[發明專利]一種五軸聯動加工中心擺動轉臺動態特性辨識方法

有效

• 申請號: 202011579533.1
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112287492B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 王玲;殷鳴;廖啟豪;殷國富
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/10;G06F119/14
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 葉斌

本發明涉及擺動轉臺動態性能技術領域，目的是提供一種五軸聯動加工中心擺動轉臺動態特性辨識方法，擺動轉臺在加工的過程中往往存在能量的損失和外界的干擾，影響其動態輸出特性，因此通過對擺動轉臺進給運動的控制，使得擺動轉臺多次重復進行相同的進給運動，獲取進給運動中的扭轉響應信號，扭轉響應由扭轉振動模式引起的，對扭轉響應信號進行過濾，去除扭轉響應信號中的噪聲，通過建立兩自由度系統力學模型并提出擺動轉臺系統的運動微分方程，通過自適應噪聲消除法去除噪聲，根據處理后的擺動轉臺系統中各項參數建立擺動轉臺系統的扭轉振動動力學模型，通過扭轉振動動力學模型獲取扭轉振動的頻率和阻尼系數進而得到輸出的動態參數。

技術領域

本發明涉及擺動轉臺動態性能技術領域，具體涉及一種五軸聯動加工中心擺動轉臺動態特性辨識方法。

背景技術

擺動轉臺的動態特性直接影響五軸聯動加工中心的加工質量。通常，擺動工作臺采用伺服電動機驅動，動力傳遞經過機械系統的傳動結構（帶輪、渦輪、蝸桿等）來驅動工作臺旋轉，傳動過程中不僅受外界環境干擾，還存在內部振源激振如結構柔性、齒輪間隙、摩擦發熱以及隨著載荷的不斷變化嚙合處磨損等非線性因素，對擺動轉臺的動態特性產生影響，但直接測量對象激勵源的信號往往很困難。所以，對擺動轉臺系統的動態特性辨識研究具有極其重要的意義，機床工況激勵源信號由于其頻率范圍寬，持續時間短，易受其它零部件噪音的影響。五軸聯動加工中心作為復雜機電耦合產品，在實際工作中不可避免地存在不同幅度的振動，產生耦合振動。

機床動態特性的實驗研究方法是通過振動試驗測試結構的輸入輸出信號或只輸出響應信號，進行動態特性識別。振動試驗的首要任務是以一定的激勵手段使結構產生振動響應，獲得被測結構的振動響應時域信號。常規的振動激勵裝置對重型或大型設備來說，難以激勵出所需要的有效振動；并且，安裝激振器也有很大的不便。然而直接在環境激勵或工作載荷作用下的響應來識別結構動態特性參數，進行振動測試研究結構的動態特性已取得了一定的研究，主要表現為：通過工作臺隨機加減進給速度空轉產生的慣性激勵技術，或者通過對機床輸入“白噪聲”寬頻激勵的“切削自激勵”技術，識別機床模態參數。然而，本申請提出的激勵方法是通過設計擺動轉臺運動方向，產生具有類似均勻平直譜特性的寬帶隨機慣性激勵信號，以達到僅通過振動響應信號識別機床的加工狀態下動態特性參數的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種五軸聯動加工中心擺動轉臺動態特性辨識方法，構建了廣義坐標下的擺動轉臺系統轉動動力學分析模型，討論了系統動態響應的不同尺度特征模態，分析含噪振源信號混疊，提出了多傳感器信息融合的擺動轉臺動力特性測定方法。

通過以下技術方案來實現的：一種五軸聯動加工中心擺動轉臺動態特性辨識方法，擺動轉臺系統的動力源為伺服電動機，擺動轉臺系統的傳動結構包括有帶輪、渦輪和蝸桿，所述動力源通過傳動結構驅動擺動轉臺旋轉，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1：通過數控機床控制擺動轉臺的進給運動，使得擺動轉臺重復相同路徑的進給運動，其中進給運動中包括有擺動轉臺啟動、停止和翻轉動作，獲取進給運動中的扭轉響應參數，扭轉響應由擺動轉臺中扭轉振動引起，執行步驟2；

步驟2：對扭轉響應信號進行過濾，通過建立兩自由度系統力學模型并提出擺動轉臺系統的運動微分方程，進行自適應噪聲消除法去除噪聲，執行步驟3；

步驟3：去除噪聲后得到擺動轉臺系統的扭轉振動動力學模型，執行步驟4；

步驟4：通過扭轉振動動力學模型得到扭轉振動的頻率和阻尼系數，進而得到擺動轉臺的輸出動態特性。

優選的，所述步驟1中，所述擺動轉臺系統還包括有若干個加速度傳感器作為扭轉響應信號的采集端。

優選的，所述步驟1中，激振源產生扭轉振動，擺動轉臺在p點激振源激振下，測得待監測l點的強迫振動位移響應為，