加工中心主轴系统工作模态识别
为适应机床的现代化发展，除了要求机床具有重量轻、成本低、使用方便和良好的工艺可能性等一般技术经济性能外，还要求机床具有越来越高的加工性能和加工效率，高速、高精度的加工中心不断涌现。但是，伴随而来的振动和噪声等问题的日益突出，对机床系统的动态特性提出了更高的要求。
本文以昆明交大昆机股份有限公司生产的TH6350卧式镗铣加工中心的主轴系统作为分析对象，研究了其在空运转状态下的动态性能，并使用时域的模态分析方法提取系统的模态参数。本论文主要完成了以下工作：
1.在由低速到高速空运转状态下，对主轴系统X、Y、Z三个方向共布置了89个测点，采用北京东方振动与噪声测试技术研究所的INV303B数据采集系统和DASP2003信号处理及模态分析软件，在由低速到高速共11个转速下，拾取了各点的响应。
2.通过对响应波形的分析，找到了主轴系统上振动较大的部位。在DASP软件中求出了主轴系统各响应点的自谱和最大熵谱图，并考虑到主轴、电机和齿轮啮合引起的激励频率，由此确定了不同转速下的系统主要频率分布范围。
3.在仅知道系统的响应信号的情况下，在DASP软件中求出各响应点相对某一参考点的相关函数数据，利用MATLAB软件强大的数据处理和运算能力，编制随机子空间辨识法程序，识别了主轴系统的模态频率、阻尼比和模态振型。
通过以上工作，相应地可以得到以下一些结论：1.对5个转速下的时域响应信号的分析后可知，主轴前端、主轴箱的导轨面、主轴箱和联轴节连接处等部位的振动响应比较大，可能会对加工中心的性能有较大的影响。
2.在DASP软件中对响应信号作自谱和最大熵分析，通过观察自谱和最大熵谱图的峰值分布，在同时考虑主轴、电机和齿轮啮合引起的激励频率后，可以确定空运转时主要的振动频率分布。
3。在只有输出信号可知的情况下，使用随机子空间法可以有效地识别系统参数(模态频率、模态阻尼比和模态振型)，模型阶次的选定是一个难点问题，在奇异值判别法无效时，利用输出信号的频谱图和最大熵谱图并根据经验判断可以在一定程度上解决定阶问题。
4.在主轴系统从低速到高速的运转过程中，虽然在转速达到2100rpm时，响应的振动水平有所增加，但是系统基本还是稳定的。当转速继续升高，振动水平反而略有所下降。这说明，主轴的一阶临界转速应在4500rpm之上。
加工中心;主轴系统;振动测试;频率分布;临界转速
昆明理工大学
硕士
机械制造及其自动化
尹志宏
2005
中文
TG659;TG502.14
84
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）