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作者:廖彥欣、李坤穎、羅世杰、魏士傑工具機熱流固耦合分析基礎技術

作者:羅世杰、蕭錫鴻、李坤穎、魏士傑、廖彥欣工具機可靠度分析技術

工具機的可靠度必然重要，但往往在開發新產品的時候總是不被放在首要的考慮重點，主要因為工具機系統是由多個次系統組合而成的一個複雜系統，其系統結構複雜、功能多樣性及應用範圍廣，整機系統的可靠度不僅須考慮各次系統的問題，還須考慮次系統間的匹配問題，這些問題都會影響整機系統的可靠度，也因此發展工具機可靠度的技術，已是成為主要課題。本文將探討及發展工具機系統於設計階段導入可靠度工程技術的方法。

作者:李坤穎、魏士傑、羅世杰、廖彥欣工具機熱抑制最佳化技術

作者:魏士傑、李坤穎、羅世杰、廖彥欣液靜壓軌道直度對於溫度和流量參數最佳化

作者:羅世杰、陳冠文、李坤穎、魏士傑立臥五軸銑車複合關鍵零組件技術發展

作者:李坤穎、魏士傑、羅世杰、廖彥欣工業基礎專欄 │ 內藏式主軸冷卻流道設計研究

作者:黃成凱、柯博修、魏士傑、羅世杰、林思嘉、李坤穎創新智慧節能系統與應用

淨零碳排來勢洶洶，工具機廠已深刻感受來自客戶的壓力，現階段客戶不僅考量產品價格和效率，亦考慮能耗表現，因此工具機節能模組，將成為下一個十年的競爭利器。據工具機廠統計，工具機液壓系統占整機能耗50%以上，一般而言工具機啟動後，液壓系統即開始運作，而無論工具機是否作動，皆持續的運轉，即使透過變頻系統改善，頻繁的加減速仍導致馬達電力負載瞬間變動，能耗仍舊是居高不下，因此本文將開發創新智慧節能液壓系統，透過機台加工程式智慧學習並自動判斷、控制液壓系統馬達轉速，並智慧排程馬達休眠最低轉時序，以達到節能目的。

作者:李坤穎、魏士傑冷卻熱抑制於工具機精度提昇之研究

工具機精度影響的因素最大誤差來源主要為熱誤差，為了降低工具機的熱誤差，目前學界與業界作法主要分為熱補償及熱抑制，熱補償的補償精度取決於熱誤差模型精度及環境溫度變化的影響；而熱抑制主要利用冷卻或環境控制對工具機的熱源進行熱交換，以降低熱誤差。國內對於環境控制、冷卻條件及主軸冷卻水套設計對於工具機精度的影響，尚無相對應的研究及應用。故本文主要以熱抑制的角度進行探討，主要以環境溫度、冷卻條件及控制，到主軸冷卻水套設計進行一系列的研究，並以實際加工進行驗證，以期結果及應用能符合工具機精度提昇的需求。

作者:李坤穎、駱文傑、魏士傑、羅世杰、廖彥欣智能化適應性冷卻控制於工具機加工精度之提昇

本研究主要是針對工具機主軸冷卻機進行適應性冷卻控制，針對工具機加工過程中不同的負載所產生的熱量進行熱交換冷卻的動作。從散熱量實驗方面可以發現，冷卻流體適應性控制，能帶走將近148.66 W的熱量；另外，主軸在變負載的情況下，適應性冷卻控制能有效抑制主軸的軸向熱變形30 %以上。在實際的加工應用上，進行工件的加工，長時間精加工下，其平行度、平面度及尺寸的加工精度可以提升40%以上。由研究的結果中，可以說明主軸透過適應性冷卻控制方法進行熱抑制，除了可有效降低熱變形外，更可使加工的精度提昇，為提昇工具機精度的有效方法。

作者:紀凱元、李坤穎高精度旋轉工作台熱誤差冷卻分析及節能研究

近幾年來，因應半導體、生醫、光學、航太等應用發展隨著加工效率及精度的需求不斷地提升，造就高精密五軸工具機成為高附加價值產業需求。本研究將直驅式(Direct Drive, DD)旋轉工作台進行熱誤差多重物理耦合分析及冷卻性能優化改善並透過實際機台進行實驗及計算提升模擬分析邊界條件的準確性，在模擬分析下，得到了各入口流量及入口溫度設定之變形量及結構溫度結果，能有效的找出適合的邊界條件，研究中透過流量差異最高降低了30 %以上的變形量，透過溫度控制最高降低了40 %以上的變形量，使未來在設定各項邊界條件時有更多的依據及數據去做參考。另外也針對目前低碳化的節能議題進行探討，而能耗及碳排放的研究上，在ISO 230-3:2007實驗方法下，兩種冷卻流量控制方式，冷卻機產生的能源消耗及成本還有碳排放量計算，計算後發現進行了流量控制之整年用電量，相比未控制情況下，減少了1525.33度(kWh)的用電量，相當於減少755.036 kgCO2e的碳排放量，有效減少37.89 %的能耗成本及碳排放。不僅提升了機台精度，也在成本及碳排放量上有明顯的成效。

作者:黃成凱、李坤穎、魏士傑基於伺服感測訊號的工具機狀態估測技術

隨著消費習慣的改變，製造行為由以往的大量生產逐漸轉向小批量生產，使加工行為變複雜，且精度與穩定度要求也越來越高。然而，工具機受溫度、切削負載等影響，不易維持穩定的加工精度，而現有的線上估測技術大多需要在指定位置額外安裝感測器，所衍生之成本與系統可靠度問題使產業接受度不高，因此大多仍以停機方式檢測，使得加工精度偏移時無法即時判別。本研究致力於開發工具機狀態檢測技術，透過伺服感測訊號，實現無額外安裝感測器情況下的精度估測、故障診斷與切深參數建議，提出之方法透過少量實驗搭配大量有限元素分析法建立大數據資料庫與估測模型，使該模型可藉由伺服迴授訊號評估工具機狀態，以提高加工業者的生產效益、加工精度並預防臨時故障發生。

作者:李坤穎、魏士傑、羅世杰、陳志明工業基礎專欄｜機台精度維持及診斷技術

台灣人口結構老化、勞動人力縮減與產業競爭優勢流失等已成為急需解決的課題，反觀各國政府無不積極擬定產業結構轉型對策。台灣工具機業者目前在智能化工具機技術雖較薄弱，但因具備雄厚的資通訊產業技術底子，如果能善用並與工具機技術結合，智能化工具機技術及其服務平台或許反而可以成為台灣工具機業者在國際市場的競爭利器。

工具機進給軸在運轉中，會因為馬達、軸承及螺帽的發熱，導致螺桿進給系統的溫升及伴隨生成的熱變形，使其定位精度劣化造成熱誤差，利用工具機進給軸數位分身技術建立機台精度長時間維持及精度診斷技術，能預測進給軸的溫度分佈，並補償至控制器。除此之外，進給軸定位精度取決於剛性及背隙，進給軸剛性包含馬達剛性、軸承和螺帽，利用進給軸數位分身技術能有效預測剛性並降低熱變位對剛性影響，且即時調整至控制器提升精度達到最大目標。進給軸零件在正常磨耗下，會導致預壓力減小而造成剛性降低和背隙劣化，這時就需要雲端自動調整參數，方能兼顧效率與品質。預計此系統可以簡化該生產過程以優化維護活動和調度，支持製造人員進行更智能的決策以及開發自我照護的智能機床，減少每年至少花費營運成本的20%進行設備停機保養與維修，以及讓各個環節的效率均達最佳化，設備使用效率、勞動生產力提高30%。

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