周期切削激励下的数控机床模态参数辨识方法研究

发布时间：2020-04-02 23:31

【摘要】：在高速高精度条件下,数控机床加工时的动力学特性将直接影响加工质量和效率。机床在加工时主要受到周期切削力的激励,而已有的静态和运行状态下机床动力学分析方法无法有效应对这种情况。针对以上问题,本文对周期切削力的激励特性进行了分析,提出了周期切削激励下的机床模态参数辨识方案和具体方法,实现了切削加工状态下机床的模态参数辨识。本文主要开展了以下工作:首先,对周期切削加工所产生的切削激励力进行了成分和激励特性分析,指出切削力中的周期成分主要引起机床周期强迫振动,而切削力中的波动成分将对机床产生随机激励,其引起的机床结构随机振动响应可用于提取模态参数;随后,提出了周期切削激励下机床模态参数辨识的具体方案。根据周期切削激励力的激励特性,指出切削力中的波动成分能近似满足工作模态分析的激励要求,在去除加工振动信号中周期成分的前提下,可以运用工作模态分析方法辨识机床加工状态下的模态参数;针对加工振动信号中存在的严重谐频干扰,提出了基于倒谱编辑方法的振动信号谐频去除方法,从时域振动信号中直接去除周期成分以消除谐频影响。同时介绍并运用了多参考最小二乘复频域法,从去除谐频的振动信号中提取了模态参数;最后,在龙门铣床上首先进行了静态敲击和稳态切削加工实验,运用所提出的去谐频和参数辨识方法,获取了机床加工状态下的模态参数,并结合敲击实验所获取的模态振型,合成了加工状态下刀尖点的频响函数,以进行切削稳定性预测。最后通过颤振切削试验,验证了所获取模态参数的准确性。本文所提出的周期切削激励下机床模态参数辨识方法具有较好的针对性和可行性,能满足实际加工状态下机床动力学分析的需要。
【图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文量：0.2grams）。敲击试验所用力锤型号是 DYTRAN5800B4（灵敏度：2.2mv/N；测量范围：±2224N；谐振频率：≥ 75kHz）。为保证能最大限度的准确采集到主轴头的振动信号，主轴头 4 个测点布置了三向加速度传感器，型号是 PCB356A16（灵敏度：100mv/g；测量范围：±50g；频率范围(±5%)：0.5-5000Hz；谐振频率：≥25kHz）。分析带宽设置为 4096Hz（采样带宽 8192Hz），频率分辨率为 0.25Hz。为了减小试验误差，每组敲击 5 次，取平均值作为测量结果。

轴头测点频响函数稳态图
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG659

【参考文献】

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本文编号：2612587