数控机床振动模态分析与薄弱部位辨识方法研究

数控机床在加工过程中的振动会影响加工稳定性和零件成型质量,研究辨识引起较大振动的机床薄弱部位对提高零件加工质量有重要意义。以VMC850E型立式数控加工中心为研究对象,对引起机床振动的薄弱部位开展辨识研究。机床结构的模态参数是机床的固有属性,只与机床本身的结构有关。进行了机床静态下的锤击实验,得到机床结构的模态参数。根据机床结构的模态振型得到模态质量分布矩阵,模态质量越大则对应部件的振动能量越大,该部件越可能是薄弱部件,由此辨识出主轴最有可能是薄弱部件。进一步,针对传统常用模态分析法的缺点,提出了基于机床自身部件运动来激励机床运行的自激励方法,在主轴随机启停的空运行实验中,通过主轴的响应信号辨识出了机床对应阶次的模态,实验结果表明主轴是机床的薄弱部件。

外加阻尼器车床主轴振动抑制方法与实验研究

数控机床在加工过程中,主轴振动会对加工质量产生较大影响。针对传统通过更换主轴以减小振动等方法中存在的不便,以VMC850E型立式数控加工中心为研究对象,设计了一种外加阻尼器,通过附加阻尼和质量块的形式吸收主轴振动的能量以减小主轴振动强度。在外加阻尼器后,主轴的随机启停空运行响应信号幅值有明显的降低,说明外加阻尼器对主轴的振动确实有抑制效果。根据工作变形分析法来分解机床各阶模态对加工过程中结构振动的贡献程度,分析了切削激励力对主轴主振模态及振动特性的影响,以及外加阻尼器后主轴各阶模态对加工过程中结构振动贡献程度的变化情况。并通过空运行实验和切削加工实验验证了外加阻尼器对车床主轴的抑振效果,表明在特定的加工参数下,外加阻尼越大则主轴的振幅信号越小,即抑振的效果越好。