機械工業網 - 機械產業的入口網站

作者:馬勝銘、蔡淳宇、林豈臣、戴仲裕、彭達仁鑽削參數自主優化與智慧調變系統

近年來於國內外各大工具機展中，皆可看到各大工具機廠發展顫振抑制與參數優化系統。不過當前的製程優化技術多是注重於銑削製程，較少應用於鑽削製程。然而在金屬零件加工製程中，進行深孔加工時經常會遇到鑽削顫振問題，本文將提出一套針對鑽削製程的參數優化與智慧調變系統，透過即時加工振動監控及加工異常振動警示功能，讓加工者能快速了解製程狀態，並在異常振動發生時保護機台。再透過鑽削製程參數優化快速找出加工甜蜜點，維持製程穩定。最後透過參數智慧調變系統，依照加工座標變化自主調變參數，降低因工件動剛性變異造成的振動問題，讓加工者不須因加工座標改變便須停機重新找參數，提升製程效率。

作者:蔡淳宇、馬勝銘、吳偉任、戴仲裕、彭達仁切削參數自主優化系統及其加工應用

根據我國5+2產業的智慧製造政策發展，製造產業正從傳統機械化逐步轉型為自動化與智慧化。產品市場的客製化與稀有化商品需求提升，製造產線亦隨之轉為少量多樣與混線生產模式，製造效率與加工品質要求漸漸提高，導致傳統倚靠人工打樣、監控與除錯的製造效率不足以應付需求。本文將提出一套針對金屬铣削製程打樣的自主參數決策系統，透過解析刀具與工件的物理特性，以及收集線上實際切削資料進行分析，系統將自動輸出一組基於切削品質最穩定的最快製程參數，用以協助加工者快速得到最穩且最快的製程參數，提升快速打樣快速量產之生產趨勢。

作者:戴仲裕、蔡淳宇、吳偉任、彭達仁切削製程優化與加工輔助應用系統

隨著工業4.0與智慧製造發展趨勢，以及消費者追求物以稀為貴的消費型態，單一產品多樣化的行銷模式成為市場主流，間接影響製造產業的生產模式，因此，製造產業逐步轉型少量多樣與混線生產模式，加工效率與製造品質的要求漸漸提高，導致傳統倚靠人工打樣、監控與除錯的效率不足以應付客戶需求。本文將提出一套針對打樣與生產效率的製程優化輔助應用系統，透過解析及應用刀具與設備的最大動態容許負荷，以及製程減振夾治具的輔助加工功能，協助加工業者快速得到最佳的加工參數，並降低除錯與試誤的時間，且提升打樣效率與生產效率。

作者:戴仲裕、陳科翰、馬勝銘、彭達仁數位切削製程優化技術與其應用

隨著工業升級與數位科技蓬勃發展，製造技術邁向數位化、自動化以及智慧化，國內製造產業必須與國際先進製造技術接軌。由於產品導向與環保議題，產品輕量化越來越受到重視，零組件種類越來越多，尤其薄型工件加工易振，且材料移除量高，加工效率往往無法提升。本文介紹一套製程解析與高效率製造技術，透過整個加工系統的解析與模擬，並找出最佳效率的加工參數解決方案，提供國內產業一套有系統的製程規劃方法與結果，方可改善國內製造產業受現於傳統技術而無法突破之問題。

作者:戴仲裕、陳科翰、黃啟榮、彭達仁金屬薄件製程解析與高效率製造技術

隨著工業升級的世界趨勢以及數位科技蓬勃發展，世界製造技術走向數位化、自動化及智能化，國內製造產業必須導入先進製造技術才可與國際接軌。由於產品導向與環保議題，產品輕量化越來越受到重視，但薄型工件加工不易，必須有一套完整的製程規劃技術才可提升產業製造能力。本文將提出一套針對薄件製程解析與高效率製造技術，透過整個加工系統的解析、數位製程模擬技術以及製程效率預測找出最佳的解決方案，提供國內產業一套有系統的製程規劃方法與結果，方可改善國內製造產業受現於傳統技術而無法突破之問題。

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:彭達仁、丁純乾、陳俊皓、黃淵勇六軸垂直關節型機器手臂之荷重變形引起的定位誤差研究

本文建立一種簡化機械手臂剛性模型以預測6軸垂直關節型機器手臂在荷重變形時所導致的定位誤差問題。此模型主要是將機械手臂所承受荷重時的變形量分為減速機承受扭矩所導致的角位移及手臂結構承受負載的懸臂變形來進行建立，並利用減速機本身具有方向性剛性表現的特性與手臂結構件進行整合簡化，並經由機械手臂實測值與ANSYS分析結果進行驗證以確保本方法的可行性及正確性。本剛性模型在預測承受荷重前後的重力方向的位移量的結果與實測值的差異可達到0.1mm以內。

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: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:戴仲裕、林啟正、黃啟榮、彭達仁應用雷射都普勒速度儀於動態薄壁件的切削穩態預測

顫振是一種常見的加工問題，顫振會影響刀具的壽命、工件表面精度與生產效率等等。一般顫振的發生主要是由主軸上的刀具振動所產生的影響，而針對薄壁工件的切削顫振來說，由於薄壁工件本身質量較小與剛性較軟，所以薄壁工件的顫振發生為工件本身的自然振動勝過於刀具的影響。由於薄壁工件本身的動態特性對於外加的質量特別敏感，為了可以得到精確的切削穩態預測，本文提出使用雷射都普勒速度儀（LDV）取代一般常用的加速度規作為量測頻率響應函數的量測方法，用以避免加速度規的質量影響量測的準確性。穩態耳垂圖是由切削深度、工件與刀具的自然頻率和主軸轉速所計算而得的，本文將比較傳統使用加速度規的實驗方法與雷射非接觸式量測法的頻率響應函數與穩態耳垂圖，並針對不同的量測方法進行討論。

作者:戴仲裕、黃啟榮、林啟正、彭達仁航太薄件加工虛擬製程預測技術

加工製程虛擬數位化對於製造效率提高而言是個關鍵，主要原因在於製程模擬可減少工件打樣的時間，並且更可降低製造過程開發的成本。為了在加工過程中實現高精度和保持穩定性，工件在每一製程狀態的結構動態特性勢必事先預測出來，且對於加工薄型工件的航太相關製造中是特別有用但比較困難的，例如渦輪葉片，主要原因在於薄壁工件加工過程結構輕薄，容易誘發顫振，且薄壁工件動態特性容易受到虎鉗夾持條件而有所影響，對於動態特性模擬而言，無法使用一般量測方法直接得到夾持條件，最終造成模擬不準確。本技術建構一套薄壁工件加工過程的動態特性與切削穩態預測方法，由模型更新法（model updating method）的虎鉗夾持條件辨識方法，將工件夾持於虎鉗上的系統動態特性進行模擬，將一般手動模擬法造成的模擬誤差14%降透過本技術的科學化調整至剩下1.5%。透過較符合實際的模擬模型可提升切削穩態預測的準確性，進而避免薄壁工件切削過程誘發顫振可能性，更可透過切削穩態預測得到最佳的加工效率。

作者:彭達仁、汪正祺、杜維奈、杜冠威加工能耗監控與參數優化的研究應用

本文的目的是通過最佳化金屬切削製程參數來提升加工效能。本文著重於實現良好的表面粗糙度，同時顯著減少加工時間，從而有可能減少能源消耗和二氧化碳排放。透過田口方法來分析加工時間與能源消耗之間的相互影響，本文進一步利用NX CAM軟體，將虛擬模擬與CNC教學機整合進即時加工過程中。本文同時強調在追求加工效能與考量切削負載的雙重考量下，對參數的貢獻度及最佳組合進行評估和分析，以有效達到合理可實現的實際加工狀態。

當期雜誌