微小型车铣复合机床模态分析.pdf

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1、2011年12月机床与液压Dec．2011第39卷第23期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．39No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．023微小型车铣复合机床模态分析孙海军，刘冰冰(1．克东县职教中心，黑龙江齐齐哈尔164800；2．北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：微小型零件切削加工设备精度的提高对于微小型结构件切削加工质量的提高起到巨大的作用。通过对某大学自主研制的微小型车铣复合机床KNC-50FS进行模态测试，得到该

2、机床的低阶模态振型，并通过切削实验进行验证。模态分析结果为机床颤振研究和加工参数选择提供了基础。关键词：车铣复合机床；模态分析中图分类号：TG502．14文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)23—080—3ModalAnalysisofMicroTurn-millingComplexMachineToolSUNHaijun，LIUBingbing。(1．KedongProfessionalEducationCenter，QiqihaerHeilongjiang164800，China；

3、2．SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Themachiningqualityofmicro—miniaturepartscanbeimprovedsignificantlybyimprovingtheprecisionofmicro—min—iaturepansmachiningfacilities．Bymodaltesttomicro-miniatureturn

4、—millingcomplexmachinetoolKNC-50FS，thelowermodesofthemachinetoolwereobtained，andtheywereverifiedthroughcuttingexperiments．Themodalanalysisresultsprovidebaseforchatterresearchesandmachiningparametersselectionofmachinetoo1．Keywords：Turn-millingcomplexmachi

5、netool；Modalanalysis随着微小型零件需求的增长，对微小型零件制造精度的要求也越来越高，因此微小型设备的研发及其性能的提高也成为各国学者和研究机构的重点研究对象。作者以某大学微小型制造实验室自主研发的KNC-50FS为研究对象，对机床的动态特性进行了测试，得到了机床的前12阶模态，为进一步的颤振研究、机床加工参数的选择提供了基础。1实验模态分析研究一个系统的振动特性，基本上有两种途径：第一种途径是解析式的，即先要知道结构的几何形状、边界条件和材料特性，把结构的质量分布、刚度分布和阻尼分布

6、分别用质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵表示出来，这样便有了足够多的信息来确定系统的模态参数。图1测试系统图第二种途径是从测量结构上某些点的动态输入力模态试验有两种主要方式，一种是多点激振单点和输出响应开始，并且一般还要将测量得到的数据转拾振，另一种是单点激振多点拾振，这两种方式都可换成频响函数，即作为频率函数的输出输入之比。理以得到系统的模态参数。目前的主要激振方式是多通论证明，这些频响函数可以用模态参数表示。道输入，这种方式可以降低由于能量的分布不均匀带由于机床的结构极其复杂，部件数目较多，因此来的问题，

7、而且可以最大限度地减小因激励点刚好选一般选用实验模态方法获得机床的各阶模态参数，即在节点上而导致某阶模态无法被激振出来的可能。文通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别中由于设备的限制，无法采用多通道激振，于是采用获得模态参数。多点激振单点拾振，这种测试方式可以保证测试系统1．1测试系统的时不变特性，更易于获得准确的模态参数。模态试验的测试系统主要包括激振系统、力和运1．1．1激振点选择动传感器、频响分析仪和模态分析系统，如图1所示。机床的测试系统实物如图2所示。收稿日期：2010—11—23作者

8、简介：孙海军(1983一)，男，主要研究方向为数控机床技术及应用。E—mail：lynnbit@126．con。第23期孙海军等：微小型车铣复合机床模态分析·81·为得到整个机床的振型图，激振点尽量多地分Y轴组件布在整个机床上。理论上，分布点越多，测量结果越接近实际情况，但点过多会给测量和分析带来困机床主轴难，而且机床上一些刚度很好的单元，如床身、主轴箱等，相对于刚度薄弱的主轴等单元可视为刚性，因此这些地方可以减少布点，实现机床轮廓构车刀刀