高檔數(shù)控機床動態(tài)性能的測試方法與工程應用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛躍發(fā)展，高端產(chǎn)品對數(shù)控機床的功能及加工精度等要求越來越高，涌現(xiàn)了高速、精密等高檔數(shù)控機床和其他先進制造裝備。高速精密機床的動態(tài)性能直接影響了這類機床的運動精度、工作平穩(wěn)性精度乃至加工對象的加工精度、表面質(zhì)量、加工效率以及生產(chǎn)成本。因此，研究機床動態(tài)性能的測試與評估方法對高檔數(shù)控機床的有效開發(fā)及工程應用具有重要意義和價值。
　　本文在使用傳統(tǒng)靜態(tài)測試動態(tài)性能方法的基礎(chǔ)上，開展了適應和符合高速精密高檔數(shù)控機床動態(tài)性

2、能測試方法的研究和實踐。針對機床不同功能部件，進行了機床功能部件性能指標的分類，提出了面向不同關(guān)鍵部件動態(tài)性能的測試方案、測試方法與評價體系。以超高速精密外圓磨床以及納米級精度的超高轉(zhuǎn)速砂輪/刀具電主軸系統(tǒng)為研究對象，對以上機床動態(tài)性能測試方法進行了工程應用測試、評估和方法論證。主要研究工作和成果包括以下三個方面：
　　1.以超高速、超精密高檔數(shù)控機床為對象，將高檔數(shù)控機床動態(tài)性能分為高速旋轉(zhuǎn)主軸、低速精密旋轉(zhuǎn)主軸和精密直線進給軸

3、三部分。其中高速旋轉(zhuǎn)主軸動態(tài)性能主要指標為主軸臨界轉(zhuǎn)速、工作轉(zhuǎn)速下的支撐部件動剛度和主軸部件的工作模態(tài)參數(shù)；低速精密旋轉(zhuǎn)主軸動態(tài)性能的主要指標是回轉(zhuǎn)精度和高頻振動幅值；精密直線進給軸動態(tài)性能的主要指標是最小進給步長和工作穩(wěn)定性。
　　2.為了測試高速范圍的不同動態(tài)指標，對傳統(tǒng)靜態(tài)下的動態(tài)性能測試方法進行了改進與補充：
　　1）采用僅僅用響應信號的工作模態(tài)法獲取不同工作狀態(tài)下的主軸部件模態(tài)參數(shù)，以適應和解決試驗模態(tài)分析方法無法

4、對高速旋轉(zhuǎn)主軸激勵的技術(shù)瓶頸；
　　2）提出了基于光磨法實現(xiàn)靠光磨過程完成高速砂輪主軸、低速工件精密主軸組成的工藝系統(tǒng)動剛度測試，可以有效地獲取不同工作速度下的工藝系統(tǒng)動剛度值，攻克了靜態(tài)位移阻抗法僅能測得支撐動剛度的問題。
　　3.將以上相關(guān)研究成果即提出和改進的動態(tài)性能測試方法應用于超高速外圓精密磨床和納米級精度的高轉(zhuǎn)速電主軸系統(tǒng)。完成了對上海機床廠高速外圓精密磨床MGKS1332/H整機的動態(tài)性能測試分析，結(jié)果表明，該