主軸功率評估¶
主軸性能模型本身（邊界曲線、熱封包、四個扭矩/功率比）請見主軸性能 (Spindle Capability)。本頁聚焦在 HiNC 主軸功率評估與量測數據的實證驗證。
主軸功率對銑削能耗的影響¶
能耗分配可參考 Heidenhain 公開的量測數據1。機台總能耗分為兩大流向：
- External processing — 切削液（Cooling lubricant）與壓縮空氣（Compressed air），多由廠房基礎設施供應。
- Electrical power of the machine — 機台本身的電源消耗，再分為輔助元件（Auxiliary components）與 CNC 控制器（CNC control，含主軸 Spindle 與進給軸 Feed drives）。
案例 A：製造 housing part 的平均功率需求 — 粗加工 (13 kW)
sankey-beta
Total power (13 kW),External processing,6.4
External processing,Cooling lubricant,5.1
External processing,Compressed air,1.3
Total power (13 kW),Electrical power of the machine,6.6
Electrical power of the machine,Auxiliary components,3.1
Electrical power of the machine,CNC control,3.5
CNC control,Spindle,3.25
CNC control,Feed drives,0.25案例 A：製造 housing part 的平均功率需求 — 精加工 (7.4 kW)
sankey-beta
Total power (7.4 kW),External processing,2.8
External processing,Cooling lubricant,1.5
External processing,Compressed air,1.3
Total power (7.4 kW),Electrical power of the machine,4.6
Electrical power of the machine,Auxiliary components,2.8
Electrical power of the machine,CNC control,1.8
CNC control,Spindle,1.55
CNC control,Feed drives,0.25案例 B：粗銑面 (Rough Facing) 各驅動軸平均功耗
銑刀直徑 60 mm、轉速 4 100 rpm、進刀深度 4 mm。
xychart-beta
title "Mean power consumption of the drives (kW)"
x-axis ["Spindle", "Feed axes"]
y-axis "Mean power (kW)" 0 --> 20
bar [18.5, 0.3]於案例 A 粗加工中，工件材料看似為 Al6061。CNC 控制器（主軸 + 進給軸）約佔總功率的 27%（3.5 / 13 ≈ 26.9%）。
從 HiNC 主軸功率評估可知：
- 銑削 S45C 的能耗約為 Al6061T6 的 200%。
- 銑削 Inconel718 的能耗約為 Al6061T6 的 800%。
換言之：
- 銑削 S45C 時主軸功率佔總功率約 42%。
- 銑削 Inconel718 時主軸功率佔總功率約 75%。
結論：對較難加工的材料而言，主軸功率對銑削能耗的計算具有重要影響。
HiNC 主軸功率評估的驗證¶
HiNC 主軸功率評估透過以下設定的擷取資料比對驗證。
設定¶
- 工具機：YCM NDV102A
- 主軸最大功率：22.4 kW
- 控制器：Fanuc 31i-Model A
- 取樣率：1ms
-
主軸總消耗能量：0.412 kWh
主軸總消耗能量由 Fanuc ServoGuide TCMD 資料整理而得。
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工作時間：8 分 30 秒
比對¶
下圖分別為控制器擷取的主軸功率與 HiNC 評估的主軸功率。
Fanuc ServoGuide TCMD(%) × 主軸最大功率
HiNC 銑削功率 × 能量轉換效率（此處為 0.4）
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數據整理自 Heidenhain《Technical Information: Aspects of Energy Efficiency in Machine Tools》(2010 年 11 月)。 ↩