Study of the Interface Characteristic for Machine Tool Hard Guide Way

現代工業已是智慧化製造的趨勢，仰賴於虛擬工具機與大數據分析的結合，本文之研究為虛擬工具機之建模相關過程。 工具機之模態分析結果加以敲擊實驗配合最佳化分析，去鑑別出介面特性:以模態之自然頻率求解介面剛性，由於使用了多目標最佳化方法，加入了模態振型作為限制條件，以避免自然頻率誤差降低但振型失真的最佳解出現；此外多個模態皆作為最佳化的目標函數下，須對各模態之重要性差異做權重的分配。 最後，加入介面參數設定至我們所使用的工具機模型當中，進行機電整合下的動態驗證。Intelligent manufacturing is the trend of modern industry. It relies on the combination of virtual machine tools and big data analysis. The research in this paper is the process of modeling virtual machine tools. The modal analysis results of the machine tool were combined with the optimization analysis to identify the interface characteristics: the interface stiffness was solved by the natural frequency of the modal. Due to the multi-objective optimization method, the modal vibration mode was added as a limit. The condition avoids the natural frequency error reduction but the optimal solution of the mode distortion occurs; in addition, multiple modes are used as the objective function of optimization, and the weight difference of each mode must be weighted. Finally, the interface parameters are added to the machine tool model to perform the dynamic verification under electromechanical integration.致謝 i 摘要 i Abstract ii 目錄 iii 圖目錄 vi 表目錄 ix 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與目的 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 研究方法流程 6 1.4本文架構 8 第二章 研究理論 9 2.1 模態分析理論 9 2.1.1簡諧響應分析 11 2.2模態疊加法 13 2.3接觸面建模理論 17 2.3.1接觸元素的位移與應變 17 2.3.2接觸面元素的勁度矩陣 18 2.4 最佳化方法 19 2.5 Modal Assurance Criterion 22 第三章 接合面參數鑑別 24 3.1 立式加工機架構 24 3.1.1 座標軸建立 31 3.1.2 機台材料規格 31 3.2實驗模態分析 33 3.2.1量測頻率段與量測點規劃 33 3.2.2實驗儀器 39 3.2.3實驗架設 41 3.2.4實驗結果與單鑄件材料修正 43 3.3介面參數鑑別與結果 48 3.3.1介面參數鑑別流程 48 3.3.2有限元素模態模型建立 51 3.3.3介面鑑別結果 53 3.3.4搜尋成果驗證與討論 57 第四章 動態軌跡驗證 61 4.1進給系統建立 61 4.2機電整合模型 62 4.3動態軌跡實驗 63 4.3.1實驗儀器 63 4.3.2實驗架設 65 4.4模型之動態軌跡驗證 66 4.4.1 介面參數影響 73 第五章 結論與未來方向 75 5.1結果與討論 75 5.2未來方向 75 參考文獻 7