[发明专利]一种基于动刚度敏感性的机床敏感部件识别方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于动刚度敏感性的机床敏感部件识别方法及装置，属于机床感部件识别技术领域，用以解决现有技术中敏感部件识别耗时较长、精度较低等问题。本发明识别方法包括以下步骤：步骤1.通过对机床整机进行模态分析，获得机床整机第r阶模态振型步骤2.根据第r阶模态动刚度相对于刚度K_ij和K_mn变化的比例，获得不同测量点相对刚度的敏感性，公式如下：步骤3.根据步骤2获得不同部件的动刚度敏感性曲线，进而识别出机床整机的敏感部件。本发明适用于机床整机敏感部件的识别。

技术领域

本发明属于机床感部件识别技术领域，特别涉及一种基于动刚度敏感性的机床敏感部件识别方法及装置。

背景技术

随着先进制造技术的发展，在传统条件下对加工影响不大的机床动力学特性已成为阻碍机床性能提升的主要因素。通过对机床动力学特性分析可以对加工参数进行优化，提高加工质量和效率。此外，对于新研制的机床，可通过动力学特性分析确定需优化的薄弱部件，从而改善整机的机构性能。

目前，机床整机动力学特性分析主要包括有限元分析法和实验模态分析法。

有限元分析法主要用于机床设计研发的初期，通过对机床及各部件建模、装配、网格划分、添加约束从而分析机床整机动力学特性，但该方法存在计算复杂、耗时较长且精度较低的不足。实验模态分析法以实测机床的频响函数为基础，分析机床动力学特性。由于机床为多部件组成的复杂系统，以实际机床为分析对象的实验模态分析方法更为可靠。由实验模态分析得到的动力学参数作为机床动力学的中间信息，未将机床空间和各部件的差异与机床加工过程中的具体应用相结合，无法直接表征机床位置相关的整机动力学特性。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种基于动刚度敏感性的机床敏感部件识别方法及装置，用以解决现有技术中敏感部件识别耗时较长、精度较低等问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种基于动刚度敏感性的机床整机敏感部件识别方法，包括以下步骤：

步骤1.通过对机床整机进行模态分析，获得机床整机第r阶模态振型

步骤2.根据第r阶模态动刚度相对于刚度K_ij和K_mn变化的比例，获得不同测量点相对刚度的敏感性，公式如下：

式中，H_r(ω)为第r阶的频响函数；K_ij为点i到j的刚度，K_mn为点m到n的刚度；为第r介模态第i点的振型值；为第r介模态第j点的振型值；为第r介模态第m点的振型值；为第r介模态第n点的振型值；

步骤3.根据步骤2获得不同部件的动刚度敏感性曲线，进而识别出机床整机的敏感部件。

进一步的，所述步骤1包括：

设置测量点；

对机床进行激励，采集信号；

应用实验模态分析方法获取机床的动力学参数。

进一步的，采集的信号包括输入的力信号和输出的振动信号。

进一步的，所述动力学参数包括固有频率和模态振型。

进一步的，每个部件上设置1～30个测量点。

进一步的，在龙门铣床的主轴、摆头、滑枕、横梁和刀柄上共布置33个测量点。

进一步的，所述主轴上设置有7个测量点，摆头上设置有11个测量点，滑枕上设置有10个测量点，横梁上设置4个测量点，刀柄上设置1个测量点，所述刀柄上的测量点设定为参考点。