Bachelor's Thesis

Dynamic simulation of selected assemblies of a CNC milling machine

Final Thesis 3.6 MB Appendix 5.85 MB

Author of thesis: Tomáš Kostík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Daniel Klíč

Reviewer: Ing. Jiří Tůma, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the dynamic analysis of the feed axes of the CNC milling machine MCV 754 Quick. The theoretical part describes the basic types of linear feed systems and guideways used in CNC machine tools. The practical part focuses on the creation of a simplified simulation model in MSC Adams View and on experimental measurement of the worktable motion directly on the machine. The measurements were carried out for several feed rates and for rapid traverse mode, while the velocity, position and motor current were monitored. The measured current was subsequently converted into torque and compared with the simulation results. The results were then evaluated and compared. The comparison showed that the simplified simulation model captures the basic character of the motion well, especially the acceleration, braking, and direction-change phases. However, exact agreement of the instantaneous torque values was not achieved due to the simplification of the model.

Keywords:

Cross table, dynamic simulation, ball screw, servomotor.

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Prezentace: - Obsah - Cíle - Zjednodušení modelu - Simulace modelu - Experimentální měření - Porovnání a vyhodnocení výsledků pro různé posuvy - Závěr Student seznámil členy komise s výsledky své práce a odpověděl na všechny otázky oponenta. Otázky členů komise: - Zmínil jste, že některé nesrovnalosti jsou z důvodu vůlí, kde jsou vůle? (zodpovězeno nejasně) - Použití model je spojitý, nebo nespojitý? (nezodpovězeno) - Jaký je rozdíl mezi G02 a G03 v rámci G-kódu (zodpovězeno) Student odpověděl na otázky členů komise s mnohými nedostatky?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

doc. Ing. Radek Knoflíček, Dr. (předseda)
doc. Ing. Lubomír Vašek, CSc. (místopředseda)
Ing. Jan Pavlík, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Tůma, Ph.D. (člen)
Ing. Radim Blecha, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Marada, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Daniel Klíč

Pro studenta představovaly MBS simulace i použitý software novou problematiku, kterou student se zvládl naučit.

Co se týče práce na simulačním modelu, tak textově se práce přiliž nezabývá samotnou tvorbou a nelze odhadnout jaké okrajové podmínky a parametry do simulace zadával, ani jak je simulace tvořena. Tímto si nemůže čtenář zjistit, jak dosáhl vysokou míru shody simulace s měřením při různých otáčkách, kdy motor má jiné momentové konstanty. Tyto informace nejsou dostupné ani v přílohách. Simulační model není součástí odevzdané práce, a nelze tak ověřit způsob nastavení simulace.

Dále práci vytýkám nedostatečné zpracování a vyhodnocení dat. Simulované a naměřené hodnoty jsou prezentovány odděleně v různých grafech s odlišnými měřítky. Rychlosti a polohy nebyly součástí samotného porovnání, přestože na jejich základě byla simulace nastavována. V porovnání výsledků postrádám vyhodnocení chyb simulace a základní statistické zhodnocení shody mezi simulovanými a experimentálními daty. Porovnání s analytickým výpočtem je pouze stručně naznačeno v závěru práce. Je však třeba uvést, že analytický výpočet nebyl součástí zadání a student jej zpracoval nad jeho rámec z vlastní iniciativy.

 

Shrnutí:

V práci kladně hodnotím provedení simulace v softwaru, se kterým se student během řešení práce seznamoval poprvé, a zpracování výpočtu momentu. Výhrady mám k části věnované simulaci, ve které není dostatečně popsán postup tvorby modelu. Popis práce a porovnání výsledků je nekvalitní a neporovnává srozumitelně simulaci a experiment. Přesto student stanovené cíle v základním rozsahu splnil. Navrhuji hodnotit známkou E.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání E
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod E
Vlastní přínos a originalita E
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii D
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis E
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu E

Grade proposed by supervisor: E

Reviewer’s report
Ing. Jiří Tůma, Ph.D.

Nutno říct, že se jedná o poměrně komplikované téma srovnání simulovaných dat s naměřenými, což s sebou vždy přináší značné komplikace. V kombinaci s nepříliš intuitivním prostředím MSC Adams se jedná o složitější problém. 

Rešeršní část zahrnuje možnosti pohonu a vedení lineárních os obráběcích strojů. V tomto ohledu práce příliš do hloubky nezasahuje a jedná se spíš o výtah z prvního literárního zdroje.

U provedeného experimentu a simulace trochu chybí co vlastně bylo cílem a trochu detailnější popis průběhu experimentu. Interpretace výsledků porovnání simulace a experimentu také není moc přehledné, přičemž výsledky nejsou vůči sobě srovnány.

Vzhledem k připomínkám a i vzhledem k náročnosti tématu práci hodnotím jako uspokojivou a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii E
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací D
Topics for thesis defence:
  1. Co přesně znamená vypočítaný moment Mmst (kap. 6.1.1) a co je zahrnuto v zátěži posuvové soustavy?
  2. Proveďte a popište srovnání krouticího momentu simulované hodnoty, vypočítané teoretické hodnoty (třeba dle kap.6.2.1) a naměřené hodnoty během rozjezdu osy X se zatížením stejným jako v experimentu.

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová