数控机床激振方法的试验研究.pdf

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1、2011年4月机床与液压Apr．2011第39卷第7期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．07．002数控机床激振方法的试验研究魏要强，毛新勇，刘红奇，田红亮(华中科技大学国家数控中心，湖北武汉430074)摘要：常规激振手段难以用于中大型数控机床的结构振动测试。根据该类机床的特点，提出一种由机床运动产生激振力的结构振动试验方法。针对运动激振力不可测的问题，利用机床结构上的振动响应研究激振力作用效果。通过测试不同参数作用下的振动响应，

2、确定影响激振效果的主要因素。激振出的峰值频率与实验模态分析结果的对比进一步验证了所提出方法的有效性。该方法元需外加激振设备，适合于数控机床，尤其是大型、重型数控机床的现场测试分析。关键词：数控机床；激振方法；空运行中图分类号：0329文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)7—006—3ResearchonVibrationExcitationMethodforNCMachineToolsWEIYaoqiang，MAOXinyong，LIUHongqi，TIANHongliang(NationalNCSystemE

3、ngineeringResearchCenter，HuazhongUniversityofScience&Technology，WuhanHubei430074，China)Abstract：ConventionalmethodisdificulttoexcitethestructuralvibrationofmediumandlargeNCmachinetools．Anovelvi-brationexcitationmethodofusingmachinetoolsmovementwaspresented．Astheexcit

4、ingforcecouldnotbemeasureddirectly，theex-citingefectWasinvestigatedbytestingthevibrationresponseaboutmachinetoolstructure．Thedominantfactorsofexcitingefectwereanalyzedbycomparingvibrationresponseunderdifferentparameters．TheproposedmethodWasvalidatedbycomparisonofthet

5、estingfrequenciesandthoseofexperimentmodalanalysis．Asitdoesnotneedadditionalvibration—excitingequipment，thismethodissuitableforfieldtestingandanalysisofmachinetools，especiallyforheavy—dutymachinetols．Keywords：NCmachinetools；Vibrationexcitationmethod；Movement中大型数控机床的结

6、构、加工负载及行程都比普以一定的方式控制机床运动，产生所需的振动响应，通数控机床大得多，因此，整机结构的动态特性成为便可解决上述问题。影响加工精度和效率的不可忽视的因素之一。目前，基于以上考虑，作者提出一种由机床空运行激振机床整机结构动态特性的研究方法主要有理论建模及结构的新方法。在一台立式加工中心上进行实测分分析方法、实验建模及分析方法以及两者相结合的方析，验证了所提出方法的有效性。针对激振力无法直法J。理论方法通过建立结构的动力学模型，分析机接测量的问题，通过测试振动响应的时频域特征，研床结构的动态特性。但由于结合部等无法用

7、精确究运动参数对激振效果的影响。激振出的频率值与实的参数表达，建立准确的机床结构动力学模型还比较验模态分析结果的对比，验证了所提出方法的有效性。困难。实验方法通过给实际结构施加人工激励，并同1试验设计时测量输入和输出信号，并通过参数识别方法识别结1．1激振运动的设计构的模态参数。该方法在机床结构动态特性研究实验模态分析中，；、中得到广泛应用。但常规激振手段难以用于自重较大锤击法以脉冲力激振‘i的数控机床：普通激励力，不足以激励起结构的有效被测结构；激振器激i振动，太大的激励力则可能损坏机床。并且，大功率励常用随机激振信专用激振设

8、备价格昂贵，安装复杂。号。对于数控机床制数控机床运动状态改变会引起结构振动，尤其是而言，起停运动产生时间，s大型数控机床，运动部件质量庞大，加减速过程中引力，图1连续随机空运行的起的结构振动更加明显。数控机床的运动是可控的，冲激励，一系列的随一收稿日期：2010