產品生產製造歷經自動化、量產化與全球化發展歷程後,近幾年,不論是德國的工業4.0、美國的製造業回流政策、日本的人機共存未來工廠、韓國的下世代智慧型工廠,還是中國大陸製造2025 計畫,全球主要工業國家均積極推動建構智能化製造、生產、銷售系統,以快速反應或預測市場需求。其中除了加工製程與生產設備整合之外,製程狀況與設備健康監測也是目前先進製造技術發展的一大趨勢。
本期針對切削加工之智慧化相關應用,邀集國內產、學、研相關研究成果以饗讀者。包含:
1. 中興大學蔡志成、盧銘詮、吳天堯教授的Inconel切削加工硬化與刀具狀態監測技術開發。針對航太產業之高鎳基合金Inconel 718以CPS及大數據方法建立加工硬化之切削力模式及開發線上即時刀具磨耗偵測系統二項技術。研究結果顯示,比切削力隨切削條件及切屑幾何形貌而變化,其值隨著主軸轉速的提升而下降,而加工硬化效果則隨主軸轉速提升而提高;刀具狀態監測則以主軸雙向振動訊號及工件夾具聲射訊號之特徵,建立刀具磨耗偵測系統。
2. 中興大學蔡志成、張世餘的由切削力預測金屬面銑削表面形貌之技術探討。探討金屬面銑削加工時切削力變化與表面形貌之相關性。並以SKD11模具鋼進行實驗測試,以驗證理論之適用性。結果顯示以監控切削力來推估表面形貌之方法極為可行。
3. 財團法人精密機械研究發展中心洪莉珺、陳聖哲的關於刀具磨耗之智慧檢測。透過費雪準則分析找出刀具劣化檢知之關鍵因子,再利用羅吉斯迴歸建立刀具壽命模型,有效掌握刀具即時狀態與劣化情形,從而降低加工成本、提高生產率和產品品質。
4. 超級高科技有限公司梅可人、周鑫兌的虛擬工具機資訊視覺化與切削力模擬。以機構鏈建立虛擬工具機,再由轉換矩陣控制其運動,並進行碰撞偵測及切削模擬,即時模擬切削並得出切削幾何。利用切削幾何、材料切削力係數、刀具幾何、進給及轉速模擬切削力。比對模擬切削力及實驗切削力,於虛擬工具機中整合切削狀態及物理資訊到工件幾何上,以資訊視覺化提高加工分析及除錯的效率。
面對智慧化發展浪潮以及接踵而來的第4 次工業革命,如何建構產品差異化、掌握關鍵技術自主能力,是產業維持國際競爭力之重要課題。期盼本專輯之相關研究,對於讀者在產品差異化建構及關鍵技術掌握上能有所啟發與助益。