隨著21世紀(jì)的到來，機(jī)床向著高轉(zhuǎn)速、高切削效率、高精度與高生產(chǎn)質(zhì)量發(fā)展，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)穩(wěn)定，以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)控機(jī)床整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試是機(jī)床抗振性及加工性能穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)，也是衡量機(jī)床性能好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　模態(tài)測(cè)試主要要解決三大類問題，一是對(duì)機(jī)床建立合理有效的模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。二是試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的組合結(jié)構(gòu)分析，以能如實(shí)反應(yīng)機(jī)床的真實(shí)工況模型為基礎(chǔ)，分析機(jī)床的加工的穩(wěn)定性，改善產(chǎn)品的抗振性能，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)意義，并提高經(jīng)濟(jì)效益。三是在線監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)控機(jī)床振動(dòng)、壓力、溫度等狀態(tài)信號(hào)的檢測(cè)，進(jìn)一步對(duì)機(jī)床性能進(jìn)行分析并進(jìn)行故障的診斷。

　　1 機(jī)床模態(tài)測(cè)試技術(shù)的原理

　　1.1 機(jī)床的模態(tài)測(cè)試模型

　　2 機(jī)床模態(tài)測(cè)試技術(shù)的實(shí)施

　　2.1 機(jī)床模態(tài)技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)

　　無論要解決哪類問題都得對(duì)機(jī)床實(shí)物建立機(jī)床的動(dòng)力學(xué)模型，一般都要用實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行采樣、數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行模態(tài)參數(shù)實(shí)別，得到所要的模態(tài)參數(shù)(頻率、剛度、阻尼)，完成機(jī)床模型的建立，從而進(jìn)行機(jī)床進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。

　　機(jī)床模態(tài)測(cè)試技術(shù)首先要明確解決的問題，分析現(xiàn)有問題，確定實(shí)驗(yàn)方案，針對(duì)局部測(cè)試實(shí)驗(yàn)還是整機(jī)測(cè)試。常采用脈沖激勵(lì)法，即錘擊法。常見的成套振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)有丹麥的B&K、國(guó)內(nèi)東方所的DASP等，可根據(jù)自身的定位與要求購(gòu)置合適的設(shè)備。選擇與布置傳感器、確定激振器(力錘、電磁或電液等激振器)和搭接機(jī)床-實(shí)驗(yàn)設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)。模態(tài)測(cè)試采用單點(diǎn)激振多點(diǎn)響應(yīng)的方法，加速度傳感器依次布置在銑床的立柱、主軸箱、工作臺(tái)和床身上，連接數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和筆記本電腦，分別測(cè)定對(duì)應(yīng)不同工作轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，主軸箱、進(jìn)給工作臺(tái)等關(guān)鍵部位的響應(yīng)情況，組成的模態(tài)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理與裝置見圖1。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、測(cè)試數(shù)據(jù)分析與專用軟件分析等工作，獲得各階固有頻率、阻尼比和振型等模態(tài)參數(shù)。

　　2.2 建模

　　根據(jù)要解決問題建立動(dòng)力學(xué)模型，或是建立動(dòng)力學(xué)模型修正后的有限元模型，對(duì)機(jī)床進(jìn)行分析與研究。

　　對(duì)于在線監(jiān)測(cè)，主要有由分析軟件完成采樣數(shù)據(jù)分析處理的過程，對(duì)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期的積累，這些數(shù)據(jù)對(duì)未來的機(jī)床維護(hù)工作將起到重要作用。依據(jù)分析系統(tǒng)、軟件與硬件的配備不同，市場(chǎng)上與科研成院所有很多不同的產(chǎn)品。

　　3 結(jié)語

　　機(jī)床模態(tài)測(cè)試技術(shù)是綜合運(yùn)用線性振動(dòng)理論、動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)、信號(hào)處理方法和參數(shù)識(shí)別等手段，進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)的過程。機(jī)床模態(tài)測(cè)試技術(shù)主要包括三方面內(nèi)容：激勵(lì)、測(cè)量和分析，對(duì)機(jī)床實(shí)施激振力，獲得機(jī)床的頻率響應(yīng)函數(shù)，經(jīng)過分析計(jì)算獲得機(jī)床的模態(tài)參數(shù)與振型，從而建立機(jī)床的動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)機(jī)床的動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行分析，它是現(xiàn)在最常用到的一種機(jī)床模態(tài)測(cè)試技術(shù)，對(duì)現(xiàn)在常用到的模態(tài)測(cè)試的原理進(jìn)行了介紹，對(duì)機(jī)床模態(tài)測(cè)試的流程進(jìn)行了闡述。