競爭優勢的基石：應用切削力感測技術，邁向高價值製造
文◆沃龍工業股份有限公司 執行長 曾泳潤
台灣還剩多少時間，精密加工產業的轉型迫切性
台灣的精密加工產業正處於一個關鍵的十字路口。數十年來，憑藉卓越的技術和彈性，台灣在全球製造業供應鏈中扮演了不可或缺的角色。然而，全球經濟脈動的轉變正帶來前所未有的挑戰。一方面，標準化的CNC加工訂單正持續向成本更低的地區外移，導致傳統以量取勝、以價格競爭的商業模式面臨巨大壓力。另一方面，地緣政治的變動與供應鏈重組，促使全球高科技產業尋求更穩定、更可靠、技術層次更高的合作夥伴。
在這樣的背景下，台灣的加工企業若要維持競爭力並實現永續增長，單純的製造已不足夠。轉型的方向清晰而明確：必須從傳統的「按圖施工」(Make-to-Print) 供應商，升級為能夠提供製程保證、具備數據分析能力的「數據驅動製造夥伴」(Data-Driven Manufacturing Partner)。這種轉變不僅是技術的升級，更是商業模式的根本變革。高附加價值的產業，如航太與半導體，他們所購買的不僅僅是一個符合圖面尺寸的金屬零件，更是對製程穩定性、品質一致性與完整可追溯性的信心。這正是切削力感測技術發揮其戰略價值的所在。
無論是航太的巨力挑戰，還是半導體的微力控制，兩者共通的最高原則是「零缺陷」(Zero Defect) 的品質要求以及完整的製程可追溯性。任何單一零件的失效，都會擊穿加工現場的信心，其下游成本遠非零件本身價值所能比擬。因此，客戶要求的不再只是一份出廠前的檢驗報告，而是要求供應商提供證據，證明每一個零件在製造的每一秒鐘，其製程都處於受控狀態。切削力數據，作為加工物理行為最直接、最即時的紀錄，便成為了這份「數位品質證書」的核心 。全球航太供應鏈2025年預估達1.5兆美元，半導體市場逾6,000億美元，台灣企業透過導入感測技術，可突破障礙，實現永續成長。
切削力 — 隱藏在製程突破背後的關鍵驅動力
機台與刀把需要高剛性，是因為切削過程中產生的力會導致振動，若剛性不足，將放大誤差，影響加工精度。例如：刀具磨耗時發出異音，源自切削力不均勻分布，造成摩擦增加與材料應力集中；硬脆材料加工過快則易破裂，因為切削力超過材料斷裂韌性，引發微裂紋擴散。這些現象的核心就是切削力—它是加工技術的關鍵因素，決定了製程穩定性、工具壽命與成品品質。不同的刀徑、塗層材質、刀把結構、主軸設計，以及金屬材料的非線性特性或硬脆材料的破裂轉換曲線，都對應特定切削受力上限。這是每間加工廠經年累月累積的加工策略背後隱含邏輯，透過切削力監測，可預測並優化這些變數，避免浪費與缺陷。
追求更低的成本已經不再是企業取得競爭力的有效方法。如何將師傅經驗進行有效的量化與傳承、如何透過加工參數與刀具的調配取得更大的材料移除率等加工策略的有效管理，將會是企業轉型與獲利增長的關鍵。
切削力感測相關的技術應用
在航太葉盤（Blisk）五軸加工方面，也有學者應用了來自德國Pro-micron公司的SPIKE感測刀把進行在線監控。Lee等人在Science Progress期刊發表的研究中，利用SPIKE無線刀把在葉盤粗加工時即時分析切削力，並評估主軸偏擺和刀具裝夾狀態。透過感測刀把提供的力訊號，他們優化了五軸路徑和加工策略，使總加工時間縮短了16.5%。在一篇探討噴射引擎葉片近淨形自適應數控加工的文章中，針對複雜、高精度需求的航太噴射引擎葉片，開發並驗證了數控製程與加工工具的自適應調控技術，示此技術直接應用於國家航太引擎製造的一線單位。該研究導入了瑞士Kistler的旋轉式動力計，透過量化五軸葉片加工時的切削力，設計夾具和夾持順序，實現了葉片的高精度製造，有效解決了低剛性和定位挑戰。
由圖可見，金屬刀具隨著磨耗值由20μm增加至85μm，其切削力係數隨之由1380N/mm²提升至1460N/mm²，證實刀具磨耗將直接導致切削負荷提升，進而影響加工穩定性。
氧化鋁陶瓷加工中，透過切削力曲線可區分出鑽石磨棒的「輕微磨耗」、「顯著磨耗（表面堵塞）」及「嚴重磨耗（金屬載體磨耗）」等不同階段。這一過程證明感測刀把技術可有效辨識刀具狀態，有助於加工參數即時調整、提前預警刀具異常及提升產品良率。
輝煌的過去、輝煌的未來
前輩們曾經締造台灣的經濟奇蹟，過去前輩們經歷並克服了各式各樣的困難，不過隨著加工逐漸複雜與困難，我們有足夠的理由堅信，切削力監測將會是次世代複雜加工的製程關鍵，不論是德國Pro-micron、瑞士Kistler、台灣沃龍都在切削力刀把的臨床實驗上取得了足夠多的證明，證明切削力感測系統是優化製造工藝的利器。透過精確分析刀具的刃角設計與塗層材料行為，製造商可以系統性地優化其產品性能，確保刀具在實際生產中的穩定性與耐用度。道阻且長，行則將至。
