Page 126 - 2019 自動化機械暨智慧產業年鑑
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科
技
創
新
篇
圖5 五軸工具機之邊界條件 表4 模態分析與測試 圖7 模態實驗操作 表5 分析與實驗結果比對
模態分析 模態測試 分析自然頻率 實驗自然頻率 誤差量
振型 振型 （Hz） （Hz） （%）
78.6 73.5 6.9
119.4 113.0 5.7
170.4 163.0 4.5
模態分析與測試比對後，進一步運用有限
元素分析方法，分析五軸工具機於主軸頭受到
100N的受力時的頻率響應，分析結果列於圖8
自然頻率78.6Hz 自然頻率73.5Hz
所示，顯示五軸工具機主要振動頻率與振幅，有
示。 助於了解工具機加工時的動態特性。
2.1.6 有限元素分析與測試結果比對
結論
2.1.4 五軸工具機靜剛性分析 小型五軸工具機的自然頻率分析，根據機台
模擬機台加工時受力變形情形，施加力量於 實際邊界條件設置約束條件。分析結果列於表4 由於工具機產業的快速發展，市場對於精
刀尖點處Z軸方向，施力大小為-100N。從分析 中，比對幾個對工具機的性能影響較大的主要模 度、效率與交期縮短的需求，工具機設計分析與
結果可以看出，主軸和旋轉基座處發生較大變 態。包括主軸和立柱的扭轉，X軸平台的扭轉模 測試應用技術會愈來愈重要，因此透過本研究進
形，最大變形量為56.1µm。靜剛性分析結果如 自然頻率119.4Hz 自然頻率113.0Hz 態;以及X軸平台、主軸和立柱的扭轉模態。 行案例介紹。
圖6所示。 有限元素分析過程要先確認分析之邊界條件
與實際機台之邊界條件一致。本研究根據分析和
圖8 小型五軸工具機頻譜分析
圖6 五軸工具機靜剛性分析 實驗結果，比較了3個模態振型和自然頻率，差
異在7%以內，結果於表5所示。
本研究模擬工具機實際加工狀況，在刀尖點
處沿Z軸方向施加-100N時進行靜態剛性分析，
所得的最大變形為56.1µm，經由靜剛性分析找
自然頻率170.4Hz 自然頻率163.0Hz
出各組件之變形量、力流線與各結構變形之貢獻
度，以利於開發性能之評估並進行後續的最佳化
2.1.5 工具機模態測試 設計與新機型的開發。
工具機模態測試是運用衝擊槌給予機台衝擊
力傳遞至整機結構，透過加速規量測振動訊號，
再經由訊號擷取器將數值透過傅立葉函數轉換，
取得頻率響應函數頻譜，其實驗架設如圖7所
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