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研究生:廖建豐
研究生(外文):Jian-Fong Liau
論文名稱:五軸加工中心機之刀尖跟隨循跡動態誤差及傾斜軸追隨誤差之研究
論文名稱(外文):Study of Tool Centre Point Management Contouring Dynamic Error and A-Axis Following Error of 5-Axis Machining Centers
指導教授:陳政雄陳政雄引用關係
口試委員:李慶鴻黃宜正
口試日期:2017-07-24
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
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:加工指標CNC控制器田口法
外文關鍵詞:machining purposesmachining purposesCNC controllerTaguchi method
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本研究之目的在於利用田口實驗方法建立一套對於線性軸和旋轉軸同動循跡動態誤差及傾斜軸跟隨誤差的參數優化流程。採用海德漢控制器TNC640搭配5軸加工中心機,先找出有物理意義的控制器參數,在依照田口實驗法規劃實驗,找出其中重要的參數,並進行預測與驗證,最後建立目標方程式。
研究結果(一)為傾斜軸有無負載的跟隨誤差:預測均符合實驗驗證,而且也建立以時間優先的預測方程式,可以快速配合A軸負載情形進行參數優化。
研究結果(二)為XY/XYC同動測試:預測均符合實驗驗證,而且也建立以時間優先的預測方程式,可以快速配合同動路徑且節省成本的進行線上參數優化;位置的動態特性確實會影響循跡動態誤差、振動量,讓客戶端在規劃零件加工的治具和刀具可以將納入考慮,來提升零件加工品質;還有控制器的加工參數調整不需要架設量測儀器直接從控制器內部資料進行研究分析。
The purpose of this study is to establish a set of parameter optimization process for TCPM contouring dynamic error and A-axis following error. Using the HEIDENHAIN controller TNC640 with 5-axis machining center, first find the physical parameters of the controller parameters, in accordance with the Taguchi experimental method of planning experiments to identify the important parameters, and predict and verify, and finally the establishment of the target equation.
The results of the study (1) for the A-axis following error: in cases of both load and no load predictions are in accordance with experimental verification, but also to establish a time-priority prediction equation, it can quickly with the A-axis load conditions for parameter optimization.
The results of the study (2) are XY / XYC test: the prediction is consistent with the experimental verification, but also to establish a time-priority prediction equation, you can quickly with the synchronous path and cost savings for online parameter optimization;The position dynamic will indeed affect the contouring dynamic error, the amount of vibration, so that the client in the planning of parts processing fixtures and knives can be taken into account to improve the quality of parts processing; There are control parameters of the controller does not need to set up measuring instruments directly from the controller internal data for research and analysis.
中文摘要 i
Abstract ii
圖目錄 v
表目錄 viii
第1章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 論文架構 11
第2章 CNC控制器 12
2.1 HEIDENHAIN 控制器介紹 12
2.2 HEIDENHAIN 控制器參數研究分析與設定 19
第3章 實驗設計法 22
3.1 簡介 22
3.2 田口式實驗設計法 23
3.2.1 實驗設計因子 24
3.2.2 直角表 25
3.2.3 信號雜訊比 27
3.2.4 變異數分析(Analysis of Variance,ANOVA) 28
第4章 實驗規劃設計 30
4.1 實驗設備 30
4.2 實驗設計流程 34
4.2.1 目標特性設定 37
4.2.2 控制因子討論 38
4.2.3 實驗參數設計 41
第5章 傾斜軸動態特性實驗結果與分析 44
5.1 伺服迴路位置頻寬和頻率響應函數(FRF)量測 44
5.2 傾斜軸動態特性實驗結果與討論 46
5.2.1 田口實驗(200kg) 46
5.2.2 田口實驗(0kg) 52
5.2.3 田口實驗(200/0kg)綜合分析 57
5.2.4 目標方程式的建立 60
5.3 情境模擬 62
第6章 旋轉軸與線性軸同動實驗結果與分析 63
6.1 伺服迴路位置頻寬和頻率響應函數(FRF)量測 63
6.2 XY與XYC動態特性實驗 65
6.2.1 第一次田口實驗(XY) 65
6.2.2 第二次田口實驗(XYC) 74
6.2.3 田口實驗(XY vs XYC)綜合分析 83
6.2.4 目標方程式的建立 87
6.3 情境模擬 89
第7章 結論與未來展望 91
7.1 結論 91
7.2 未來展望 95
附錄一 96
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