓拋光法的加工率可以控制在5%的誤差內。 |
此外，本技術將採用精密加工實驗室所研發之誤差補償策略來移除任意之形狀誤差。該策略乃採透過控制拋光刀具在工件上不同位置停留適當的時間，來實現精確移除任意誤差的目標。而其時間分布的設計是根據所量測的形狀誤差，再結合拋光加工率的設定，經由最佳化分析而獲得。其設計之方法可同時適用於軸對稱與非軸對稱誤差之工件。由實驗室過去之理論研究與實作顯示，除了在工件之邊界附近，利用液動壓拋光法與所設計之形狀誤差補償策略，可輕易獲得精度優於0.1 m的加工精度。 |
至於高光滑度與低表面破壞層的表面則可於拋光過程中自然獲得。根據拋光的加工機制，當磨粒的尺寸小於一定的尺寸時，其拋光過程自會獲得低的表面粗度，並在不形成新的破壞層情形下將工件上原有之破壞層移除，而提高工件之完整性（surface integrity）。因此，僅須在形狀誤差補償的策略中考慮液動壓拋光法之拋光移除效率，即可獲得高精度、高光滑度與低表面破壞層之工件表面。 |
整體而言，本技術的特色在於利用低成本的拋光方法來獲得高、超精度的工件表面。而技術成功的關鍵在於能夠實現高重現性的拋光行為以及移除任意誤差的拋光策略。 |
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另外有 EMAG ECM GmbH (ECM/PECM) 精微電化學加工技術在未來各種細微加工應用中佔有極大的優勢。該技術之優點係在於其加工能力與材料硬度無關，且能加工出微細及形狀複雜之表面結構，經由該製程加工後之產品表面具有粗糙度佳、無殘留應力及無裂縫產生等優良特性，常應用於航太、光電半導體、醫療器材、綠色能源、模具等產業上，本次研討會中特別邀請國內外知名學者及專家，介紹於精微電化學領域內之各種加工技術，可應用於燃料電池雙極板、生物晶片、微流體動壓軸承、微噴嘴、次世次流體分配閥元件、模具等產品加工上，機會難得，精彩可期。PECM為精密電化學切削的工程公司，其領先的技術，已在精密電化學切削領域達到量產化的水準。供顧客PECM精密電化學切削生產技術和客制化的製程設備。 Electrochemical machining / pulse electrochemical machining / precise electrochemical machining. Electro chemical machining (ECM) is a method of removing metal by an electrochemical process. It is used for working extremely hard materials or materials ...
作為德國知名企業，埃馬克(EMAG)集團在齒輪、輪轂、轉向節等盤類零件加工方面一直不斷追求創新、高效，其倒置式車削中心不僅全球獨一無二，而且其在以車代磨工藝方面的研究和造詣也是首屈一指，其中EMAG VL3、VL5 和VSC 系列在連續切削和斷續切削方面都可以實現以車代磨，得到了國內外眾多客戶的普遍認可和廣泛使用。埃馬克(EMAG)車削中心VL 系列和VSC 系列作為埃馬克以車代磨技術的優秀代表，可加工直徑小于400mm 的各種盤類零件，不僅具有出色的表面加工質量、光潔度高，而且加工效率更勝一籌，速度非常快，且自動化程度也遠遠高于其他廠商的同類機床。而所有這些特質的誕生均來源于埃馬克諸多領先于行業一步的優秀技術和機床設計成果。 (1)採用人造大理石床身設計，減震性能和熱穩定性都非常好。埃馬克VL 系列和VSC 系列採用了高級礦物料澆鑄而成的車身，與灰鑄鐵床身相比，減震效果高出6-8 倍，床身靜動態平衡卓越，熱穩定性能出色，與傳統材料的床身相比，產品的表面光潔度好，刀具壽命更長。機床採用橋式框架結構，高架滑台安裝在床身上方並承載著立式主軸，所以受力非常均勻，剛性極佳。兩個回路的致冷機組可使機床溫度與環境溫度保持十分接近，從而消除了因溫度波動而引起的精度誤差。 (2)採用倒立式的機床設計，排屑非常方便，而且機床的導軌、光柵尺、主軸電機、帶套筒的主軸、刀塔、電器櫃等重要部件都在工作區的上方，落屑朝下，不會受到鐵屑的影響，因而對刀具壽命的提高及產品表面光潔度和幾何尺寸都非常有幫助。(3)機床配置了自動上下料系統，減少了人工操作的強度和誤差，減少了投資成本。(4)機床的主軸功率和扭矩都非常大，因此該機床既能做粗加工，也能做精加工，既可以硬車，也能做軟車，且都能滿足高精度、高表面質量的要求。用戶之前選用磨床對圖示零件進行加工。當得知EMAG 的VL5 機床“以車代磨”工藝後, 通過比較設備投資、日常生產消耗、加工效率等多方因素簽，用戶最終選擇了EMAG 的VL5， 結果不僅達到預期的表面加工質量要求，內孔直徑公差達到Cmk1.67 以上。 而且提高加工效率一倍多， 極大的降低了工件成本。EMAG 埃馬克VL、VSC 系列加工的齒輪內孔不僅尺寸精度高, 表面光潔, 同時節約一半以上的投資成本。
利豐行著重於表面處理之前後製程技術，提供客戶individual & total finishing solutions 的整合作業，協助產業提升效能並降低成本。
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