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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳慶盈
研究生(外文):Ching-Yin Chen
論文名稱:工具機進給系統動態分析與測試
論文名稱(外文):The Dynamic Analysis and Testing of Feed Drive for Machine Tools
指導教授:吳政憲吳政憲引用關係
指導教授(外文):Cheng-Hsien Wu
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2000
畢業學年度:88
語文別:中文
中文關鍵詞:工具機進給系統模態測試系統識別
外文關鍵詞:machine toolsfeed drivemodel testingsystem identification
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摘 要
工具機進給系統是由進給機構與NC控制系統所組成,由於進給系統對工具機的高速化、高精度化特性影響極大,為了獲得高速、高精度的進給系統,就必須使系統能有較高的響應性與精確的運動精度。為了達到這些要求,不僅要合理地設計控制系統,對於驅動元件與傳動裝置也應進行合理的選擇與參數設計,以便整個進給系統的動態特性能相互匹配。
本文透過分析與測試技術的運用,利用模態測試與SIEMENS公司的IBN-Tools訊號量測軟體建立一套量測技術。首先藉由牛頓運動定律推導出進給系統之運動方程式。但為求得系統之正確轉移函數,利用系統參數識別方法,求得系統的運動方程式,以探討工具機運動時床台的動態響應,並由量測數值加以比對驗證。在初步結果中可以發現系統的慣量必須與馬達慣量配合,慣量匹配越佳則系統動態特性越好。
另外,本研究利用頻率響應特性,與系統識別結合。利用參數調整方法,將數學模型加以修正並與實驗值比較,尋找出影響系統動態特性的主要元件,並加以改善。
The feed drive system of a machine tool includes the feed mechanism and a NC controller. The feed drive system has large effect on the performance of high speed machine tools. In order to get the enough accuracy of a high speed feed drive system, we must increase the system response and the motion accuracy. To fulfill these requirements, the control system should be reasonably designed. The driving elements and the operating parameters should also be properly determined.
In this study, we proposed a measurement technology by using model testing and IBN-TOOLS signal measurement software which is designed by SIEMENS. First of all, we tried to get the equation of motion for feed drive system from Newton’s low. In order to get the correct transfer function of the system. we also use system identification to analyze the table dynamic response which is caused by the movement of a machine tool. We also proved it by the measurement value. Firstly, we find that the system inertia must correspond to the motor inertia,and the system dynamic properties will be better if both of then are in good operating condition.
Secondly, we used the properties of frequence pesponse corresponding to system identification. Then we found the main element which influences the system dynamic properties by adjusting the parameters. Finally we can improve the model by comparing the mathematic model with experimental values.
封面內頁
簽名頁
授權書……………………………………………………………….iii
中文摘要……………………………………………..……………..iv
英文摘要…………………………….……………………………….v
誌謝……………………………………………………………….vii
目錄……………………………………………………...…..……..viii
圖目錄…………..…………………………………………………..x
表目錄……………….…………………………………………….xiii
符號說明…………………………………………………………….xiv
第一章 緒 論…………………………………………………1
1.1 研究背景與動機…………………………………………1
1.2 相關文獻回顧………….…………………………………5
1.3 論文綱要與研究方法……...……………………………..7
第二章 進給系統簡介………………...……………………...9
2.1 進給系統設計需求………………………….………….9
2.2 進給系統構成與分類……..……………………………10
2.3 進給系統誤差概述………………….………………….18
第三章 理論分析流程……………………………………..20
3.1 工具機結構特性……………………………...…………20
3.2 建立數學方法與步驟…………………………………..23
3.3 負載之最大加速能力與最低慣量分析………...………26
3.4 進給系統軸向動態分析模型…………….…………….28
3.5 進給系統分析數學模型………………...………………30
3.6 系統識別……………………………………………….34
3.7 模型參數之頻域識別………………………………….36
第四章 實驗測試流程……………………………………..40
4.1 進給系統軸向動態測試………..……….………………40
4.2 進給系統控制迴路訊號量測………...…………………49
4.3 進給系統結構動態測試………………………………..53
第五章 結果討論與改善………………………………….57
5.1 模型參數確定………………….………………………..57
5.2 元件特性對系統動態響應之影響…………….……..…64
5.3 進給系統改善方向…………………….………………..66
第六章 結論與未來研究方向…………………………...….69
6.1結論………………………………………………………69
6.2未來研究方向…………………………………………..70
第七章 參考文獻 ………………..……...………………….71
附錄A 結構模態測試………………………………………74
[1] 吳政憲,詹子奇,陳慶盈,莊賀喬, ”工具機高速進給之結構動態測試分析與設計”, 第十六屆機謝工程研討會, Dec. 1999。
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