CN109531270A - 基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法 - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools

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Abstract

本发明公开了一种基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，具体包括如下操作步骤：S1：将激振器按照建立的动力学模型布置在确定的激励点上，通过激振器向机床发出测试信号；S2：按照建立的动力学模型在确定的拾振点上收集振动响应信号；S3：将激励信号和振动响应信号分别输入数据和分析系统进行分析处理，得到反映激振力和振动响应关系的传递函数。本发明通过多次对机床发出激振信号并收集振动响应信号，通过求取计算振动响应信号的平均值，有效降低测试信号过低或过高而造成的信噪比低的现象，提高信号接收精度，有效模拟测量机床工作状态时的模态参数,提高对机床的监管维护效率，同时提高机床的加工精度。

Description

基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法
技术领域
本发明属于机床进给系统的模态测试方法技术领域，具体涉及一种基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法。
背景技术
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。在机床使用过程中，受到机床本身材料和结构的影响，会发生不同程度的振动现象，长期振动将会对机床的加工精度造成不利影响。为避免机床精度降低，需要对机床进行模态测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，具体包括如下操作步骤：
S1：通过计算机建立机床的动力学三维模型，并将机床的测试部位按结构进行划分，并确定每个测试部位上的激励点和拾振点，将激振器按照建立的动力学模型布置在确定的激励点上，通过激振器向机床发出测试信号；
S2：按照建立的动力学模型在确定的拾振点上收集振动响应信号；
S3：将激励信号和振动响应信号分别输入数据和分析系统进行分析处理，得到反映激振力和振动响应关系的传递函数。
优选的，步骤S1中设置有若干个激振器，所述激振器发出频率为80-120Hz的脉冲信号，且脉冲信号沿着水平或竖直方向分布。
优选的，步骤S1中激振器发出测试信号时，机床处于最佳转速，测试时包括空转状态测试和加工状态测试，且每个激振器间隔发出5组激振信号，分别测试不同工况下的响应情况，测得各阶固有频率、阻尼比参数。
优选的，步骤S2中采用压电式加速度传感器收集振动响应信号，通过PULSE测试仪内的FFT模块对采集到的时域信号进行傅里叶变换，得到信号的自谱图，再通过一次积分和二次积分分别得到振动速度和振幅参数。
优选的，步骤S2中采样频率为160-240Hz。
优选的，步骤S1中测试部位包括主轴箱、工作台、机床主轴。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过多次对机床发出激振信号并收集振动响应信号，通过发出激振信号并收集振动响应信号，再求取计算振动响应信号的平均值，有效降低测试信号过低或过高而造成的信噪比低的现象，提高信号接收精度，通过对机床每个部分进行单独测试，有利于提高测试精度，有效模拟测量机床工作状态下的模态参数，提高对机床的监管维护效率，进一步提高机床的加工精度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，具体包括如下操作步骤：
S1：通过计算机建立机床的动力学三维模型，并将机床的测试部位按结构进行划分，并确定每个测试部位上的激励点和拾振点，将激振器按照建立的动力学模型布置在确定的激励点上，通过激振器向机床发出测试信号；
S2：按照建立的动力学模型在确定的拾振点上收集振动响应信号；
S3：将激励信号和振动响应信号分别输入数据和分析系统进行分析处理，得到反映激振力和振动响应关系的传递函数。
步骤S1中设置有若干个激振器，所述激振器发出频率为80-120Hz的脉冲信号，且脉冲信号沿着水平或竖直方向分布，模拟了机床实际使用过程中的状态，使得侧视结果更加准确。
步骤S1中激振器发出测试信号时，机床处于最佳转速，消除机床由于热效应引起的误差，测试时包括空转状态测试和加工状态测试，且每个激振器间隔发出5组激振信号，分别测试不同工况下的响应情况，测得各阶固有频率、阻尼比参数，空转状态测试时，机床无工件负载，并在达到最佳转速时稳定30分钟后开始测试，加工状态测试时，切削深度3mm，进给速度为100mm/min条件下进行测试。通过发出多组激振信号并检测其对应的振动响应信号并求取平均值进行分析，能够降低测试信号过低或过高而造成的信噪比低的现象，提高信号接收精度。
步骤S2中采用压电式加速度传感器收集振动响应信号，通过PULSE测试仪内的FFT模块对采集到的时域信号进行傅里叶变换，得到信号的自功率谱图，再通过一次积分和二次积分分别得到振动速度和振幅参数。
步骤S2中采样频率为160-240Hz。
步骤S1中测试部位包括主轴箱、工作台、机床主轴。
本发明通过多次对机床发出激振信号并收集振动响应信号，通过发出激振信号并收集振动响应信号，再求取计算振动响应信号的平均值，有效降低测试信号过低或过高而造成的信噪比低的现象，提高信号接收精度，通过对机床每个部分进行单独测试，有利于提高测试精度，有效模拟测量机床工作状态时的模态参数，提高对机床的监管维护效率，提高机床的加工精度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，其特征在于，具体包括如下操作步骤：
S1：通过计算机建立机床的动力学三维模型，并将机床的测试部位按结构进行划分，并确定每个测试部位上的激励点和拾振点，将激振器按照建立的动力学模型布置在确定的激励点上，通过激振器向机床发出测试信号；
S2：按照建立的动力学模型在确定的拾振点上收集振动响应信号；
S3：将激励信号和振动响应信号分别输入数据和分析系统进行分析处理，得到反映激振力和振动响应关系的传递函数。
2.根据权利要求1所述的基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，其特征在于：步骤S1中设置有若干个激振器，所述激振器发出频率为80-120Hz的脉冲信号，且脉冲信号沿着水平或竖直方向分布。
3.根据权利要求1所述的人体结构学对量体尺寸系统优化方法，其特征在于：步骤S1中激振器发出测试信号时，机床处于最佳转速，测试时包括空转状态测试和加工状态测试，且每个激振器间隔发出5组激振信号，分别测试不同工况下的响应情况，测得各阶固有频率、阻尼比参数。
4.根据权利要求1所述的基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，其特征在于：步骤S2中采用压电式加速度传感器收集振动响应信号，通过PULSE测试仪内的FFT模块对采集到的时域信号进行傅里叶变换，得到信号的自功率谱图，再通过一次积分和二次积分分别得到振动速度和振幅参数。
5.根据权利要求1所述的基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，其特征在于：步骤S2中采样频率为160-240Hz。
6.根据权利要求1所述的基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法，其特征在于：步骤S1中测试部位包括主轴箱、工作台、机床主轴。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109894925A (zh) * 2019-04-24 2019-06-18 西北工业大学 基于内嵌式压电传感器的薄壁件铣削加工振动监测方法
CN111046597A (zh) * 2020-01-20 2020-04-21 兰州理工大学 基于数字孪生三维模型3d打印机建模方法及模型系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104897268A (zh) * 2015-06-08 2015-09-09 东北大学 基于激光扫描的高档数控机床模态振型测试装置及方法
PL224903B1 (pl) * 2013-10-28 2017-02-28 Politechnika Wroclawska Wzbudnik drgań mechanicznych
CN106502199A (zh) * 2016-10-20 2017-03-15 华中科技大学 一种机械装备结构运行状态下的频响函数识别方法
CN106960068A (zh) * 2016-09-30 2017-07-18 中国人民解放军海军工程大学 一种基于脉冲激励响应频谱的模态阻尼比快速计算方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL224903B1 (pl) * 2013-10-28 2017-02-28 Politechnika Wroclawska Wzbudnik drgań mechanicznych
CN104897268A (zh) * 2015-06-08 2015-09-09 东北大学 基于激光扫描的高档数控机床模态振型测试装置及方法
CN106960068A (zh) * 2016-09-30 2017-07-18 中国人民解放军海军工程大学 一种基于脉冲激励响应频谱的模态阻尼比快速计算方法
CN106502199A (zh) * 2016-10-20 2017-03-15 华中科技大学 一种机械装备结构运行状态下的频响函数识别方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109894925A (zh) * 2019-04-24 2019-06-18 西北工业大学 基于内嵌式压电传感器的薄壁件铣削加工振动监测方法
CN111046597A (zh) * 2020-01-20 2020-04-21 兰州理工大学 基于数字孪生三维模型3d打印机建模方法及模型系统
CN111046597B (zh) * 2020-01-20 2023-07-21 兰州理工大学 基于数字孪生三维模型3d打印机建模方法及模型系统

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