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工具機主軸主動式動平衡之研究

為了解決9023即時動態的問題，作者黃信凱 這樣論述：

本研究主要發展工具機主軸的主動式動平衡裝置，由於工具機必須依據加工條件不斷地自動更換不同的刀具，但刀把和主軸介面間存在一個公差間隙，因此主軸整體的不平衡量在換刀後因各個刀把的製造公差而變動，此研究利用衝擊的方式來調整主軸結合刀把後之不平衡位置的補償。 此研究中所設計的動平衡裝置分有平衡器及衝擊機構，平衡器上設計有依照衝擊需求的兩平衡環，各個平衡環上設計有偏心質量，經由衝擊機構調整兩平衡環達到補償主軸動平衡的位置，衝擊機構上設計有衝擊棒，衝擊棒透過扭轉彈簧及電磁開關的設計達到進入或離開衝擊位置，扭轉彈簧因應主軸轉速頻率及平衡環衝擊點來設計出彈簧常數及其尺寸，電磁開關因應衝擊

棒裝上扭轉彈簧後所被彈開的力量來設計出電磁鐵，最後依照此動平衡裝置配合相關係數法找出適當的動平衡調整流程，另一方面建立動平衡校正量測系統及控制程式，以快速傅利葉轉換(FFT)配合平均的方式快速地找出準確的主軸不平衡量的相位。最後將此平衡裝置及控制程式架設於麗偉MOP-0型工具機上測試每次衝擊之精密位移角度及主軸不平衡量之相位檢測。 在實驗過程中衝擊棒實際衝擊的轉動與理論估計的有些許誤差，所以進而估計此裝置的容許誤差最大範圍來評估結果。此平衡裝置若以某轉速條件來做設計時，使用在其他轉速下會有差異，所以此平衡裝置的轉速工作範圍必須區分。相位檢測時，光電感測器的靈敏度調教及程式上

的取樣頻率也是相呼應的重要。 最後實驗證實了本研究所發展的主動式動平衡裝置，在固定轉速運轉下測試出其衝擊所精密位移的性能，並且透過動平衡校正量測系統及控制程式也檢測出主軸與刀把結合後不平衡量的位置。此動平衡裝置構造簡單、體積小、低製造成本，對於其加工方法簡單，不需太多複雜的製造程序，也證實了以衝擊的方式應用在動平衡裝置上是可行的。