超音波輔助加工原理超音波輔助加工是一種非常規的減材加工製程，它利用高頻率微振動的能量從工件上移除材料。一般而言，超音波電能透過換能器傳輸至切削刀具，賦予刀具高頻率的微振動，超音波振動範圍通常超過20kHz（每秒超過20,000次振盪），以協助銑削、鑽孔與磨削加工。超音波輔助加工多用於先進材料的加工，其效益在於硬脆或難切削材料（如精密陶瓷 Al₂O₃／氧化鋁、ZrO₂／氧化鋯、SiC／碳化矽、石英玻璃）、光學玻璃、碳化鎢／鎢鋼、硬鋼、模具鋼、耐熱合金（如Ti-6Al-4V／鈦合金、Inconel 718／鎳基合金）等方面特別顯著。(圖1. 超音波加工材料去除的加工原理, 資料來源 : Precise Drilling of Holes in Alumina Ceramic (Al2O3) by Rotary Ultrasonic Drilling and its Parameter Optimization using MOGA-II)高頻微振動如同連續的「錘擊」動作，在工件內部產生微裂縫。工件表面接連受到切削刀具的微振打擊，累積應力至一定程度即形成微裂縫。這些微裂縫的生成使材料更容易從工件分離。因此，超音波輔助加工常用於加工微結構特徵，如微鑽孔（了解更多：超音波輔助微鑽孔加工－SiC碳化矽陶瓷）、深鑽孔（了解更多：超音波輔助深鑽孔加工－S45C中碳鋼）、銑削微型內螺紋（了解更多：超音波輔助M2內螺紋銑削加工－Al2O3氧化鋁陶瓷）、或高深寬比開槽銑削（了解更多：超音波輔助全開槽銑削加工－SCM440鉻鉬合金鋼）。(圖2. 漢鼎超音波輔助加工模組, 作為先進材料加工的製程解決方案) 漢鼎超音波加工模組的獨特設計與尖端技術 漢鼎超音波加工模組：產品資訊 [一套 超音波加工模組](圖3. 漢鼎超音波輔助加工模組刀把產品系列)一套 超音波加工模組包含：超音波驅動器超音波刀把（HBT、HSK、CAT 系列）功率傳輸器外接控制盒1) 超音波驅動器 — 用於產生超音波電能並自動偵測切削刀具的適當共振頻率。其頻率等相關資訊會顯示於外接控制盒螢幕。(圖4. 漢鼎超音波輔助加工模組 - 超音波驅動器)2) 超音波刀把 — 漢鼎提供主流規格：HBT、HSK、CAT以及砂輪系列，可與多數CNC加工中心的主軸型式兼容。(圖5. 漢鼎超音波輔助加工模組 - 超音波刀把系列)🌟搶先了解最新砂輪系列刀把產品，用於【半導體製程設備部件－石英環、碳化矽晶圓載盤等】大面積除料磨削加工3) 功率傳輸器 — 安裝在超音波刀把旁，用於傳輸超音波電能至刀把產生微幅振動。兩者之間須保持0.5mm的空隙（為「非接觸式」超音波電能傳輸技術）。(圖6. 漢鼎超音波輔助加工模組 - 超音波功率傳輸器)(圖7. 使用漢鼎超音波輔助加工模組的實際加工過程)4) 外接控制盒 — 驅動器一般會安裝在工具機的電控箱內，加工人員可透過此面板控制驅動器。客戶可依加工目標材料，透過功率等級百分比調整超音波振幅。(圖8. 漢鼎超音波輔助加工模組 - 外接控制盒) [超音波模組與機台整合示意](圖9. 漢鼎超音波輔助加工模組安裝與機台整合示意圖)以下為功率傳輸器與刀把安裝位置說明。(圖10. 漢鼎超音波刀把與功率傳輸器配合安裝示意圖) 漢鼎超音波加工模組：尖端技術 [非接觸式超音波電能傳輸]從換能器（velocity transformer／transducer）到切削刀具的超音波電能傳輸方式，各品牌有所不同。漢鼎超音波刀把採用獨特的「非接觸式（無線）超音波電能傳輸技術」，內建壓電元件於刀把中，協助傳輸超音波電能至刀把，並使切削刀具產生高頻率（20～32kHz）微振動。(圖11. 漢鼎開發的獨特非接觸／無線超音波電能傳輸技術)超音波功率傳輸器與刀把之間須維持0.5mm的空氣間隙。此設計省去傳統超音波加工產品中，須定期更換碳刷與導電滑環的需求，不僅降低生產成本，亦避免限制主軸轉速提升。 [自動頻率偵測與彈性振幅調整]超音波驅動器不僅用於產生超音波電能（輸出），還具備透過自動頻率掃描與頻率鎖定功能來偵測並搜尋切削刀具的適當共振頻率（輸入）。由於不同切削刀具具有不同幾何形狀與台金材質，共振頻率不盡相同。超音波驅動器的功能即是在加工過程中持續定位適當共振頻率，確保輸出-輸入之間的穩定互動。(圖12. 漢鼎超音波驅動器所偵測的切削刀具對應共振頻率顯示於外接控制盒螢幕)客戶可透過外接控制盒上的「Power Level」旋鈕（0%至100%）調整超音波振幅，藉此調整切削刀具在軸向（Z 軸方向）的振動強度。振動強度因加工材料不同而異；例如加工硬鋼或超硬合金時，通常將功率百分比設定在80%～100%區間，因為這些材料需要較強的撞擊力來協助切削。(圖13. 透過外接控制盒上的Power Level旋鈕可調整超音波振幅) [模組系統的簡易安裝]此技術以模組形式包裝，而非整機配置，因此可輕鬆整合至現有CNC加工中心機台。該模組可視為CNC機台的升級方案，具備更靈活的空間運用、更低的能耗以及更划算的投資選項。 漢鼎超音波加工模組的生產優勢以下說明漢鼎超音波輔助加工為加工產線帶來的三大優勢。⚠️依不同加工製程與用途，其中一兩項優勢可能較為突出。 更高的加工效率如前所述，超音波輔助加工透過切削刀具持續以高頻微振擊打工件，在材料內部產生微尺度裂縫。微裂縫促使材料更易從工件被移除，進而提升材料移除率（MRR，Material Removal Rate）。在相同時間內移除更多材料代表總加工時間變短，從而提升加工效率。 更長的刀具壽命在傳統加工中，面對先進材料時，尤其是高硬度或具特定材料特性而產生長而纏結的切屑時，通常會產生高切削阻力與切削熱。此外，先進材料部件往往對品質有嚴格要求，可能需使用專用或高階的切削刀具。高切削阻力與切削熱容易加速刀具磨損，導致生產成本提高。採用漢鼎超音波輔助加工技術後，刀具在軸向（Z 軸方向）上的微振動使刀具在加工時抬離工件，形成間歇性接觸。這改善了切削液的流入、促進切屑及切削熱的排出，同時減少切削阻力。切削阻力與切削熱的降低，進而有助於刀具壽命的穩定與延長。(圖14. 使用漢鼎超音波後, 切屑形態明顯較無超音波情況小且利於排除)(圖15. 使用漢鼎超音波後, 陶瓷粉塵排出更佳, 刀具不易填塞積屑, 磨損大幅減少) 更佳的工件品質在先進材料加工中，工件品質（如孔品質或表面品質）通常是客戶下單的關鍵決定因素。超音波加工技術最顯著的效益可見於鑽孔品質：切削阻力降低後，尤其在鑽削脆性材料微孔時，脆裂邊（Edge-cracks）尺寸可大幅縮小。(圖16. 使用漢鼎超音波後, 玻璃材料微鑽孔出孔處脆裂邊顯著縮小)另一項顯著優勢是表面品質的改善，表現在更低的表面粗糙度（Surface Roughness）與刀痕的去除。切削阻力與切削熱降低使刀具磨損減少，進而降低刀具與工件間的摩擦。(圖17. 使用漢鼎超音波後, 表面粗糙度降低且刀痕減輕)在維持優異工件品質與穩定刀具壽命的前提下，加工參數可進一步優化以達成更高的加工效率。綜合來看，漢鼎超音波加工模組並非仰賴魔術戲法，而是一套為先進材料加工製程提供優化解決方案，旨在提供升級製程的專業技術。🔎 了解更多【超音波加工先進材料成功案例】📺【超音波加工先進材料－實際加工影片】搶先看-漢鼎智慧科技 Hantop Intelligence Tech.✨超音波先進材料製程解決方案✨☎️ +886-4-2285-0838📧 sales@hit-tw.com

圖1. 主辦單位長官與業界領袖合影在今年首度於台中國際會展中心盛大舉辦的台灣國際工具機展（TMTS 2026）期間，漢鼎智慧科技受邀參與由經濟部產業發展署及財團法人精密機械研究發展中心（PMC）所主辦的技術交流活動。本次活動匯聚多位半導體設備產業領袖發表專題演說，活動報名踴躍，現場座無虛席。會中，漢鼎智慧科技 資深協理朱世煌受邀針對現今加工產業面臨的轉型痛點，發表了「金屬加工跨入陶瓷硬脆材料加工」專題演講，透過指標性客戶的案例分享，深入剖析傳統金屬加工業者是如何透過導入了漢鼎的超音波輔助加工技術，成功抓住半導體與AI時代的供應鏈新商機! 傳統精密加工的十字路口：迎戰 AI 晶片商機近年來，精密加工產業面臨了巨大的挑戰 。市場競爭日益加劇，傳統金屬加工的毛利率不斷受到壓縮，利潤逐漸下降 。在AI伺服器晶片爆炸性需求的浪潮中，許多加工廠開始將目光轉向半導體設備、先進封裝所需的高階材料，滿懷希望地接下了「半導體應用陶瓷加工」的新訂單 !AI 算力背後的隱形功臣：為什麼「陶瓷」變成了主角？關鍵指標一：熱膨脹係數（CTE）的極致要求隨著NVIDIA等領導廠商推動的AI晶片效能不斷翻倍，先進封裝技術（如CoWoS, CPO等）與熱管理成為了算力能否穩定發揮的關鍵。傳統金屬材料在面對 AI 晶片極端的高溫與電漿環境時，常因熱膨脹係數（CTE）不匹配或不耐腐蝕而造成珍貴的AI晶片壽命大幅縮短損壞的問題。關鍵指標二：嚴苛環境下的材料穩定性因此，具備優異熱性質與穩定性的碳化矽 (SiC)、氧化鋁 (Al2O3) 陶瓷，以及鋁碳化矽 (AlSiC) 等複合材料，已成為 AI 晶片散熱載板、測試治具及半導體設備零件的首選。這股浪潮為精密加工業帶來了高毛利的新訂單，卻也帶來了全新的製程挑戰。圖2. 朱世煌協理分享「金屬加工跨入陶瓷硬脆材料加工」專題演講機會與挑戰並存：陶瓷加工為什麼這麼難搞？然而，機會來了，問題也跟著來了。真實案例：一家金屬加工廠的轉型血淚史朱協理在演講中分享了一個深刻的案例：2025 年初，一家專精於「金屬散熱模組」的加工廠，因面臨毛利下滑的紅海競爭，積極尋求轉型。好不容易在下半年爭取到了一批陶瓷材料的打樣訂單，卻陷入了長達數月的試錯痛苦。「他們把廠內所有的刀具、夾具交叉測試了一遍，結果卻是不斷的失敗。」朱協理提到，最常見的狀況就是：陶瓷邊緣嚴重碎裂（Chipping）以及刀具異常磨損。材料特性的根本差異：硬度與斷裂韌性（Fracture Toughness）這背後的科學原因在於材料特性的巨大差異：陶瓷硬度極高但斷裂韌性（Fracture Toughness）極低。若用傳統金屬「切削」的思維去處理，就像是在「碰瓷」，一碰就碎。這迫使加工廠必須迎來第一次思維轉變：從「塑性除料」轉向「脆性磨料」機制，將切削改為微觀研磨。表1. 材料硬度與韌性對照表材料莫氏硬度(Mohs)斷裂韌性(Mpa*m^1/2)特性說明鑽石 (Diamond)   10 (Maximum)    Very Low (1.5 ~ 5)    最硬但也最脆。 能夠切削所有材料，但遇到震動或衝擊極易發生「脆性斷裂」（崩刀）。陶瓷類 (SiC, Al2O3)碳化鎢 (WC)   9 ~ 9.5 (Very High)   Extreme Low (Approx. to 0)  硬度極高且一敲就碎。 如玻璃或陶瓷，加工困難，通常需要使用超硬刀具進行加工。  硬化鋼、鉻 (Cr)  8 ~ 8.5 (High)   Moderate   兼具一定硬度與金屬的基礎韌性，比一般鋼材難切削。 一般鋼材(如 SUS 不鏽鋼)    4 ~ 5 (Moderate)     Very High (200+)     極度堅韌。 受到巨大衝擊會凹陷變形，但不容易整塊斷裂，是最常見的工程材料。   鋁 (Al)   3 (Low)     High    質地軟且具有良好的延展性與韌性，相對容易切削與加工。圖3. 硬脆材料與傳統金屬材料的特性差異說明魔鬼藏在細節裡：為什麼換了鑽石刀具還不夠？關鍵挑戰：粉末沾黏許多業者認為換上鑽石磨棒就能解決問題，但實戰中卻遇到了更隱晦的挑戰：粉末沾黏。該客戶發現，換上鑽石刀具後，一開始聲音是對的，但加工幾次後機台又開始傳出異聲。拆下刀具發現，研磨下來的細微陶瓷粉末死死地黏附在鑽石顆粒上。當鑽石被粉末包覆、裸露度不足時，刀具就完全失去了磨削能力。這正是為什麼「光換刀具不夠，必須導入超音波輔助加工」的核心理由。解決新問題的必經之路，徹底的「思維轉變」要成功跨入硬脆材料領域，加工廠必須迎來一次徹底的思維轉變 ：加工方式的轉變：從傳統的「切削」轉變為「研磨」 。刀具選擇的轉變：從泛用的鎢鋼刀具，全面升級為硬碰硬的「鑽石刀具」 。除料機制的轉變：從金屬的「塑性除料」觀念，轉為適應硬脆材料的「脆性磨料」機制 。在這個過程中，如何兼顧加工效率與切削力，同時完美控制表面品質並抑制裂紋產生，成為了提升良率的決戰點 。漢鼎解決方案：超音波輔助加工的「自修銳」魔法 為了解決粉末沾黏與加工效率問題，該客戶最終導入了漢鼎的超音波輔助加工模組。每秒兩萬次高頻微震動帶來的革命性突破透過每秒 20,000 次以上的高頻微米級震動，為先進陶瓷製程帶來了革命性的突破：突破一：磨棒自修銳（Self-Sharpening）高頻震動產生的微觀機制能震掉底層結合劑，讓新的鑽石顆粒持續裸露，確保刀具始終保持在鋒利的加工狀態。突破二：順利排屑，杜絕沾黏震動機制能有效震落並帶走陶瓷粉末，避免二次刮傷工件，徹底解決粉末沾黏導致的停機問題。突破三：消除應力與降低阻力顯著降低切削阻力與殘留應力，將陶瓷邊緣裂紋發生率降至最低。圖4. 超音波輔助加工原理說明轉型成功的隱形關鍵：無痛升級與企業家精神相信自己做得到的決心演講最後，朱協理強調，技術設備只是工具，轉型成功真正的關鍵在於「相信自己做得到的企業家精神」。陶瓷加工之路一定會遇到挑戰，但對於那些將問題視為「必經過程」並積極尋求解決方案的業者來說，這只是時間問題。現有機台無痛升級，實現雙重戰力漢鼎智慧科技的角色，就是提供最穩定、相容於 90% 以上 CNC 機台的超音波模組，讓業者無需斥巨資更換特種機，就能無痛升級，實現「既能硬脆、也能金屬」的多重戰力產線。面對高附加價值的半導體與 AI 材料市場，漢鼎與您同在。讓我們透過技術升級，幫助您的產線順利跨越硬脆材料的加工門檻，精準卡位全球 AI 供應鏈！圖5. 相容於漢鼎超音波輔助加工模組之工具機廠牌舉例📧聯絡我們: 諮詢硬脆材料的超音波輔助加工解決方案！💡點我了解更多產業實例💡💡點我索取產品型錄💡TEL：+886-4-2285-0838EMAIL：sales@hit-tw.com