一种基于切削激励的数控机床频响函数获取方法

摘要

本发明公开了一种基于切削激励的数控机床频响函数获取方法，该方法包括：利用机床切削加工工程中产生的随机切削力激励机床结构；利用传感器测量所需要获得频响函数部位的振动响应信号；建立切削力模型，并且根据转速变化对切削力的影响，采用修正函数对切削力模型进行修正；确定切削力计算模型中的系数，并且根据实验拟合修正函数；根据计算得到的切削力和测量得到的振动响应，获得机床结构的频响函数，并将计算得到的频响函数进行曲线拟合，消除噪声，得到最终的频响函数。按照本发明，能够获得辨识结果更加精确可靠的机床在运行状态下的动力学特性通过得到的频响函数从而可以进行机床结构优化设计和机床状态监测等。

主权项

一种基于切削激励的数控机床频响函数获取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)获得数控机床在切削加工中的振动响应输出信号将传感器设置于机床目标部位,启动机床切削加工，利用机床切削加工中产生的随机切削力激励机床结构,传感器测量在切削力激励下的机床目标部位的X/Y/Z三向振动响应信号x(t)；(2)获得数控机床在切削加工中的激励输入的切削力信号采用经典瞬时刚性力模型建立切削加工过程中产生的X/Y/Z三向的以Φ为变量的随机切削力函数，其中Φ为切削刀具的时刻t的瞬时切削角；根据步骤(1)中实际加工过程中的切削参数确定随机切削力函数中的系数；改变机床切削加工的主轴转速，多次测量不同转速下加工工件的切削力，采用多项式数值拟合获得转速v的X/Y/Z三向的修正函数a(v)；采用转速修正函数a(v)与随机切削力函数相乘获得修正后的切削力函数，该函数为激励输入的切削力信号；(3)根据步骤(1)的输出信号与步骤(2)的输入信号获得频响函数根据步骤(2)的修正后的切削力函数计算在转速为v下，时刻t对应的切削转角为Φ的X/Y/Z三向切削力，并且根据步骤(1)中测量得到的振动响应信号x(t)，获得频响函数，对上述频响函数进行曲线拟合和消噪处理，得到机床切削加工中的频响函数。