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切削加工與刀具專輯前言

摘要"

為協助國內工具機產業發展,以及因應智慧製造發展趨勢,精密機械研究發展中心(PMC)從最初的工具機檢測服務、機械相關技術的研發,再到近幾年投入發展終端零件加工產業的生產製造解決方案。為提升加工精度、生產效率,與降低製造成本而努力,期能協助國內工具機業者快速對應終端客戶需求。在全球各工具機大展中亦可看出相同的發展脈絡,除了不斷精進的穩定性、可靠度提升的呈現外,設備的狀態監測、關鍵零組件的壽命估測,以及切削製程智慧化的加值軟體受到更多的關注。為此,本期收錄切削製程智慧化相關文章有兩篇,切削性能提升、先進材料切削加工技術研究各一篇以饗讀者。

在切削製程智慧化方面,有線性與非線性迴歸演算法於PHM方法預測刀具剩餘可用壽命之比較,透過感測器擷取到的振動訊息,使用預測和健康管理技術建立刀具的剩餘可用壽命模型,達到準確的剩餘可用壽命預測,以延長刀具使用時間,降低生產成本。並可即時監控刀具健康狀態,避免斷刀之風險,提升產品加工品質與良率。 
另有適應性進給速率控制於粗加工效率提升之應用,經事先量測所取得的該刀具可容許的主軸平均負載,進而設定為跟隨該刀具的參考負載,控制過程中同時將線上即時擷取的主軸實際負載回授至輸入端,並與刀具參考負載相減而獲得主軸負載誤差。透過進給速率的改變,使得主軸負載可維持在刀具參考負載的目標範圍內,以提升粗加工時的加工效率與延長刀具使用壽命。
在切削性能提升方面,有切削振動與結構特性分析,探討如何從「改善機台結構」與「掌握機台特性」兩方面著手進行切削性能的提升。完整的動剛性、切削、模態等測試,可以幫助我們更了解機台之動態特性與加工能力,累積之測試技術與數據,對於機台設計開發及優化有極大的幫助。
在先進材料切削加工方面,有斜向超音波振動輔助車削石英之研究,利用斜向超音波振動裝置,在切削時產生XY方向的斜向往復運動,進行石英的精加工。目前對於石英的加工僅限於使用鑽石磨棒進行磨削,業界尚無實際車削石英的成功案例。過往,利用超音波振動輔助來進行硬化鋼材與硬脆性材料的車削,已被證實可以在切削速度、切削品質與刀具壽命上獲得大幅的提升;本文應用斜向超音波振動輔助進行石英環車削,亦能有效減少聚晶鑽石刀片的磨損並提高加工表面品質。
以上文章內容均經實際驗證,其中切削振動與結構特性分析一文更是PMC同仁累積多年的工具機實務感言,具一定參考價值,如有疏漏,還請讀者不吝指正。

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