5.2.1加工中心动态特性试验研宄对象

本文中动态特性试验研宄的对象仍然是前一小节介绍的由沈阳某机床有限 公司生产的动梁龙门移动式加工中心，在本章就不再详细介绍了。

5.2.2加工中心动态特性试验目的

本次动态特性试验的目的通过动态特性试验的结果，我们可以得到该加工 中心的频率响应，结合上一章中我们得到的模态振型，可以使我们能对加工中 心的动态特性有更加深一步的了解。从而为我们日后安全合理的使用机床提供 指导与依据^[97]。

5.2.3加工中心动态特性试验仪器装置与设备 此次模态参数试验所用到的试验设备如下表：

5.2.4加工中心动态特性试验方法

一般来讲，模态测试试验首先需对被测结构施加动态激励，该激励信号一 般由电磁激振器或力锤提供。通过对测量的激振力信号与响应信号高速采集后， 通过谱分析、脉冲响应测量及传递函数估计等时域或频率信号处理方法对测量 的信号进行分析。在频域分析中，经常采用快速傅立叶变换（FFT)将时域数据 转换到频域，并计算出结构的频响函数。鉴于机床自身的结构难于与与电磁激 振器集成，故本节采用典型的瞬态激励方法一锤击法对测试装置的固有频率进 行测试^[98]。锤击法是利用集成有力传感器的力锤敲击被测结构，即被测结构的 输入信号为激励力信号，通过对测量激振力与加速度响应信号的双通道FFT分 析，得到结构的传递函数，并通过函数拟合方法，识别出被测结构的模态参数， 利用锤击法测量结构模态参数的原理如下图所示。

利用锤击法做试验，首先要确定锤击点，根据前几章得到的整机的模态振 型，我们确定了 3个锤击点，即滑枕下端X、Y、Z三个方向具体锤击点如下图：

5.2.5加工中心动态特性试验结果分析与对比

本次试验采用针对同一锤点多次测量的方法，对于每一个方向（滑枕的X、

Y、Z方向）两次测量结果差异不大，我们即认为测量是准确的原则。由于傅里 叶分析仪可以输出的图像对于频率的大小观看的不是很直观，所以我们从傅里 叶分析仪中提取了数据，并且运用Origin软件画出曲线如下： 

从上面模态参数图中，我们可以看出，锤点在滑枕的三个方向上的固有频 率相差不大，都在33Hz左右，所以我们可以认为该加工中心的固有频率为33Hz 左右。在前面我们已经介绍过，整机在实际工作过程中外界的激振力的频率在 35Hz-50Hz之间，而我们试验的结果小于这个频率，所以我们可以断言，整机 在实际的工作过程中，在正常的工作条件下是不会发生共振的。有限元分析由 于有阻尼的影响以及结合面的处理可能不是很完善，所以有限元的模态分析结 果通常是会比实际情况偏小，但是有限元得出的模态振型是可信的。本章的模 态实验主要是为了得到更为准确的模态参数，结合上一章模态分析得出的模态 振型，我们对于该加工中心的动态特性己经有了很深的了解。通过之前的模态

分析以及本章的模态实验，我们己经得到了研宄机床静动态特性的条件， 这些数据对于我们后续关于相关机床的结构优化以及本机床的安全使用都提供 了非常有用的指导和依据。

5.3本章小结

本章首先运用JM3815无线静动态应力应变仪采集了结构的应力应变数据, 一方面得到了结构在实际工作过程中的应力应变数据，另一方面验证了有限元 仿真的准确性。其次运用傅里叶分析仪对结构进行了模态实验得到了结构准确 的模态参数，集合上一章得到的结构的模态振型，使我们对于机床的静态特性 有了更深一步的了解。