怎樣測試數(shù)控加工機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能？

機(jī)床動(dòng)態(tài)性能測試是對(duì)機(jī)床整機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)行為的辨識(shí)。根據(jù)測量機(jī)床在一定激振力激勵(lì)下所表現(xiàn)的振幅與相位隨頻率變化的特性，評(píng)價(jià)機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能、識(shí)別動(dòng)態(tài)參數(shù)、驗(yàn)證和修正有限元分析等理論模型，找出機(jī)床結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，從而改進(jìn)機(jī)床的設(shè)計(jì)，提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)效率和動(dòng)態(tài)精度。其主要內(nèi)容有：

1）固有頻率的測定。機(jī)床是由若干零部件組成的多體多自由度系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都可能對(duì)應(yīng)有一個(gè)或若干個(gè)固有頻率。例如，固有頻率較低的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件和固有頻率較高的主軸 刀具系統(tǒng)。在機(jī)床整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測試中，通常僅關(guān)注對(duì)機(jī)床動(dòng)剛度有較大影響的低階固有頻率，特別是前幾階固有頻率。測定機(jī)床的低階固有頻率對(duì)預(yù)防共振的出現(xiàn)、改善機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能有重要的意義。

2）模態(tài)振型的測試。機(jī)床結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)每個(gè)固有頻率都有一個(gè)相應(yīng)的模態(tài)振型，它反映了機(jī)床在某一共振頻率（固有頻率）下的整機(jī)振動(dòng)形態(tài)，可直觀地發(fā)現(xiàn)在該頻率下振動(dòng)較大的部件及其振動(dòng)特征，即結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為機(jī)床改進(jìn)設(shè)計(jì)提供方向。

3）阻尼比的識(shí)別。阻尼比是表征機(jī)床抗振性的指標(biāo)之一。通過對(duì)幅相特性曲線的分析，可以識(shí)別各階固有頻率下的阻尼比。增大機(jī)床的阻尼可以提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)剛度，擴(kuò)大切削穩(wěn)定性葉瓣圖的穩(wěn)定區(qū)，防止自激振動(dòng)。采用被動(dòng)阻尼器和主動(dòng)阻尼器可以改善機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。

4）動(dòng)剛度的測定。動(dòng)剛度是機(jī)床在激勵(lì)力作用下所表現(xiàn)的剛性。通常在頻率響應(yīng)曲線中以其倒數(shù)，即柔度的幅值加以描述。在各階固有頻率附近，柔度的幅值較大，即剛度較低。動(dòng)剛度是衡量機(jī)床抗振性好壞的主要指標(biāo)。

5）動(dòng)態(tài)效率的測定。機(jī)床的動(dòng)態(tài)效率是指在加工過程中不出現(xiàn)振動(dòng)的最大金屬切除率。動(dòng)態(tài)效率是機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的綜合反映，不僅涉及機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和加工過程，還包括數(shù)控系統(tǒng)的性能，諸如加減速控制等。

6）動(dòng)態(tài)精度的測定。機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度是體現(xiàn)動(dòng)態(tài)性能優(yōu)劣對(duì)加工精度影響的程度。動(dòng)態(tài)精度也是機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的綜合反映，控制系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)精度同樣有很大的影響。目前還沒有直接量化的測試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，僅能借助間接地測量機(jī)床加工的標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸精度和表面粗糙度加以評(píng)定。

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