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研究生: 游振奇
Chen-Chi Yu
論文名稱: 五軸工具機動態誤差量測系統
Dynamic Error Measurement System for Five-axis CNC Machine Tools
指導教授: 雷衛台
Wei-Tai Lei
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 65
中文關鍵詞: 五軸工具機單頻動態誤差測試完全動態誤差量測
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  • 針對五軸工具機全部五個軸動態誤差量測,已有一套量測方法,即完全五軸動態量測(Total Dynamic Test, TDT),此方法利用線性軸/旋轉軸及旋轉軸/旋轉軸之軸組搭配,配合已成熟之線性軸/線性軸雙球桿動態誤差量測方法,為五軸工具機中線性軸及旋轉軸間動態誤差量測建立起一座橋樑,使得五軸工具機中全部五個軸之動態誤差皆可檢驗出來,並同步進行驅動軸位置控制迴路速度增益調整,使得全部五個線性軸及旋轉軸間之動態得以平衡,因而大大降低了五軸工具機之動態運動誤差。但是此方法受限於軸組搭配之選擇,因此將五個軸全部調整完成後,其推理自由度(inference degree of freedom)較高,可能造成誤差量積現象。
    分析發現在現有TDT方法中,線性軸/旋轉軸及旋轉軸/旋轉軸同動時,其軸驅動訊號為雙頻訊號,故在頻譜分析時,兩頻率間之交互影響便無從評估。因此,本論文提出一套創新之單頻動態誤差測試方法,以正弦波為單頻驅動訊號,進行五軸動態誤差量測,並針對單頻TDT測試方法做深入的探討。單頻驅動訊號經由五軸工具機之機構轉換後,所得到工件座標之路徑不是圓路徑,而是一連續之空間曲線,其變化量超出一般雙球桿所能量測之範圍。因此,本論文針對量測需要,設計出一組線性雙球桿量測裝置(Linear Scale Double Ball Bar, LSDBB),其量測解析度與雙球桿相同,但其量測行程為現有雙球桿之二十倍。本論文結合上述之單頻動態誤差量測及LSDBB,規劃動態誤差量測程序,發展出五軸工具機之動態誤差檢測及調校系統,建立不同動態參數條件下,包括位置迴路速度增益、背隙誤差及驅動速等之誤差圖譜,以做為五軸工具機動態誤差診斷之依據。這些誤差圖譜,也用於XC及XA二軸組之測試及增益調整。本論文所研發之五軸工具機單頻動態誤差量測方法,經實驗證實有效。


    摘要 目錄----------------------------------------i 圖目錄--------------------------------------ii 1 簡介--------------------------------------1 2 文獻回顧----------------------------------2 2.1 DBB循圓測試-----------------------------2 2.2 旋轉軸/旋轉軸動態誤差量測---------------5 2.3 線性軸/轉動軸動態誤差量測---------------5 2.4 完全五軸動態量測------------------------6 2.5 研究目的--------------------------------9 3 單頻動態誤差量測方法----------------------10 3.1單頻量測方法-----------------------------10 3.1.1 單頻測試方法--------------------------10 3.1.2 單頻測試軸組--------------------------12 3.1.3 XC單頻測試方法------------------------15 3.1.4 XA單頻測試方法------------------------18 3.2 單頻完全動態測試(TDT)-------------------20 4 單頻測試之量具設計------------------------23 4.1 量具設計要點----------------------------23 4.2 量具設計尺寸分析------------------------25 5 量測數據處理及誤差圖譜--------------------27 5.1數據處理方法-----------------------------27 5.2 數據讀取硬體----------------------------29 5.3 量測模擬--------------------------------30 5.3.1 XC模擬結果----------------------------30 5.3.2 XA模擬結果----------------------------35 6 實機測試----------------------------------39 6.1完全五軸動態誤差量測系統-----------------39 6.2單頻測試步驟-----------------------------44 6.3實驗結果---------------------------------47 7 結論--------------------------------------63 參考文獻------------------------------------64

    [1] K.F.Eman & B.T.Wu, "A Generalized Geometric Error Model for Multi-Axis Machines",Annals of the CIRP, Vol.36, No.1, pp.253, 1987.

    [2] V. S. B. Kiridena and P. M. Ferreira, “Kinematic Modellng of Quasistatic Errors of Three-Axis Machining Centers”, Int. J. Mach. Tools Manufact, vol. 34, pp. 85-100, 1994.

    [3] S. Sakamoto, I. Inasaki, H. Tsukamoto, and T. Ichikizaki, “Identification of alignment errors in five-axis machining centers using telescoping ball bar”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Part C, vol. 63, pp. 262-267, 1997.

    [4] Z. A. Ahmad, Y. Kakino, Y. Ihara, and S. Lin, “Analysis of the motion accuracy of 5-axis controlled machining centers using DBB method”, International Conference on Precision Engineering, pp. 55-60, 1997.

    [5] W. T. Lei and Y. Y. Hsu,“Accuracy test of five-axis CNC machine tools with 3D probe-ball, part I: design and modeling”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 42, pp. 1153-1162, 2002.

    [6] W. T. Lei and Y. Y. Hsu,“Accuracy test of five-axis CNC machine tools with 3D probe-ball, part II: Errors estimation”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 42, pp. 1163-1170, 2002.

    [7] W. T. Lei and Y. Y. Hsu, “Accuracy enhancement of five-axis CNC machines through real-time error compensation”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 43, 871-877, 2003.

    [8] Y.Kakino, Y. Ihara and A. Shinohara, “Accuracy inspection of NC machine tools by double ball bar method”, CIRP Annals 36, 1993.

    [9] S. H. Suh, E. S. Lee, and S. Y. Jung, “Error modeling and measurement for the rotary table of five-axis machine tools”, International Journal Advanced Manufacturing Technology, vol. 14, pp. 656-663, 1988.

    [10] G. Stute, K. H. Bobel, J. Hesselbach, “Electrical feed drives for machine tools”, Chichester, 1983.

    [11] 廖明毅, “以DBB量測及校正五軸工具機之幾何誤差”, 國立清華大學碩士論文, 2002.

    [12] I. J. NA, C. H. Choi, T. J. Jang, B. K. Choi, and O. S. Song, “Contour Error Analysis and Gain Tuning for CNC Machining Center”, International Workshop on AMC -MIE, pp. 197-202, 1996.

    [13] M. Tomizuka, ”Zero Phase Error Tracking Algorithm for Digital Control”, Journal of Dynamics System Measurements and Control, vol. 109, pp. 65-68, 1987.

    [14] 洪明諒, “高速高精度CNC工具機之前饋控制”, 國立清華大學碩士論文, 2000.

    [15] S. Kim and D. Kim , “Iterative Learning Control Method with Application for CNC Machine Tools” , IEEE Industry Applications, vol. 32, pp. 66-72, 1993.

    [16] 劉偉樂, “五軸工具機旋轉軸動態誤差量測方法”, 國立清華大學碩士論文, 2003.

    [17] 陳立偉, “工具機轉動軸動態誤差量測及補償”, 國立清華大學碩士論文, 2006.

    [18] 莊育喬, “五軸工具機旋轉軸動態誤差量測與改善研究”, 國立清華大學碩士論文, 2004.

    [19] 彭怡敏, “五軸工具機動態誤差量測及補償”, 國立清華大學碩士論文, 2007.

    [20] W. T. Lei, M. P. Sung, W. L. Lui, Y. C. Chuang, “Double ballbar test for the rotary axes of five-axis CNC machine tools”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 47, pp. 273-285, 2007.

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