一种高精密坐标镗床结构模态测试方法

本发明涉及设备测试，尤其涉及一种高精密坐标镗床结构模态测试方法。

背景技术：

1、坐标镗床是一种高精度、高效率的金属加工设备，广泛应用于各种机械制造和加工行业。坐标镗床的主轴箱是其中的一个重要组成部分，它在整个镗床系统中起着关键作用，具体包括承载主轴、传动力传递、冷却和润滑、振动控制等。

2、主轴箱作为坐标镗床的重要组成部分，其质量和性能直接影响整个设备的工作效果和加工质量。一个稳定、可靠的主轴箱能够保证主轴的精准定位和运动，提高加工的精度和表面质量；能够有效控制振动和噪音，提高设备的稳定性和可靠性；能够满足高速、高负荷的加工需求，提高设备的生产效率和经济效益。

3、获取主轴箱的模态信息对于坐标镗床的设计、调试和运行都很重要，主轴箱的模态信息对于主轴箱的作用包括设备设计与优化、故障诊断与预防、加工质量控制、安全性评估等。现有模态测试方法中，力锤法较为典型，常用于获取机械结构的振动模态信息。然而，对于高精密坐标镗床的重要部件，尚缺乏针对性的模态测试方法；此外，现有的模态测试方法，过度依赖商用软件来实现模态识别。

4、因此，本领域的技术人员致力于提供一种高精密坐标镗床结构模态测试方法，实现对高精密坐标镗床结构模态的测试。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够对高精密坐标镗床结构模态进行测试的方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种高精密坐标镗床结构模态测试方法，包括：

3、步骤1、建立高精密坐标镗床主轴箱的模态测试系统；

4、步骤2、对所述主轴箱施加激励，采集激励数据；

5、步骤3、对所述激励数据进行分析，获取所述主轴箱的模态信息。

6、进一步地，所述步骤1包括：

7、步骤1.1、悬挂所述主轴箱，使其处于自由状态；

8、步骤1.2、确定激励方式；

9、步骤1.3、确定激励点和响应点。

10、优选地，所述步骤1.1中，在所述主轴箱的两侧打孔，加装吊环，再通过弹性绳将所述主轴箱悬挂在桁架上。

11、优选地，所述步骤1.2中，激励方式为力锤敲击法，采用单一激励点多个响应点进行测试。

12、优选地，所述力锤敲击法中，力锤的锤头材质为橡胶，力锤的尾部设置配重块。

13、优选地，所述步骤1.3中，所述激励点设于易敲击处；所述响应点在结合面处密集分布，在平坦面处均匀分布。

14、优选地，所述步骤2中，力锤在激励点处连续敲击，任意两次敲击之间的时间间隔不小于8秒。

15、进一步地，采集的所述激励数据包括所述主轴箱的加速度传感器信号和所述力锤的力传感器信号。

16、进一步地，所述步骤3中，对所述激励数据进行峰值检索。

17、进一步地，所述步骤3中，数据分析过程包括：时域信号平均、互功率谱计算、自功率谱计算、频响函数计算、相干性计算、固有频率获取。

18、本发明至少具有如下有益技术效果：

19、1、本发明提供的高精密坐标镗床结构模态测试方法，通过力锤法测量坐标镗床部件模态，通过测量力锤的力信号和加速度传感器的加速度信号，计算频响函数，获取部件固有频率，能够用于识别坐标镗床部件的模态特征，为主轴加工提供依据，避免部件产生共振，有效提高坐标镗精度。

20、2、本发明提供的高精密坐标镗床结构模态测试方法，通过短时傅里叶变换，计算输入力信号和加速度信号的互功率谱密度函数、力信号的自功率谱密度函数，由此得到频响函数，通过自主识别频响函数峰值获取各阶固有频率，模态识别全过程可控和可调节，分析结果准确可靠。

21、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述步骤1包括：

3.如权利要求2所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述步骤1.1中，在所述主轴箱的两侧打孔，加装吊环，再通过弹性绳将所述主轴箱悬挂在桁架上。

4.如权利要求2所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述步骤1.2中，激励方式为力锤敲击法，采用单一激励点多个响应点进行测试。

5.如权利要求4所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述力锤敲击法中，力锤的锤头材质为橡胶，力锤的尾部设置配重块。

6.如权利要求4所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述步骤1.3中，所述激励点设于易敲击处；所述响应点在结合面处密集分布，在平坦面处均匀分布。

7.根据权利要求4所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述步骤2中，力锤在激励点处连续敲击，任意两次敲击之间的时间间隔不小于8秒。

8.根据权利要求7所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，采集的所述激励数据包括所述主轴箱的加速度传感器信号和所述力锤的力传感器信号。

9.根据权利要求1所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述步骤3中，对所述激励数据进行峰值检索。

10.根据权利要求9所述的高精密坐标镗床结构模态测试方法，其特征在于，所述步骤3中，数据分析过程包括：时域信号平均、互功率谱计算、自功率谱计算、频响函数计算、相干性计算、固有频率获取。

技术总结
本发明公开了一种高精密坐标镗床结构模态测试方法，包括：建立高精密坐标镗床主轴箱的模态测试系统；对所述主轴箱施加激励，采集激励数据；对所述激励数据进行分析，获取所述主轴箱的模态信息。本发明通过力锤法测量坐标镗床部件模态，通过测量力锤的力信号和加速度传感器的加速度信号，计算频响函数，获取部件固有频率，为部件设计提供依据，分析结果准确可靠。

技术研发人员：周明东,金一涵,李欣欣,魏创,唐钰哲
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4