[发明专利]一种五轴联动加工中心摆动转台动态特性辨识方法

说明书

本发明涉及摆动转台动态性能技术领域，目的是提供一种五轴联动加工中心摆动转台动态特性辨识方法，摆动转台在加工的过程中往往存在能量的损失和外界的干扰，影响其动态输出特性，因此通过对摆动转台进给运动的控制，使得摆动转台多次重复进行相同的进给运动，获取进给运动中的扭转响应信号，扭转响应由扭转振动模式引起的，对扭转响应信号进行过滤，去除扭转响应信号中的噪声，通过建立两自由度系统力学模型并提出摆动转台系统的运动微分方程，通过自适应噪声消除法去除噪声，根据处理后的摆动转台系统中各项参数建立摆动转台系统的扭转振动动力学模型，通过扭转振动动力学模型获取扭转振动的频率和阻尼系数进而得到输出的动态参数。

技术领域

本发明涉及摆动转台动态性能技术领域，具体涉及一种五轴联动加工中心摆动转台动态特性辨识方法。

背景技术

摆动转台的动态特性直接影响五轴联动加工中心的加工质量。通常，摆动工作台采用伺服电动机驱动，动力传递经过机械系统的传动结构（带轮、涡轮、蜗杆等）来驱动工作台旋转，传动过程中不仅受外界环境干扰，还存在内部振源激振如结构柔性、齿轮间隙、摩擦发热以及随着载荷的不断变化啮合处磨损等非线性因素，对摆动转台的动态特性产生影响，但直接测量对象激励源的信号往往很困难。所以，对摆动转台系统的动态特性辨识研究具有极其重要的意义，机床工况激励源信号由于其频率范围宽，持续时间短，易受其它零部件噪音的影响。五轴联动加工中心作为复杂机电耦合产品，在实际工作中不可避免地存在不同幅度的振动，产生耦合振动。

机床动态特性的实验研究方法是通过振动试验测试结构的输入输出信号或只输出响应信号，进行动态特性识别。振动试验的首要任务是以一定的激励手段使结构产生振动响应，获得被测结构的振动响应时域信号。常规的振动激励装置对重型或大型设备来说，难以激励出所需要的有效振动；并且，安装激振器也有很大的不便。然而直接在环境激励或工作载荷作用下的响应来识别结构动态特性参数，进行振动测试研究结构的动态特性已取得了一定的研究，主要表现为：通过工作台随机加减进给速度空转产生的惯性激励技术，或者通过对机床输入“白噪声”宽频激励的“切削自激励”技术，识别机床模态参数。然而，本申请提出的激励方法是通过设计摆动转台运动方向，产生具有类似均匀平直谱特性的宽带随机惯性激励信号，以达到仅通过振动响应信号识别机床的加工状态下动态特性参数的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五轴联动加工中心摆动转台动态特性辨识方法，构建了广义坐标下的摆动转台系统转动动力学分析模型，讨论了系统动态响应的不同尺度特征模态，分析含噪振源信号混叠，提出了多传感器信息融合的摆动转台动力特性测定方法。

通过以下技术方案来实现的：一种五轴联动加工中心摆动转台动态特性辨识方法，摆动转台系统的动力源为伺服电动机，摆动转台系统的传动结构包括有带轮、涡轮和蜗杆，所述动力源通过传动结构驱动摆动转台旋转，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：通过数控机床控制摆动转台的进给运动，使得摆动转台重复相同路径的进给运动，其中进给运动中包括有摆动转台启动、停止和翻转动作，获取进给运动中的扭转响应参数，扭转响应由摆动转台中扭转振动引起，执行步骤2；

步骤2：对扭转响应信号进行过滤，通过建立两自由度系统力学模型并提出摆动转台系统的运动微分方程，进行自适应噪声消除法去除噪声，执行步骤3；

步骤3：去除噪声后得到摆动转台系统的扭转振动动力学模型，执行步骤4；

步骤4：通过扭转振动动力学模型得到扭转振动的频率和阻尼系数，进而得到摆动转台的输出动态特性。

优选的，所述步骤1中，所述摆动转台系统还包括有若干个加速度传感器作为扭转响应信号的采集端。

优选的，所述步骤1中，激振源产生扭转振动，摆动转台在p点激振源激振下，测得待监测l点的强迫振动位移响应为，