美中貿易戰所帶來的市場不確定性，導致台灣原本站在世界前茅地位之工具機業，於2019年之際，全國業績大幅下降。唯有工具機業本身產品功能快速提升，才能與德國及日本之高精密產品競爭。危機即轉機，期能在這種巨變的環境中突破困境，屹立不搖。自學校畢業後，筆者一直從事精密機器零組件、精密機器之加工製造及技術研究，並多次赴歐、美、日等國家之先進工廠，學習技術實務及理論幾達數十年之久，今藉此機械業不景氣時機，發表個人多年來之研究淺見心得，謹供業者參考，期對台灣精密滾珠螺桿業，有所助益。
文 ◆ 光騰工業科技股份有限公司 陳俊彥

工具機性能提升以高速及高精度的加工能力為目標
工具機是台灣少數自力更生發展技術的產業，其技術與德、日、義等國雖有落差，不過從整體產業面來看，仍屬於前段班。2010年前後是台灣工具機的高峰期，日後大陸業者迅速追來，在標準型機台展開價格戰。而為使台灣業者自身產品有更高附加價值，需配合工業4.0、智慧化機械，來實現高速及高精度的加工能力目標。
由於工業的高度發展，對工具機的速度和效率都提出了更高的要求。在產品製造上追求的是「高速」與「高精度」的加工性能，因此工具機必須對，1) 機台剛性之提高，2)具備高速主軸系統，3) 要有高速精準的進給系統 (即滾珠螺桿系統)等三項問題做改進對策。
對於上述1)及2)，可委由工具機製造廠或配合主軸專業廠來改善，3) 則由滾珠螺桿製造廠來配合做改善。

滾珠螺桿的製程改善與精進
滾珠螺桿不僅在機械業上屬於一種非常廣用的機構外，就連光電、半導體甚至是醫療產業都時常用到的傳動組件。在滾珠螺桿本身製造過程中，也採用多個精密的製造流程，越精密的螺桿，其定位越精準，但滾珠螺桿在其行程越長時，所能維持的精度也就
越低。

圖1 滾珠螺桿研磨(Ball screw shaft grinding)

圖2 導軌表面粗度之優化，如Ra≒0.3μm進步到Ra≒0.02μm。

圖3 原始設計(From Taylor Hobson)

本文主要在探討如何針對滾珠螺桿製程中所產生的問題來提供改善，藉由各國研究資料及筆者自身多年精密加工的經驗，針對製程、成品分析、超精光技術應用提出幾項對策，以供參考。
1. 製程問題之改善由於滾珠螺桿是使用鋼球及導軌(Racewaytrack)來承擔運動轉換，隨鋼珠運動及導軌幾何形狀精度會產生振動或噪音，故在提高滾珠螺桿的精度時，其導軌面有以下幾項要素需注意：
(1)優化導軌表面粗度(Surface roughness)，利用超精光技術(Superfinishing technology)將研磨後之表面粗度，大約Ra≒0.3μm降到Ra≒0.02μm，及控制導軌表面形成低角度的交叉條紋角(Crosshatch angle)，使之易含油，可大幅降低運轉噪音，參考圖2。
(2)維持哥德弧形狀(Gothic arch shape)，利用砂輪削正(Truing)，使安裝後之砂輪外徑與砂輪心軸同心，或將變形的砂輪研磨面修正，利用砂輪之削銳(Dressing)，把砂輪平滑的表面或填塞的表面削去，露出新的研磨面，恢復研磨能力，並藉超精光技術修正研磨後曲率，參考圖3、圖4及圖5。

圖4 加工後 (From ZEISS)
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