當 建 立 完 整 誤 差 補 償 機 制 之 後 處 理 器 ， 五 軸 工 具 機 各 伺 服 控 制 運 動 軸，驅動刀具端點位置與刀具軸向至工件座標系上任一位置與指向時，其 刀具位置與指向的誤差補償即可利用誤差補償機制之後處理器，經由推導 計算獲得適當的誤差量補償，利用 NC 程式碼控制運動軸進行總成的誤差 量補償。因此實際五軸工具機之誤差補償狀況，則透過實際切削以驗證其 誤差補償機制後處理器的誤差補償情形。
4-1 實驗方法
所以於前一章節敘述中，使用 UG CAD/CAM 軟體為後處理器開發環 境，並利用其後處理模組建立完整誤差補償機制之後處理器。亦是將五軸 工具機之誤差模型建立於後處理器中，並利用誤差補償機制於輸出 NC 程 式碼時，將工件座標系上的刀具端點位置與刀具指向所包含之誤差量進行 修正，即是在 NC 程式碼中修改各伺服控制運動軸之設定位置，利用運動 軸的修正以補償工件座標系上刀具端點位置與刀具指向的誤差量。所以工 件加工時產生的刀具路徑，即可利用誤差補償機制之後處理器獲得適當的 誤差補償。
故本研究利用補償前之 NC 程式碼與補償後之 NC 程式碼進行實際切 削加工，以說明誤差補償機制之後處理器的誤差量改善效果。因此，針對 前章節利用數值模擬之 Path F 路徑與 Path S 路徑，進行五軸工具機的實際 切削加工。但實際切削之目的是透過量測刀具路徑上之刀具端點位置與刀 具指向於補償前與補償後的誤差補償效果，而孔銑削所加工之孔徑可經由 量測取得孔底球心位置與孔中心線軸方向之數據。所以沿著 Path F 路徑與 Path S 路徑以定位點上孔銑削的加工方式進行實際切削，而 Path F 路徑與 Path S 路徑上定位點之銑削方向，則沿著球心位置與刀具路徑上的定位點 位置，所相對於球面之法線方向進行孔銑削，其定位點位置與刀具孔銑削 方向如圖 4-1 所示。
圖 4-1 Path F 與 Path S 路徑之孔銑削定位點與方向
所以利用孔銑削加工方式進行 Path F 路徑與 Path S 路徑的切削測試，
所完成之孔銑削加工即可利用三次元量測儀，經由量測取得孔底球心位置 所對應之刀具端點位置，以及孔中心線軸向所對應之刀具軸向，如此即可 定義工件座標系上刀具端點位置與刀具指向之座標值與向量。所以經由三 次元量測儀依序量測孔銑削之孔徑，即可透過量測取得誤差補償前刀具端 點位置及刀具指向的誤差量，以及誤差補償後刀具端點位置及刀具指向的 誤差補償量改善程度。並且由補償前與補償後的量測數據，說明誤差補償 機制之後處理器的改善效果，是否針對五軸工具機的幾何誤差進行有效的 誤差補償。
因此於孔銑削精加工時所使用之球形端銑刀完成之孔徑，依一定孔銑 削深度切削於球型表面，如此可經由量測取得刀具端點位置與刀具指向之 數據。理想上刀具端點位置相對於半圓球工件球心而言，其座標位置正是 於半徑 R45mm 的理想球面上，並且刀具端點位置位於預設之 Path F 路徑 與 Path S 路徑的定位點上，同時刀具指向正重合於理想球面的法線方向 上。並且未補償前的刀具端點位置與刀具指向，其誤差量則表現於工件座 標系上之位置誤差與指向誤差，如圖 4-2 所示。而實際孔銑削加工狀況，
由於工具機中包含各誤差項，使刀具端點位置與刀具指向之座標值，與理 想狀況之間有所差異。也如此球形端銑刀所切削完成之孔底球心位置，即
可經由量測取得補償前與補償後之刀具端點位置座標值。而球形端銑刀所 切削完成之孔中心線軸向方向，亦可經由量測取得補償前與補償後之刀具 指向向量值。
圖 4-2 補償前後之刀具端點位置與指向
而 Path F 路徑與 Path S 路徑所設定的孔銑削定位點位置，是相對於 Path F 與 Path S 路徑總長度平均分配 20 個孔銑削定位點，其中誤差補償 前之孔銑削包含 10 個定位點，其餘為誤差補償後之孔銑削的 10 個定位 點，原因是設定 20 個定位點為孔徑間相對位置，不造成切削區域重疊的 最大定位點個數。因此理想上補償後刀具端點位置與刀具指向，應位於指 定路徑之理想球面定位點與指向上，而未補償前刀具端點位置即偏離理想 路徑之定位點上，並且刀具指向也相異於理想定位點之球面法線方向上，
如圖 4-3 所示。但由於實際情況除了幾何誤差外，也包含動態誤差等其他 的誤差源存在，而誤差補償機制後處理器僅補償靜態誤差中的幾何誤差，
亦是總誤差源的 70％，所以誤差補償後的刀具端點位置與刀具指向相對於 理想的刀具端點位置與刀具指向還有 30％額外的誤差源包含其中，因此誤 差補償前與誤差補償後的刀具端點位置與指向，僅可比較其幾何誤差的補 償 效 果 。 所 以 經 由 量 測 得 知 孔 銑 削 之 孔 底 球 心 位 置 與 孔 中 心 線 軸 向 之 數 據，即可比較誤差補償前與誤差補償後工件座標系上刀具端點位置與刀具
指向的幾何誤差補償效果。
圖 4-3 刀具端點位置與指向
所以刀具路徑的規劃設計，依據參數式功能選項建立 Path F 路徑與 Path S 路徑，在刀具路徑上設定其孔銑削定位點，而孔中心軸指向則依據 球心至理想半圓球面之法線方向，於孔銑削定位點上進行孔銑削加工。因 此刀具路徑上之孔銑削定位點，即可依據工件座標系推斷其理想的刀具端 點位置，同時利用定位點上的理想半圓球面之法線方向，定義出理想的刀 具指向。當理想的刀具端點位置與刀具指向已知，即可利用理想的刀具端 點位置與刀具指向之數據，以及經由誤差補償機制後處理器所補償之刀具 端 點 與 刀 具 指 向 的 座 標 值 數 據 ， 比 較 誤 差 補 償 前 與 補 償 後 的 誤 差 補 償 狀 況。換言之，計算誤差補償前與誤差補償後相對於理想刀具端點位置與刀 具指向的差異，即可比較補償前與補償後改善五軸工具機之幾何誤差的補 償效果。
由於誤差補償機制後處理器主要是補償五軸工具機的幾何誤差，所以 於實際切削的條件下，儘可能避免其餘的誤差源影響實驗數據。但實際的 狀況下無法排除工具機的誤差源如熱誤差、主軸偏擺誤差與動態誤差等。
所以操作刀具路徑設計上，於誤差補償前與誤差補償後的加工條件，以及 誤差源的影響儘可能保持一致，因此設計刀具路徑上所規劃之誤差補償前 與 誤 差 補 償 後 的 加 工 時 間 、 加 工 條 件 及 加 工 環 境 設 定 需 逼 近 相 同 。 換 言
之，誤差補償前與誤差補償後於兩者間所包含的誤差源，除了幾何誤差透 過誤差補償機制後處理器改善的誤差量外，而其餘的誤差源如熱誤差、主 軸偏擺誤差與動態誤差等，於誤差補償前與誤差補償後皆應該為相同的誤 差量。所以除了幾何誤差的補償獲得改善外，其餘的誤差源於補償前與補 償後保持相等，因此半圓球工件上孔銑削之孔徑，即可利用量測得知幾何 誤差的補償效果。
因此刀具路徑的設計規劃上，所測試的 Path F 路徑與 Path S 路徑，於 測試的刀具路徑 NC 程式碼，其中包含誤差補償前的 NC 程式碼以及誤差 補償後的 NC 程式碼於同一切削測試路徑中。所以誤差補償前與誤差補償 後的孔銑削於一銑削測試路徑上同時發生，如此即可針對幾何誤差進行量 測補償量的改善程度。而誤差補償前與誤差補償後的 NC 程式碼於同一切 削測試路徑，是使用等間格方式依序進行誤差補償前與誤差補償後的孔銑 削，而刀具路徑如圖 4-4 所示。其刀具路徑中首先加工誤差補償前的孔銑 削位置，亦是圖中所示的實線刀具路徑，而孔銑削間隔間的定位點，即進 行誤差補償後之孔銑削，如圖 4-4 所示之虛線刀具路徑。如此誤差補償前 與誤差補償後的切削測試路徑即可保持相同的誤差源，且幾何誤差的補償 效果也不會因其他的誤差源變化，而影響實驗的正確性。
圖 4-4 等間格孔銑削刀具路徑
所以沿著 Path F 與 Path S 測試路徑以間格方式進行補償前與補償後孔 銑削加工，其目的是保持補償前與補償後除幾何誤差外的誤差源不改變。
也是補償前與補償後以幾何誤差進行補償，其餘的誤差條件需保持相等，
所以使用間格孔銑削加工方式，讓測試刀具路徑加工上包含誤差補償前與 誤差補償後的 NC 程式。如此的間格孔銑削加工方式，可保持補償前與補 償後的刀具路徑，同時以安裝誤差、熱誤差及主軸偏擺誤差等相同誤差源 條件下進行加工，也因此明確比較補償前與補償後的刀具端點位置與刀具 指向變化量為幾何誤差的補償量。
因此量測刀具端點位置與刀具指向的補償前與補償後之差異，不會由 其他的誤差源改變而造成需量測的幾何誤差補償量之不正確性。假設孔銑 削加工方式若以不同半圓球工件分別測試補償前與補償後的刀具路徑，而 造成半圓球工件夾持於夾治具上時，則半圓球工件於夾治具上的安裝誤差 於補償前與補償後會造成安裝誤差的變化，導致安裝誤差變化的因素進入 所需量測的幾何誤差中。也使量測時所得到的刀具端點位置與刀具指向之 數據，不能明確說明數據中是因安裝誤差的因素而改善，還是幾何誤差的 因素使誤差量獲得改善。所孔銑削加工時，盡量避免幾何誤差外的誤差源 改變，而影響所需量測誤差補償量。
於刀具路徑的規劃上，除幾何誤差的誤差補償量由補償機制所改變，
其餘的誤差源改變量經由刀具路徑的設計，將補償前與補償後的差異保持 相同。所以接著需考慮孔銑削加工時，應避免其他誤差因素造成加工時產 生的誤差量。由於補償的誤差量為靜態誤差中的幾何誤差，所以刀具端點 位置與刀具指向經由孔銑削所加工的孔徑，需於孔銑削至所需之定位點與 指向時停留 5 秒，因為所需量測之刀具端點位置與刀具指向為半圓球工件 上工具機定位時所產生的幾何誤差，所以暫停 5 秒時間可讓工具機定位至 所需的位置上，如此才可以取其刀具端點位置與刀具指向的座標值。同時 為了量測刀具端點位置座標值之孔底球心位置，所使用之球形端銑刀半徑 精度為3 mμ ，如此可控制經由量測所取得的刀具端點位置座標值不因刀具 半徑精度的公差而影響數據的準確性。