國立勤益科技大學 102年度教師研發成果展 工 程 學 院 發表人：精密所 洪瑞斌 作品名稱：高速主軸-刀具系統切削性能評估與優化調校 國立勤益科技大學 102年度教師研發成果展 工 程 學 院 發表人：精密所 洪瑞斌 作品名稱：高速主軸-刀具系統切削性能評估與優化調校 2. 技術特點 1. 技術摘要 1. 結合電腦輔助工程分析與檢測技術，建構高 速主軸結構組件設計、軸承規格選用與分析之發展模型，並建置軸承預壓調整量與主軸刀柄刀具系統之動態特性及切削性能之量化關係。 2. 協助業者掌握高速主軸軸承組裝預壓對主軸動態特性影響，針對不同切削性能要求，調校軸承預壓，提升高速主軸性能，增加主軸產品應用利基與產業價值。 本研究採用CNC銑削機台結合高速主軸刀具系統之整機模型，進行刀具切削穩定性實驗分析藉此探討軸承預壓對主軸-刀柄刀具系統切削性能之影響，並評估軸承隔環段差調校對主軸動態特性（如動剛性、阻尼性、切削穩定性等）之影響程度，建立量化數據資料庫，作為主軸軸承規格選用與主軸性能調校之參考依據。 3. 技術內容 本研究團隊積極發展虛擬工具機 (virtual machine tool) 技術，整合結構最佳化結構設計、控制電器信號與各式虛擬切削模擬技術，評估機台運動精度，其成效可在機械設計過程中提供完整的機械操作特性與結構修正參考數據。其中主要核心技術為工具機切削性能分析與評估。對切削機加工機而言，刀具切削表現，除了受刀具對工件產生之切削力學行為所影響之外，尚取決於工具機主軸刀具對切削負荷之動態響應，其中包含機台結構與線性傳動組件所產生結構動態行為，主軸刀具系統結構動態行為以及兩者之間的結構耦合作用。 影響刀具切削穩定性:機台結構與進給系統元件 / 主軸-軸承與刀具系統 / 刀具對工件切削行為 4. 重要成果 刀具動態響應與切削穩定性範圍 主軸分析模型與實驗架構 實驗分析研究結果顯示，主軸軸承間隔環段差由-15um調整至+ 15um時，軸承靜剛性逐漸增加，但降低系統阻尼性。但刀具端之動態剛性並未呈現正向變化關係，這現象導致於刀具穩定切削深度隨軸承剛性增加而減少。本研究證明藉由增加間隔環負段差，可提升銑床主軸刀具之最大切削深度，增加機台穩定切削能力。