工具機應用設計（第三版）

自序

個人研究工具機技術28年，本書改版兩次，花一年時間做個總結，可能是最後一次大改版。大學教育有分系、分組，公司組織有分部門、課與班，畢業生進入公司再學習相關知識，80% 工作知識可對應學校教育分類。另外20% 知識是跨領域的技術整合，人才是可遇不可求，本書目的為培養此人才。工具機技術包含機器結構、進給機構、伺服馬達控制、程序控制自動化、金屬切削、軟體應用等。雖然工具機是傳統產業，但包含的技術可應用在各行各業，包括半導體設備。在科技時代，頂尖工程師以科學方法完成許多不可能任務，包括登陸火星、重複運載火箭，試誤法、比較法、定性分析是不可行。有太多證據顯示現代科技可用理論模擬實際，即理論趨近實際。若這些科學方法用在工具機，則工具機進化不可限量，用在其他領域亦是如此。在15世紀佛羅倫斯發起文藝復興運動，思想改變促使全領域突飛猛進，成為當代最耀眼的文化重鎮。希望有幸能參與這場盛會。

研發單位可分產官學，三者目的不同。若三者即分工且合作，產業仍可快速進步。三個單位利益不同，故合作有限。通常頂尖公司獨力發展核心技術，統包產學角色。優秀的人在學界、業界都能有好的表現，尤其在業界不缺問題磨練。故業界的工程師可延續學校所學，同時研究基礎與應用技術。有些技術可現學現賣，容易模仿。有些技術必須累積到85分以上，才有明顯且巨大功效。若要花十年時間建立實用技術，只有頂尖的公司與工程師才能做到，因為他們有遠見且能承受世俗壓力。本書用理論解釋工具機技術，協助工程師學以致用，期待學子再往前跨進、技術傳承。

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個人研究工具機技術28年，本書改版兩次，花一年時間做個總結，可能是最後一次大改版。大學教育有分系、分組，公司組織有分部門、課與班，畢業生進入公司再學習相關知識，80% 工作知識可對應學校教育分類。另外20% 知識是跨領域的技術整合，人才是可遇不可求，本書目的為培養此人才。工具機技術包含機器結構、進給機構、伺服馬達控制、程序控制自動化、金屬切削、軟體應用等。雖然工具機是傳統產業，但包含的技術可應用在各行各業，包括半導體設備。在科技時代，頂尖工程師以科學方法完成許多不可能任務，包括登陸火星、重複運載...

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第一章 伺服控制
1.1 基本架構
1.2 插補器
1.3 補間前加減速
1.4 補間後加減速
1.5 轉角減速
1.6 軸向加速度限制
1.7 加速度種類
1.8 加工要求
1.9 軸向動態位置誤差
1.10 控制迴路之系統鑑別
1.11 控制迴路的系統穩定度
1.12 伺服控制迴路的參數調整
1.13 特殊機構之伺服參數調整
1.14 進給控制系統參數設計
1.15 程式路徑平滑化
1.16 海德漢伺服迴路調整
1.17 海德漢加減速調整
1.18 主軸伺服調整

第二章 進給機構分析
2.1 基本架構
2.2 進給機構剛性分析
2.3 螺桿極限轉數
2.4螺桿異音
2.5 皮帶張力的調整
2.6 背隙
2.7 油壓配重
2.8 油壓管損計算
2.9 進給熱變位
2.10 切削力與馬達扭力
2.11 機器動剛性

第三章 溫升熱變位
3.1 加工精度
3.2 均溫與熱膨脹係數
3.3 熱變位理論
3.4 熱變位的對策
3.5 冷卻機的效能
3.6 冷卻機PID 參數調整
3.7 熱補償建模
3.8 熱變位軟體補償與修正
3.9 熱變位補償之硬體
3.10 簡易主軸熱補償功能
3.11 熱變位問題討論

第四章 臥式搪孔機設計
4.1 臥式搪孔機的特徵
4.2 落地搪之主軸下垂量
4.3 主軸的切削剛性
4.4 旋轉工作台油浮設計
4.5 旋轉工作台定位精度
4.6 搪孔與加工精度

第五章 軟體補償誤差
5.1 軟體補償之條件
5.2 軸的幾何誤差補償
5.3 特殊加工之定位精度補償
5.4 雷射定位誤差補償分析
5.5 工件原點偏移與幾何尺寸補償
5.6 旋轉軸的空間誤差
5.7 簡易的動態碰撞監控
5.8 萬向頭的加工誤差補償

第六章 問題的解決
6.1 問題的思考
6.2 理論(定量) 分析
6.3 實驗量測
6.4 問題的解決

自序
第一章 伺服控制
1.1 基本架構
1.2 插補器
1.3 補間前加減速
1.4 補間後加減速
1.5 轉角減速
1.6 軸向加速度限制
1.7 加速度種類
1.8 加工要求
1.9 軸向動態位置誤差
1.10 控制迴路之系統鑑別
1.11 控制迴路的系統穩定度
1.12 伺服控制迴路的參數調整
1.13 特殊機構之伺服參數調整
1.14 進給控制系統參數設計
1.15 程式路徑平滑化
1.16 海德漢伺服迴路調整
1.17 海德漢加減速調整
1.18 主軸伺服調整

第二章 進給機構分析
2.1 基本架構
2.2 進給機構剛性分析
2.3 螺桿極限轉數
2.4螺桿異音...