機械工業網 - 機械產業的入口網站

作者:廖建智、王承緯、何筱晨、林政傑、周國華、王仁傑智慧化機電分析模組技術於工具機實務應用

在高效率航太加工與高精度需求的模具加工中，過切一直是關鍵的問題點，造成過切的因素可分為CAM工法規劃與機械振動兩大類，針對過切問題，使用者常在機台調機與加工刀法規劃上尋求解決，但業界目前仍無明確的科學化模型。

本文整合CAM路徑規劃模組與工具機機電系統，首先對CAM的品質進行確認，包含極短反向背隙與減速率及減速數量…等指標，接續整合機電分析模組進行刀尖點誤差分析，並將其三軸向動態誤差轉換為模面法向誤差，最終在模面上以色點後處理方式呈現誤差分佈，使用者即可以快速進行切削模擬預測加工狀況，並透過調整CAM工法規劃或重新設計機台動態響應…等方式進行加工模面的誤差狀況修正，有效連結CAM路徑規劃與機台動態響應之間的關係，建立相對應的科學化模型。

作者:陳羿銘、廖述鐘、林啟正、彭達仁、蓋震宇遠端切削優化與管理平台技術

近年工業產品多為高單價客製化產品，產品特性少量多樣，且高階產品需全檢，耗費人力，並其產品有加工移除率高與製程時間長等加工特性，本中心建置遠端加工優化平台搭配虛實整合切削診斷技術，可於遠端在切削前藉由擷取製程參數技術，進行包含加工路徑、負載等加工資料解析為其進行加工優化，並進一步利用遠端管理平台技術，引進自動化生產設備、導入智慧製造產線與線上量測系統，除了可即時監測加工品質建立產品履歷，亦可回饋參數進行優化補償，同時將產線數據上傳雲端，進行跨廠區整合以降低生產成本並提高產能。

作者:李益志、黃承好準分子雷射與飛秒雷射在眼科手術上的應用

本篇文章主要簡介雷射光源於眼科手術上的發展與應用，以準分子雷射（Exicmer Laser）與飛秒雷射（Femtosecond Laser）為介紹主軸。飛秒雷射光源除了應用於機械加工、半導體檢測設備外，在眼科手術上的應用更是一大突破。本公司研發的主力產品”飛秒眼科手術儀”即是整合飛秒雷射與周邊設備，透過自主研發該項產品提升國內高階醫療產業的競爭力。

作者:盧銘銓微細切削加工與微刀具狀態偵測發展

作者:洪瑞斌、林清源、羅佐良應用振動聲紋特徵於切削穩定性之檢測分析

本研究旨在探討線性滑軌預壓對工具機進給系統的結構動態特性之影響。線性滑軌已廣泛應用在各式各樣工具機之進給導軌系統中，其內部滾動鋼珠與滑槽之間的接觸力與接觸點之變形量為非線性關係，將導致鋼珠接觸剛性隨其預壓之不同而改變，並因此影響主軸頭部系統結構之動態特性與切削穩定性。由有限元素分析證實預壓等級較高的滑塊，因具有較大的接觸剛性，可提升進給機構結構的靜剛性以及自然振動頻率，並有效增強機柱主軸頭部之動態剛性及切削穩定性。機械切削加工時產生之震動與噪音量值大小與切削穩定性亦有極大的關連，本研究利用聲紋展開判斷是否有加工顫振的現象發生，藉此未來如果在加工過程未產生顫振則可適當的加快切削加工速度，若產生顫振則自動加（減）切削條件用以避開顫振點，如此可以致使切削條件保持再最佳的狀況，提昇切削效率，並避免因人而異的切削條件導致加工效率降低的現象。

作者:張京軒、葉賜旭、高永銘考量切削扭矩之銑削進給調變方法

電腦數值控制（CNC）工具機的加工參數設定通常是由工具機操作人員直接設定或使用CAD/CAM軟體藉由諸多加工結果統計數據庫進行參數設定；其結果往往是以較為保守的加工設定參數進行切削，雖可防止切削時因參數設定不佳而影響刀具的完整性並避免刀具損傷，但是該參數設定應用於CNC工具機卻會造成較低效率切削加工與較長的加工時間。近年來，由於自適應限制控制方法（ACC）可以在加工過程中界定加工變量的最大加工條件限度，所以在本研究中主要採用ACC方法進行加工參數設定，且操作加工參數的應用主要包含切削進給率和主軸轉速等。本研究發展具有單節預讀功能的在線自適應限制控制方法；儘管在實際加工過程中切削環境為多變，仍可在線調整原來的進給速率命令，以保持切削扭矩於先前所界定的範圍內。最後，應用於桌上型三軸電腦數值控制銑床工具機的實驗結果可證明本研究所發展的銑削進給調變方法在CNC銑床工具機應用的可行性。

作者:S. Doruk Merdol, MASc, PhD、羅佐良透過高效率加工路徑分析提升生產效率

在現今競爭激烈的市場上，加工面臨了低價但高品質之挑戰，尤其是在中小型產品加工市場上。如何不再做出設備投資而直接提高生產嫁動率為重要之研發策略。瞭解加工標的，認識自己所用之加工機，解析其耦合之切削力學關聯，可以做為科學計算最佳加工條件，成為提高加工效率計算之依據。本文作者為Dr. Merdol為英屬哥倫比亞大學機械博士，專長為切削解析與震動學。文中提供切削解析與切削條件優化之技術輪廓與案例。工研院機械所與Dr. Merdol目前進行多項技術交流與合作計畫，期望透過先進的分析技術提供加工製程優化的技術服務給精密加工與航太代工業者。

作者:羅佐良、廖建智、陳佩吟、彭達仁、黃少谷虛擬工具機分析技術於機台設計端及實務加工端之應用現況

2011年台灣為全球工具機出口國第4名，產值為42億美元，然而在產品等級上，由於控制器、結構穩定度、剛性/精度問題，仍落居日本、德國，因此不易導入高階市場，因此單機價格亦無法大幅提升。過去工具機結構設計承襲與累積了前人智慧經驗的傳承，師徒制與經驗法則為工程結構設計之主力方法。然而台灣工具機欲邁向A+等級追德趕日，則設計理念必然需要有一個徹底的改變。科學導入設計已是必然的趨勢。2012年工研院機械所執行之工業基礎技術─虛擬工具機技術即整合虛擬切削、拓樸結構生成技術、機電整合多體動力模擬形成一個完整之工具機科學設計法則。本文即在此基礎下建立工具機專屬拓樸分析與自動生成技術之理論與軟體研析。預計2013年整體虛擬工具機技術完成後，可以大幅提升國內工具機設計技術與質量的整體改變，期將台灣工具機設計水準提升至國際一級水準。

作者:洪瑞斌、羅佐良、陳泳潤、吳昆達、林峻緯立式加工機刀具之全角度切削穩定性分析

銑削加工過程中刀具產生顫振將嚴重影響工件表面精度，並危及刀具與工具機的壽命。為了避免顫振的發生，通常會選擇較為保守之加工條件，但卻降低生產效率。如何在生產效率及減少顫振發生間取得平衡，則需建立一套避免顫振的加工準則。根據切削力學，切削顫振的發生與切削力大小及工具機結構剛性有關，而刀具切削穩定性範圍與其動態響應特性有關並可應用穩定性圖來界定。基於此觀點，本研究建構全方位切削穩定性分析法則，計算主軸刀具系統切削穩定性範圍。研究中，首先透過機台動態特性實驗，擷取主軸刀具端之頻率響應函數，再導入刀具與加工件材質之切削負荷係數，預測刀具之全方位切削穩定性範圍。根據本研究實驗分析結果，主軸刀具之切削穩定性與臨界切深會隨切削進給方向以及主軸在Z軸向定位高度之變換而改變。此種現象說明主軸刀具系統切削穩定性之變動性。應用本研究發展全方位切削穩定性分析法則，將可建立特定刀具統在規劃加工行程內之最佳切削穩定性條件，提供選用切削條件之決策依據。

作者:陳羿銘、廖述鐘、彭達仁虛擬切削技術的發展與應用

針對虛擬切削技術的發展進行詳細說明，並輔以加工優化技術的實例來闡述高效率加工的應用方式。從1960年代電腦輔助設計和電腦輔助製造的技術開始提出後，搭配日趨成熟的有限元素分析（FEA）技術，工程師開始利用電腦來解決許多加工模擬等需大量運算的工程問題，本文會詳述目前最新的虛擬切削技術發展情形，並示範在3C電子產品如何應用虛擬切削技術達到高效率的薄壁加工效果。

作者:麥朝創、鄭志平智能化工具機之發展

高速高精與多軸複合工具機的市場需求急增，工具機產業競爭重點已由硬體研發朝向智能化軟體加值方向發展。本文先技術特徵之定義說明智能工具機所具備之技術架構，隨之再綜整各別整機廠與控制器廠對於智能化加值的發展重點，並依各別功能性加值項揭示其技術內容護。

作者:梁碩芃、許志源、曾郁安、張鈺翎、王國維切削進給率優化技術

隨著航空產業走向節能、省碳的大趨勢，其零組件必須兼具輕量、安全、可靠等嚴苛要求，多數航太零組件廠商會將整塊胚料直接加工，一個工件的切削移除量往往超過九成，且零件形狀極其複雜。

要完成這樣複雜的工件，不僅牽涉到工件切削位置的精準度，刀具的進給速度和負載更是關鍵。在過去，都是仰賴資深工程師、老師傅的經驗，做壞了一件又一件工件，在失敗中找答案，才能完美切削出複雜的曲面結構件。

工研院所開發SpeedPro製程優化軟體，結合切削動力學與最佳化方法，可協助人們更精確地駕馭工具機。SpeedPro會根據不同工件的材質、形狀，計算出加工路徑上每點的刀具與工件受力狀況，規劃出最佳化的製程參數，達到保護高價零組件及發揮製造設備最大產能的目的。

最典型的應用案例，就是航太產業中的金屬渦輪葉片(blade)。只要在工具機導入SpeedPro軟體，便可在葉片首次加工前，完整預測加工路徑之切削力與主軸負載等變化，進而在加工路徑規劃時，藉由調整參數控制切削力道，確保加工過程的效率及穩定性，讓渦輪葉片等複雜工件在首次加工就能完美呈現，進而改善現有製造產業之生產效率。

歷史雜誌