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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蕭瑜佐
研究生(外文):Yu-Tso Hsiao
論文名稱:單軸進給平台定位精度之最佳組裝參數研究
論文名稱(外文):A Study on the Optimum Assembly Parameters of the Single-Axis Table Positioning
指導教授:邱顯俊邱顯俊引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:機械工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:滾珠螺桿實驗設計組裝參數精密定位
外文關鍵詞:Ball screwDOEAssembly ParameterPrecision Positioning
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影響進給平台精密定位之因素很多,在文獻裡一般均探討單一控制因子對精密定位之影響與最佳範圍求得,然而今天若以多因子一起來討論,是否最佳值之範圍改變了,或者由本身影響非常顯著變得不明顯。
為了了解多因子對進給平台定位精度之影響與最佳值範圍,本研究利用實驗設計法(DOE),分為兩個階段來求取,影響進給平台定位精度之傳動元件-滾珠螺桿的4個組裝參數之最佳值:螺桿預拉量(Pretension)、軸承預壓量(Preload)、軸承預壓蓋螺絲扭力、軸承預壓蓋螺絲數目。在第一階段為篩選實驗採用24-1部分因子實驗(Fractional Factorial Design),解析度為IV,求出這4個因子主效應及交互作用哪些會對進給平台定位精度有顯著的影響,在分析方面使用統計軟體Minitab做初步分析,應用了半常態機率圖、柏拉圖與變異數分析(ANOVA)來判斷出顯著因子與交互效應顯著,第二階段優化實驗採用反應曲面法(RSM )的中央合成設計(CCD),搭配統計檢定、迴歸分析(Regression Analysis)、缺適性檢定(Lack-of-Fit)、殘差分析來取決迴歸模式之合適性,最後根據反應曲面圖及等高線圖求出最佳值做驗證實驗。
經由第一階段篩選實驗結果可知,螺桿預拉量、軸承預壓量對於進給平台之定位精度已達到統計學上之顯著水準,第二階段優化實驗求得螺桿預拉量之最佳值為0.0587mm、軸承預壓量最佳值為0.0341mm,在驗證實驗可得知改良後之定位精度約提昇5μm。
A lot of factors can affect the positioning of feeding table. Most researches are focus on the effect of precision positioning due to a single factor and then try to find out optimum value. However, if multiple factors are included then the optimum value may be different.
In order to find out the multiple factors effect on positioning of single-axis table, the DOE (Design of Experiment) method is used in this research. The process of DOE is carried out by two stages to find out the four optimum values of assembly parameters for the ball screw which is a critical part in positioning of feed table. These four parameters are the magnitude of ball screw pretension, bearing preload, screw torque on bearing preload cap, and screw number of bearing preload cap. The first stage is screen experiment. A 24-1 Fractional Factorial Design and resolution IV experiment is used to find out which main effect and interaction effect have obvious influence on the precision positioning of feeding table by these four factors. The Minitab program including Half Normal Plot, Pareto Chart, and ANOVA is applied to diagnose obvious effects. The second stage is optimization experiment. The fitness of regression model is obtained by using CCD (Central Composite Design) of RSM (Response Surface Methodology) with statistical hypothesis testing, regression analysis, lack-of-fit testing, and residual analysis. The optimum values can be found out by using response surface plot and contour plot.
Ball screw pretension and bearing preload have reached a statistically obvious level from the first stage screen experiment. The optimum values are 0.0587 mm for ball screw pretension and 0.0341 mm for bearing preload. The improved magnitude of precision positioning is 5µm obtained from testing.
誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3研究目的 4
1.4 論文架構說明 5
1.5 研究方法流程圖 6
第二章 單軸進給平台元件與組裝分析 8
2.1滾珠螺桿 9
2.1.1滾珠螺桿的牙形 10
2.1.2 滾珠螺桿預壓方式 11
2.2軸承組合及排列方式 13
2.2.1 斜角滾珠軸承之組合 13
2.2.2 導螺桿支撐軸承的排列 14
2.3軸承的預壓 16
2.3.1 斜角滾珠軸承預壓特性 16
2.3.2 斜角滾珠軸承的預壓方式 17
2.4 滾珠螺桿支撐與預拉方式 20
2.4.1導螺桿支撐方式 20
2.4.2 預拉 22
第三章 實驗設計方法理論 24
3.1 試誤法 24
3.2 一次一因子法 24
3.3 全因子實驗 25
3.4 2K-P部份因子實驗 28
3.4.1 2K的一半因子設計 29
3.4.2 2K的四分之ㄧ因子設計 31
3.4.3 設計解析度 33
3. 5 反應曲面法 33
第四章 實驗規劃 37
4.1 決定目標函數 37
4.2實驗設備材料 39
4.3量測系統 40
4.3.1 雙頻雷射干涉儀精密定位檢測原理 40
4.3.2 精密定位檢測 42
4.3.3 量測系統精密定位之穩定度檢驗 45
4.4滾珠螺桿實驗參數之選定與求取 45
4.4.1 考慮實驗因子的選定 46
4.4.2 區分可能之交互作用選項與決定之實驗參數 50
4.4.3設計各加工參數的水準數值 54
第五章 試驗結果與分析 59
5.1 篩選試驗 60
5.1.1篩選試驗結果 65
5.1.2篩選實驗分析 65
5-2 優化實驗 70
5.2.1優化實驗結果 73
5.2.2優化實驗分析 74
5.3 等高線圖、反應曲面圖與最佳值 79
5.3 驗証實驗 81
第六章 結論與未來展望 83
6.1結論 83
6.2建議與未來展望 84
參考文獻 85
附錄一 控制器程式設定 89
附錄二 篩選實驗量測數據 90
附錄三 優化實驗量測數據 94
附錄四 驗証實驗 101
[1] M. B. Shkapenyuk, Ways of Improving the Performance of Ball-screw Drives, Stanki Instrument, Vol. 61, No. 4, pp. 9-11, 1990.
[2] H. Weule and H. U. Golz, Preload Control in Ball Screw - A New Approach for Machine Tool Building, Annals of the CIRP, Vol. 40, pp. 383-386, 1991.
[3] J. F. Cuttino, T. A. Dow and B. F. Knight, Analytical And Experimental Identification of Non-linearities in a Single-Nut, Preloaded Ball Screw, ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 119, No. 1, pp. 15-19, 1997.
[4] 孫明華,預壓對滾珠螺桿磨耗之實驗探討,國立中興大學機械工程研究所碩士論文,2002。
[5] 黃惠琪,單螺帽歌德牙型滾珠螺桿之尺寸干涉量對預壓力影響之探討,國立中興大學機械工程研究所碩士論文,2006。
[6] 廖子恩,滾珠螺桿溫昇熱變位量測之研究,國立中正大學機械研究所碩士論文,1999。
[7] 張正明, NC工具機滾珠螺桿預拉機構之試製研究,大同工學院機械工程研究所碩士論文,1992。
[8] S. C. Huang, Analysis of A Model to Forecast Thermal Deformation of Ball Screw Feed Drive Systems, Int.J. Machine Tools Manufacturing, Vol.35, pp.1099-1104, 1995.
[9] 段玉強,滾珠螺桿預壓控制與磨擦力補償,國立中正大學機械研究所碩士論文,1996。
[10] I. H. Filiz and G. Gorur, Analysis of preload Bearing under Combined Axial and Radial Loading, Int. Machine Tools Manufacturing, Vol. 34,No.1, 1994.
[11] 穆立祥,滾動接觸之剛度探討,中原大學機械工程研究所博士論文,2000。
[12] 繆武良,工具機主軸設計與彈簧預壓影響之研究,逢甲大學材料與製造工程所碩士論文,2005。
[13] 林肇遠,高速主軸之可變預壓系統設計與結構分析,國立台灣科技大學機械工程系碩士論文,2001。
[14] 高盛凱,軸承預壓對工具機主軸動態性能影響之研究,大葉大學自動化工程研究所碩士論文,2001。
[15] 陳政雄等,精密工具機技術研討會,蔣氏基金會,2002。
[16] 上銀,滾珠螺桿技術手冊,HIWIN,2007。
[17] 趙鵬程,軸承的使用與故障對策,全華科技圖書股份有限公司,p.2-7,1999。
[18] NSK,精密軸承型錄,日本精工株式會社,2007。
[19] 斜角滾珠軸承預壓介紹,PMC技術通報36期,p.29~32,1997.3.。
[20] 陳威廉,工具機主軸軸承的預壓,機械月刊,p.234~241,2001.1。
[21] 杜光宗,精密定位技術及其設計技術,建宏出版社,1993.11。
[22] D. C. Montgomery, Design and Analysis of Experiments, 5th, New York, 2001.
[23] 黎正中譯,Montgomery著,實驗設計與分析,第五版,高立圖書有限公司,2003。
[24] 清華大學品質研究中心網頁,反應曲面法介紹,http://www.qrc.nthu.edu.tw/QRC/studyQ/RSM/index.htm,2007
[25] H. K. Michael and John Neter,Applied Linear Statistical Models, 4th,New York, 1996.
[26] 陳至安, 李振宇, 簡郁紘翻譯,實驗設計,第五版,麥格羅希爾出版,2005。
[27] 亞威,立式線軌銑床機台型錄,亞崴機電股份有限公司,2007。
[28] 林三寶,雷射原理與應用,全華科技圖書股份有限公司,p.157,1990。
[29] 陳啟松,工具機誤差與檢驗,全華科技圖書股份有限公司,p.60,1994。
[30] RENISHAW,性能量測和校準系統,www.renishaw.com,p.6,2004。
[31] PMC,技術通報160期,財團法人精密機械研究發展中心,p.18~20,2005。
[32] 趙鵬程,軸承的使用與故障對策,全華科技圖書股份有限公司,p.11-2~11-9,1999。
[33] 精機雜誌網頁,滾珠螺桿預拉設計計算,http://www.or.com.tw/mz/down_mz_2/down_mz_2-a-2.htm,2007。
[34] THK,滾珠螺桿技術手冊,THK株式會社,2007。
[35] 李純真,印刷電路板工作底片尺寸變變異分析,屏東科技大學工業管理系碩士論文,p.30,2003。
[36] 謝孟洲,Aspergillus carneus M34 聚木糖酶與植酸酶同步生產之評估及聚木糖酶最適化生產,中興大學食品科學系碩士論文,2004。
[37] 柯智虔,犬關節膝蓋骨脫臼防止植體與其手術工具之設計製造及分析,中興大學機械工程研究所碩士論文,2008
[38] 陳順宇,迴歸分析,華泰文化事業股份有限公司,p.21-28,2000。
[39] 徐業奇,非球面壓克力透鏡精密加工特性之研究,國立中興大學機械工程研究所碩士論文,2005。
[40] 薄喬萍、陳天惠,NLTP法非重複觀測點之缺適檢定,管理科學報,第六卷第一期,p.57-75,1989。
[41] A. I. Khuri and J. A. Cornell, Response Surface Design and Analysis, New York. 1987.
[42] R. H. Myers and D. C. Montgomery, Response Surface Methodology:Process and Product Optimization Using Designed Experiments, New York, 1995.
[43] 賴亭璇,實驗設計在改善休閒食品調味料漏失率之研究,國立成功大學統計學研究所碩士論文,2002。
[44] 戴金琪,運以反應曲面方法改善銅導線晶圓封裝之銲線製程問題,元智大學工業工程與管理研究所碩士論文,2002。
[45] 張秋貴,應用實驗設計法調整蝕刻製程程式以改善晶圓允收測試之接觸窗阻值電性之研究,中原大學工業工程研究所碩士論文,2003。
[46] 王伯元,運用實驗設計法與最小變異控制器於射出成形之製程控制,中華大學科技管理研究所碩士論文,2006。
[47] 魏子夏,實驗設計應用在製程最佳參數之研究—以不�袗�超細線為例,南台科技大學高階主管企管碩士班碩士論文,2005。
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