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研究生:陳菀萁
研究生(外文):Chen, Wan-Ci
論文名稱:油壓補強式輔助滑塊之開發研究
論文名稱(外文):The Development of an Oil Pressure Reinforcing Auxiliary Slider for Guideways
指導教授:黎文龍黎文龍引用關係
指導教授(外文):Li, Wenlung
口試委員:王世明許東亞黎文龍
口試日期:2016-07-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機電整合研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:工具機、切削振動、輔助滑塊
外文關鍵詞:Machine toolsCuttingAdjustable slider
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工具機的加工精度一直以來都是決定其價值的重要參考依據,而其加工精度與切削時的振動有密切關係。本實驗室針對線性滑軌已研究開發出雙剛性之被動式剛性輔助滑塊,簡稱輔助滑塊I,其2段剛性為負載移動時之低剛性以及於切削移動時之高剛性,增加線性滑軌之制振效果。本研究搭配使用YCM之NXV560A機台,驗證於切削過程中,加裝輔助滑塊I對於切削振動的改善。由輔助滑塊I安裝於機台之切削測試得知,於其設計所承受之Z方向,其振動量相較於未裝輔助滑塊I較少,其2段剛性曲線有顯現出來,因此更進一步將雙直線剛性轉變為圓滑之非線性剛性曲線,以利未來如需自動調整,將雙剛性之轉折點趨為圓滑,能避免於控制時因節點而跳動。
為達到圓滑之非線性剛性曲線目標,本研究提出2種構想分別為斜面構想以及油壓構想共3種模型,經過CAE模擬後,選擇以油壓缸模型來製作。本研究與先前輔助滑塊較不同之處為使用油壓補強之方式來做主動式的剛性增強,模擬出圓滑之剛性曲線以及油壓與接觸面積直徑之非線性關係曲線,並驗證出輔助滑塊VI油壓缸底部中央點於油壓為1.5 MPa時之位移量約為20 μm,結果與設計模擬之狀況一致。
The Machining accuracy of machine tools has always been an important reference to determine its value. And the accuracy is closely related to the cutting vibration. In this study, an auxiliary slider with a characteristic of a passive bi-linear stiffness has been developed, referred to auxiliary slider I. increasing the vibration reduction effect of the linear guideways. In this research, the cutting experiments have been processed to verify the improvement of installation of auxiliary slider I with the machine of YCM. According to the cutting experiments of auxiliary slider I, the effect of its bi-linear stiffness has been presented. So we transform the bi-linear stiffness into non-linear stiffness to facilitate automatic adjustment for the future. The turning point of the bi-linear is transformed into smooth that can avoid the beating caused by the node.
To achieve the goal of smooth non-linear stiffness curve, the research proposes two ideas which are inclined plane idea and oil pressure idea altogether three models. After CAE simulation, the hydraulic cylinder model is selected to production. The research is different from previous auxiliary slider with the use of the oil pressure reinforcing to do active improving stiffness. The research simulates the smooth stiffness curve and the non-linear relation curve between the oil pressure and the diameter of the contact area. The experiment has verified the displacement of the bottom of the auxiliary slider VI central point of the hydraulic cylinder is 20μm, when the oil pressure is 15 MPa. The result of the experiment is consistent with the situation of simulation.
中文摘要 i
Abstract ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 工具機簡介 2
1.3 輔助滑塊I介紹 10
1.3.1 結構作用 11
1.3.2 單體靜剛性 12
1.3.3 組裝於機台&實機靜剛性 13
1.4 文獻回顧 16
1.5 研究動機與構想 18
1.6 研究流程 19
第二章 驗證輔助滑塊I之制振效果 20
2.1 衝擊實驗 20
2.1.1 實驗流程方法 20
2.1.2 資料分析 24
2.1.3 衝擊實驗小結 35
2.2 切削測試 36
2.2.1 實驗流程方法 36
2.2.2 資料分析 54
2.3 本章小結 65
第三章 輔助滑塊VI開發 66
3.1 設計目標 66
3.2 設計構想及模擬分析 67
3.2.1 運用斜面之構想 67
3.2.2 運用油壓之構想 71
第四章 新型輔助滑塊製作與實驗 88
4.1 尺寸檢查 88
4.2 靜剛性量測 93
4.2.1 靜剛性實驗架構 93
4.2.2 靜剛性實驗流程與結果 94
第五章 結論與建議 98
參考文獻 100
附錄A 儀器規格 101
[1] 工具機與零組件雜誌2016年5月刊。
[2] 工具機結構設計分析軌道與傳動元件設計應用,
http://dmlab.nchu.edu.tw/IMT/uiyroijdfliliilllisdsalidliaygjhbksja/teach/102%E4%B8%8B/0422/20140422.pdf。
[3] THK線軌規格,https://tech.thk.com/ct/products/pdfs/tc_a01_224.pdf。
[4] THK綜合產品目錄,https://tech.thk.com/ct/products/pdf/tc_b00_001.pdf。
[5] 田騏瑋,被動性剛性輔助滑塊之設計與研製,碩士論文,國立台北科技大學機電整合所,台北,2014。
[6] 許峻翊,用於線性滑軌且具雙剛性之輔助滑塊開發研究,碩士論文,國立台北科技大學機電整合所,台北,2015。
[7] 黃國棟,線性滑軌智慧型自動阻尼產生裝置,專利編號471574,2001。
[8] 李愛成,線性滑軌制動機構,專利編號M460178,2013。
[9] SECO刀具型錄規格。
[10] 永進機械股份有限公司機台型錄。
[11] Taylor, Fred J., ‘‘Principles of Signals and Systmes’’, McGraw-Hill, New York, USA, p508~509,1994.
[12] 劉偉均,切削加工學,東華書局,台北、台灣,1989。
[13] 劉偉均,工具機,東華書局,台北、台灣,1995。
[14] 王柏村,《振動學》,全華科技圖書公司,台北,2002。
[15] Li Zheng, Yun Shun Chiou, Steven Y. Liang, ‘‘Three Dimensional Cutting Force Analysis in End Milling’’, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 38, No.3,pp. 259~269
[16] 周國華,工具機應用設計,翰蘆圖書,台灣,2013。
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