[发明专利]数控机床加工动力学特性测试分析系统

摘要

一种数控机床加工动力学特性测试分析系统，具有硬件和软件；硬件有：刀具、力锤、加速度传感器、电荷放大器、数据采集器、麦克风和计算机；加速度传感器设在刀具末端，力锤和加速度传感器与电荷放大器相连，电荷放大器与数据采集器相连，数据采集器与计算机进行数据传输；软件具有：人机交互界面、数据采集、数据回放、锤击实验、传函分析、参数辨识及噪声测试与分析等模块；工作时力锤对刀具进行激励，得到电荷信号经电荷放大器，数据采集器到达计算机，软件从计算机中读出数据并显示，保存文件，对测得数据进行FFT及传函分析，模态分析；硬件与软件配合获得“机床－刀具－工件”的频率响应函数及模态参数，作为动力学仿真及参数优化的基础。

主权项

1、一种数控机床加工动力学特性测试分析系统，其特征在于：该系统由硬件平台和软件系统两部份组成；该硬件平台部份，包括有：数控机床刀具(1)、力锤(2)、加速度传感器(3)、电荷放大器(4)、数据采集器(7)、麦克风(12)和计算机(11)；该加速度传感器(3)采用胶泥粘在数控机床刀具(1)的末端，该力锤(2)和加速度传感器(3)通过信号线与电荷放大器(4)相连，电荷放大器(4)与数据采集器(7)通过电缆线相连，数据采集器(7)与计算机(11)通过USB数据线实现数据传输，麦克风(12)的接口和计算机(11)声卡的接口相连并负责采集加工过程中的噪声信号；该软件系统部份，包括有下述模块：1.主界面提供进入各功能模块的入口和主要的人机交互界面；2.数据采集模块：将传感器所传输的数据不失真的进行采集，并将采集的数据按照十进制数字的形式存储在计算机中；3.数据回放模块：读取已存储的数据文件，将数据以波形形式或者数组形式显示给用户查看，进行后期离线统计分析；4.锤击实验模块：对机床系统进行锤击实验，采集力与响应信号，显示时域波形，对时域信号作快速傅立叶(FFT)变换，得到频域特性，并保存时域信号数据；5.传函分析模块：对锤击实验采集得到的数据作功率谱分析并求平均，计算出系统的传递函数并保存，显示幅频图、相频图，并计算得到相干系数判断传递函数的可靠性；6.模态参数辨识模块：对系统的传递函数进行模态拟合，在拟合的基础上计算固有频率、阻尼比、刚度等模态参数并保存；7.噪声测试与分析模块：采集机床加工过程中的声音信号并作FFT分析，得到噪声频域特性，判断加工过程中的振动情况。