本文以複合式葉輪作為製程與檢測自動化技術開發載具，應用CAD/CAM軟體建構其自由曲面(Free-form surface)與實體模型，並規劃NC加工製程與線上檢測路徑。為達到所要求的性能，葉輪的設計通常是複雜的，它會導致在加工過程中的過切和碰撞問題。透過電腦輔助製造技術，進行切削製程分析與刀具路徑規劃，以決定其加工策略，並產生無干涉、無碰撞的多軸數控加工刀具路徑與線上定位量測路徑。經由實體切削模擬軟體之輔助，將後處理產生的NC碼，進行模擬驗證與虛擬誤差分析，以避免機床部件之間的碰撞及刀具與工件之過切。確認刀具路徑無干涉與碰撞後，再藉由三種型式的五軸工具機進行實體加工驗證，並搭配線上量測系統進行誤差分析及線上誤差補償。所建立的製程與檢測自動化技術，將使複合式葉輪在製程規劃上更具彈性與效率。
自由曲面(Free-form surface)又稱為雕刻曲面(Sculptured surface)，已廣泛的應用於現代工程設計中以取代放樣曲面(Lofting surface)的技術，例如汽車板金模具、射出成型模具、渦輪葉片、船舶螺旋槳以及航太零組件等[1]。基於性能的考量，這些產品特徵均是複雜三維曲面，如以傳統的三軸工具機進行加工，除了原有效率、精度不佳的缺點須要克服外，亦須考慮重複定位所產生的誤差以及夾治具設計與製造的成本。這些因工具機自由度與選用刀具的限制，若採用五軸加工將可以克服。
一般飛機引擎與工業用氣體渦輪機其壓縮器葉輪的結構，是以獨立的葉片以銲接或鎖固式的方式定位在碟片上。而BLISK是blade與disk首字母的縮寫(BLaded與dISK)，BLISKs也被稱為整合式葉片轉子(Integrated bladed rotors, IBR)，意指葉片根部幾何與定位槽不再需要，其碟盤轉子與葉片是一體式設計[2]。Martin Bußmann及Dr. Erwin Bayer[3]說明現今引擎結構中一體式葉輪壓縮器與BLISK製造科技發展現狀，以及未來在BLISK製造上科技的應用與滿足功能、品質與成本的挑戰。文中亦介紹為達成減重需求的兩種重要的設計製造方式，一是將個別的BLISK銲接成多級的BLISK Drum；另一是中空風扇葉片技術。為了應用在高應力的渦輪段中，雙材料BLISK的製造可行性正在進行研發。另外在BLISK的設計方面，需顧及將來修復的科技與方式。
理論上多軸加工遠比傳統的三軸加工在製造上具有更多的優勢，其中包括提供較高的製程彈性與較佳的加工品質。但在使用多軸工具機進行加工時，必須考量諸多問題，包括：1.CAD/CAM系統無法充分支援；2.在刀具與相鄰的曲面間的過切與碰撞檢測演算法；3.由於多軸工具機複雜的結構，因此工具機的動態精度須要更為嚴謹[4]；4.對於多軸NC資料的處理，工具機的控制器設計須更為複雜，如此刀具路徑經插值器處理後才能確保加工的精度[5]。
目前具有多軸加工功能的商用CAD/CAM軟體仍然相當昂貴，且在複雜曲面加工時，指定刀具方位與刀具路徑分佈方面相當缺乏彈性，一般須嘗試多次才能成功。傳統上刀具的方位在加工的過程中通常保持定值，例如在刀具運動的過程中，刀具方位偏離曲面法向量一定的角度。雖然此方法比三軸球形銑刀的加工更有效率，但是過切的問題仍然存在，且留在曲面的餘料須要以人工的方式研磨去除。而這些問題在曲面更扭曲複雜時將會愈嚴重。
工具機的構形是影響可切削區域的主要因素，所以工具機構形的選擇便成為曲面可製造與否的重要關鍵。如何能在給定的曲面資料，選定適當的工具機構形，透過合理的加工定位，減少工具機的軸數，同時維持加工後的曲面品質，使得曲面的加工更具彈性，工具機的使用更具效率，乃是維持產業競爭力的一重要課題。
於多軸加工中指定工件方位方面有兩個限制條件必須考慮：碰撞與過切。對於避免碰撞最重要的幾何限制之一是可達性分析(Accessibility analysis)[6]。可達性分析是一個合理化的活動，尋找並決定切削刀具之擺放方向以達到目標曲面而不會與其他曲面干涉。可達性與可視性理論(Visibility)具有相關性，對於大部分的刀具而言，可視性是可達性的一必要條件，因為可視性是確保一無窮長且直徑為零的刀具能接近曲面中所給的特定區域[7]。
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