[发明专利]基于切削激励的机床结构模态比例因子获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控装备结构模态参数分析技术领域，尤其涉及一种基于切削激励的机床结构模态比例因子获取方法。 

背景技术

传统实验模态分析技术能够得到完整的模态参数，包括固有频率、阻尼比、模态振型向量和模态比例因子。但对于大型结构(如桥梁、高楼和重型机床)，传统实验模态分析技术的激励方式难以实施，利用其它易于实施的随机激励(如环境激励)作为激励方式的工作模态分析方法得到了重视。工作模态分析方法中，假设输入激励为幅值恒定的白噪声随机激励，推导出其互功率谱矩阵与频响函数矩阵有相似的表达式，可通过互功率谱矩阵辨识出部分的模态参数。 

现有的工作模态分析方法中，能够辨识结构的固有频率、阻尼比和模态振型向量这些模态参数，但无法得到模态比例因子。由于现有工作模态激励不是人为激励，无法控制激励力的自功率谱的位置，难以测量和估计实际激励力的能量大小，无法直接从互功率谱矩阵中得到模态比例因子，不能得到结构完整的频响函数。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于切削激励的机床结构模态比例 因子获取方法，其激励通过脉冲切削方式实现对机床结构的人为激励，该激励力作用于刀具刀尖点，并且通过计算切削力能够估计激励力的能量大小，继而从互功率谱矩阵中获取模态比例因子。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种基于切削激励的机床结构模态比例因子获取方法，包括以下步骤： 

(1)选择脉冲切削方式，脉冲切削方式包括铣削、车削和镗削凸台： 

(2)建立与脉冲切削方式对应的切削力模型，根据切削力模型生成切削参数，并随机生成凸台参数： 

(3)根据切削参数和凸台参数计算切削力的自功率谱[G_XX(jω)]，并判断自功率谱的频宽是否覆盖期望的频带范围，若频宽覆盖期望的频带范围，则进入步骤(4)，否则提高主轴转速的取值范围，或减小凸台壁厚序列的取值范围，并返回步骤(2)； 

(4)判断自功率谱的能量是否大于一阈值能量，若能量大于阈值能量，则进入步骤(5)，否则提高背吃刀量和每齿进给量的大小，并返回步骤(2)； 

(5)根据所选的切削参数生成数控指令代码，以控制机床加工待切削试件； 

(6)测量机床的响应信号，并根据以下公式计算响应信号的互功率谱矩阵；