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作者:林煒祥、李日傑、徐士哲、高永銘工具機靜態誤差分析與補償技術

五軸工具機加工精度受到很多原因影響，其中靜態誤差為最主要的誤差來源，要如何解析工具機的靜態誤差並有效的補償誤差至控制器是提升加工精度的重點。本文首先介紹五軸工具機的43項靜態誤差，並探討誤差分析與誤差補償技術，最後於五軸工具機加工ISO的驗證工件確認此技術的可行性。

作者:林煒祥、李日傑、高永銘工具機機上量測技術

工具機會因為多項原因產生誤差，而機上量測功能因操作複雜或設備昂貴無法廣泛的應用在加工廠中，導致無法即時修正誤差改善精度。本文首先介紹工具機43項誤差，接著探討國外商用控制器針對誤差所提供的補償功能及儀器量測方式，最後提出工研院的解決方案，透過設計教導式人機介面，簡化使用者操作儀器的困難度，並撰寫Marco程式將各項量測步驟與方式自動化，精簡誤差量測過程與簡化操作難度，在設計圖像化介面對應實際機台位置，快速理解需填入的參數位置，完成機上量測功能，提高廠商使用意願，改善機台精度。

作者:葉峻賓、李曉暉、張文穎、陳漢強、張怡萍、梁儷齡、夏啟峻主軸健康智慧化監診實測

工具母機的主軸被譽為機床的心臟，不僅影響加工精度，保養不當甚至會降低設備稼動。最常採用的主軸檢測規範是ISO-10816，在無負載條件下，利用量測機械非轉動部位的振動量測訊號，來評鑑主軸的健康狀態。然每台設備的使用與維護多少有所差異，當主軸有異常徵兆時，會在某些特定的頻帶或振動特徵上才觀察得到；此外感測器的安裝在主軸頭，常遇到繞線不易與成本過高的問題；透過可攜式無線振動感測模組，可方便安裝並快速檢測。雖然異常的訊號資料不容易收集，然透過正常振動資料的頻譜特徵建模，可以對每一台機台建立各自的健康監診模型，例如機器學習方法GMM （Gaussian Mixture Model）或SOM （Self-Organizing Map）；不僅在有異常的特徵發生時偵測得到，更可在每次維修保養確認後自動更新模型，監測往後的使用是否偏離保養後的狀態。

作者:張澤祥智慧製造聯網數據加值聯盟 - 推動台灣設備業聯網通訊與資訊模型標準

2017年成立的智慧製造聯網數據加值聯盟，以推動設備共通性聯網標準及設備數據加值服務為宗旨，最終目在加速國內產業智慧製造的發展。本文旨在說明本聯盟在策略上，如何選定國際主流的設備通訊協定和通訊模型；以及在執行面上，如何成立以業者主導之數個工作團隊，共同合作制定並推動台灣設備業聯網通訊與資訊模型標準，以提升台灣設備產業的國際競爭力。

作者:吳柏勳、李日傑、張仲敏、李建毅、林明宗五軸線上即時刀具路徑轉角平滑控制介紹

CAM系統中，五軸工件輪廓曲面是高階多項式(自由曲面)構成，通常使用多直線短單節來逼近曲線，CAM所產生的不良加工路徑可能誘發機台共振，導致工件呈現不規則表面。本文針對國外三大商用控制器廠商(FANUC、SIEMENS、HEIDENHIAN)所推出的五軸控制器中的高階功能進行介紹，並將本次技術著重在控制器的轉角平滑化功能上，透過擬合平滑刀具路徑來改善不良的加工路徑。藉由與各位業界先進分享工研院對此功能的學理與應用之研究，期望可提供國內五軸加工使用者，對於控制器使用之相關資訊。

作者:張信常、黃博煜、古宏麒、鄭志平AI調整控制器補償參數提升全體積空間精度

面對全球競爭，臺灣工具機業發展高階五軸機，關鍵在於全體積空間精度提升。傳統精度調校耗時且依賴資深技師，難以解決五軸機構中43 項幾何誤差的複雜耦合。本文結合五軸運動學與AI 數據建模，提出補償參數調整技術。利用ISO-10791-6 K4 (Kinematic Test 4) 動態路徑測試和雷射量測儀，採集刀具中心點動態誤差數據與控制器機械座標。建立物理導引AI 模型，聚焦優化四項旋轉軸機構鏈誤差參數，包含XOC（X 軸對C 軸的偏心誤差，X-coordinate of Origin of C-axis）、YOC（Y 軸對C 軸的偏心誤差，Y-coordinate of Origin of C-axis）、YOA（Y軸對A軸的偏心誤差，Y-coordinate of Origin of A-axis）、ZOA（Z軸對A 軸的偏心誤差，Z-coordinate of Origin of A-axis）。結果顯示，本系統能有效預測與補償空間誤差，縮短調機時間，實現精度調校標準化與數據化，助國內工具機產業晉升A+ 級精度品級。

作者:林明宗、蔡博淮、李建毅數位雙生應用於五軸加工驗證

本文開發一搭配西門子控制器之五軸工具機數位雙生系統，透過整合插補器、伺服傳動模型、結構動態分析等技術，用以預測五軸加工過程產生的輪廓誤差，並達到插補參數調整功能。首先透過西門子控制器自動伺服調機功能進行系統鑑別，求得伺服優化參數以及虛擬工具機模型，同時達到五軸插補匹配。接著推導位置轉移函數，求得直線與圓弧路徑的輪廓誤差解析解，再使用KAKINO標準路徑調教關鍵的插補參數。最後，使用NAS979切削測試驗證本文所提出的方法可以進一步提升五軸工具機之加工精度與品質。

作者:徐凡媐、陳智榮、吳相儒、張明倫、吳雅菁、謝宗翰數位計量資訊交換發展-以工具機旋轉軸角度定位誤差補償為例

多軸工具機於生產過程進行檢測與校正的常用市售量測儀器，皆僅能產生量測數值與量測趨勢曲線，使用者往往多以人工方式將量測所得之誤差資訊，以手動方式輸入至控制器廠內補償表。隨工廠數位化層次提高，本研究結合工業技術研究院量測技術發展中心研發之可攜式連續角度參考標準件(PoCAS)，以統一的資料交換格式與全球既有的SI單位制度為基礎，使用可延伸標記式語言(Extensible Markup Language, XML)作為共通的數位資料交換格式，訂定資料交換架構，使得IoT(物聯網)內傳遞之計量資料皆可具備“數位校正報告(Digital Calibration Certificates, DCC)”之功能，供業者於機台交予客戶端用的調機後證明文件。

作者:曾郁升、徐士哲、林孟秋、李建毅、高永洲銑床控制器線上CAD/CAM技術

一般電腦輔助設計與製造（Computer Aided Design & Computer Aided manufacturing, CAD/CAM），均以離線方式規劃加工路徑，必須經過CAD模型編輯、CAM路徑規劃與PP後處理加工程序，最後將NC碼傳輸至CNC進行加工。商用CAD/CAM軟體功能強大，已發展至可支援五軸同動銑削之刀具路徑產生、機器手臂加工路徑產生以及日漸增加的積層製造路徑等高複雜度之功能，然而，機械製造產業實務上面的大多數機械零件加工應用，倒是不見得均需要使用到如此複雜的高階功能，因此將簡化版的CAD/CAM系統內嵌至控制器中已成為智慧製造趨勢。本文將介紹國內外商用銑床控制器線上CAD/CAM技術，期望銑床使用者能對於控制器內嵌CAD/CAM技術有更深入的了解。

作者:周揚登、馬淮龍、劉又齊、李明蒼高速主軸適應式熱平衡冷卻系統設計分析

本文以模擬與實驗解析一國產高速主軸的熱變位特性，並將「適應式熱平衡」＋（　Adaptive Thermal Balance®）技術概念應用於冷卻水套設計及控制。由於主軸不對稱的溫度分佈，導致主軸產生熱彎曲，從而對加工精度產生顯著的影響。為改善此熱誤差，我們藉由模擬瞭解主軸在穩定運轉下的溫度分佈以及熱變形，接著設計一個主軸溫度調控水套，調節控制主軸的徑向均溫性。實驗證實，此技術能有效地將主軸前後溫度差控制在±0.5℃內，不僅改善了主軸溫度均勻性及對稱性，同時減輕主軸內部預壓環及軸承的溫升以及不對稱的結構熱膨脹，進而能夠降低熱變形所造成的主軸軸承損耗。

作者:何銘浚工具機馬達切削負載監控功能

刀具狀態會直接影響工件的加工品質，透過刀具狀態監控技術，監控刀具狀態並控制工件品質以及避免停機。因此許多工具機的製造業者提出刀具監控機能給客戶，並提升自身產品競爭力。刀具磨耗會增加切削熱、切削力、激發振動，本文建立馬達切削負載監控機能，透過導入區段化的監控技術，比對相同加工區段的負載變化，並整合監控閥值與警報系統。為了提升馬達負載的刀具狀態辨識準確度，使用總體經驗模態分解法（Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD）進行濾波，透過切削實驗驗證導入後的差異。經實驗驗證，EEMD方法於相同切削條件下，可有效提升刀具磨耗時馬達負載變化量。

作者:李坤穎、駱文傑、魏士傑、洪祥豪冷卻流體適應性控制於工具機主軸精度之提昇

工具機加工過程中，主軸的高速旋轉會產生大量的摩擦熱，此些熱量會使得主軸於運轉過程中產生熱偏移的狀況，從而對於加工工件的準確度產生很大的影響。因此，於運轉過程中所產生的熱量，必須透過冷卻系統即時將熱量由運轉中的主軸排除。本研究中，我們針對工具機使用的直結式主軸做熱變位分析，並使用自適應性冷卻控制系統，針對工具機加工過程中不同的負載及轉速所產生的熱量進行熱交換冷卻的動作，來達到熱誤差抑制的效果。從散熱量實驗方面可以發現，冷卻流體適應性控制可隨著工具機加工時的負載狀態進行冷卻流體的調變，最多能帶走將近148.66 W的熱量，並做出更有效且立即性的熱抑制，降低熱變形量。

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