铣床振动模态分析研究
超声波加工机床的声学振动模态分析与优化
超声波加工机床的声学振动模态分析与优化超声波加工技术是一项先进的加工方法，利用超声波的高频振动作用在实现高效、精确加工的过程中取得了重要突破。
超声波加工机床作为超声波加工技术的核心设备，其声学振动模态分析与优化是提高加工效率和质量的重要研究内容。
声学振动模态是指机床在自由振动状态下所呈现出的形态和频率。
了解和分析超声波加工机床的声学振动模态可以揭示机床的固有振动特性，为机床结构优化和降低振动噪声提供理论依据。
同时，通过优化机床的声学振动模态，可以提高机床的工作稳定性和精度，进一步提高超声波加工的效率和加工质量。
首先，进行声学振动模态分析是了解超声波加工机床振动特性的关键步骤。
可以通过模态分析方法，如有限元分析等，分析机床在不同振动模态下的固有频率、振动形态和振动能量分布。
通过观察和分析机床在不同振动模态下的动态响应，可以定位和识别机床存在的振动困扰源，并为进一步优化超声波加工机床提供线索。
其次，基于声学振动模态分析结果，进行优化设计是降低机床振动噪声和提高加工质量的重要手段。
一方面，通过优化机床结构和减震设计，可以降低机床在运行过程中产生的振动和噪声。
例如，在结构设计上采用合理的支撑和减振措施，通过减少不同部分的共振点，有效降低机床结构的振动能量。
同时，合理选择和使用减振材料，如橡胶减震垫、弹性支座等，可以有效地吸收和减震机床振动，提高机床的运行平稳性。
另一方面，通过针对特定振动模态进行优化控制，可以降低机床在加工过程中的振动干扰，提高加工精度和表面质量。
例如，针对机床主轴振动导致的加工误差，可以通过设计合理的振动控制策略，如主轴轴向振动补偿系统，实现自适应调控。
通过实时监测机床振动状态，借助控制算法和传感器反馈，实现对振动的实时控制和抑制。
这样可以有效地减少振动干扰，提高加工精度和表面质量。
此外，声学振动模态分析与优化还可以针对特定加工工艺对机床进行优化设计。
超声波加工技术的加工过程中，机床的振动特性对加工效果具有重要影响。
机床铣削加工时的工作模态分析方法
机床铣削加工时的工作模态分析方法摘要：模态分析是近年结构健康监测领域的热点之一，其获取的结构模态参数在既有结构的动力特性评价、结构损伤诊断、结构振动控制等领域具有重要应用。
工作模态分析只需测量结构在环境激励下的响应信号便可进行模态参数识别，具有操作简单可行、试验经济等特点，因而在程领域中得到了广泛应用。
近年来，很多学者分别在时域内和频域内提出了各种工作模态分析方法。
基于此，本篇文章对机床铣削加工时的工作模态分析方法进行研究，以供参考。
关键词：机床铣削加工；工作模态；分析方法引言工作模态分析可仅利用结构输出的振动位移响应信号识别结构的工作模态参数（模态振型、固有频率和阻尼比），进而应用于结构损伤检测、结构设计等。
目前，为识别时不变结构的工作模态参数，提出利用PCA和Isomap算法识别结构的工作模态参数。
利用了LLE算法识别出复杂三维连续体结构的工作模态参数。
当前，针对线性慢时变结构的工作模态参数识别问题，主要有时域法和频域法。
线性慢时变结构的振动响应信号往往是不能一次性获取完整的，需要通过随着时间的推移，不断进行采样得到。
因此，基于“短时时不变”理论的滑动窗方法能很好应用于线性慢时变结构工作模态参数识别中。
目前，滑动窗方法已应用在一些算法上做线性慢时变结构的工作模态参数识别。
将滑动窗与主元分析相结合，有效的识别了多自由度系统的工作模态参数。
基于滑动窗变步长EASI算法识别了线性慢时变系统的工作模态参数。
1现有铣削参数确定的情况现代工业产品中涉及到大量复杂曲面，导致铣削处理技术的要求标准较高。
如何保障加工效率及品质，逐渐成为数控加工研究的热点。
影响铣削精度的因素主要有切削参数、产品设计、制作材料和刀具等，其中切削参数最重要。
目前，国内数控加工运用潜力和优势尚未完全突显。
如果选择运用传统处理经验确定参数，会引发诸多问题。
因此，需探究铣削加工的参数，保障此工序的落实成效。
若参数设置不当，会影响机组运转效率和零件成品质量。
数控铣床振动模态分析
而扭转运动 的过程 中不会发生 变形 的是 铣床 动与动态信号采 集分 析系统 Ｃ Ｒ Ａ Ｓ中进 行激 励信 号 与响应 信 生相对扭转运 动 ， 的底座部 分 ， 而立柱 顶端是 发生 最大相 对位 移 的地 方 ， 其位 移 号 的采集及分析处 理。锤击 激振 作为 瞬态 激振 的一 种形式 ， 其 量 是 ０ ． ０ ３ ２ ２ ｍ： 应用 的设备非 常简 单 ， 在实 际使用 中也 十分 简单灵 活 ， 现 场与 ４ ． 阶振型 以主轴箱 和立 柱为振动主体 ， 这些振 动主体会 沿 在线测试都非 常简单 ， 整个实验 的整体周期 较短 。按照测 试的 着底座部位最短边做 弯曲运 动 ， 运动过 程 中习作 底座不会 有变 实际情况 与铣床结 构特 点来看 ， 可以利 用力锤 进行 激振 ， 这 种 激振方式与使用其他激振装 置相 比灵活性 更高 ， 足 以激励 起小 形发 生 ， 立柱 顶 端 是发 生 最大 相 对位 移 的 地方 ， 其位 移 量 为 型数控铣床 ， 因此在小型结构模态 分析 中比较 适用 。在模 态分 ０． ０３１ ８ ｍ； 析 中计 算机 系统 主要 起 到 分析 、 控制 数 据存 储 的作用 ， 利 用 ５ ． 阶振型 中立柱均 为振 动主体 ， 两个 振动主体 分别沿 着底 Ｃ Ｒ Ａ Ｓ作为模态分析软件 ， 其 中主要涉及到的模块有很 多 ， 例如 座短边方 向 ， 向内凹做 弯 曲运动 ， 弯 曲运 动过程 中不会 有变 形 数据采集与处理模 块 、 机械 与结构 模态 分析模 块 等 ， 应 用该 系 发生 的是铣床底 座 ， 其 中立柱 中间部位 会发 生最 大相对 位移 ， 统利用计算机可 以发 出的控 制信 号可 以有效 采集各种 数据 ， 对 其位移量是 ０ ． ０ ３ ８ ２ ｍ。 其采集数据过程进行控制 ， 同时将信号 以数据文 件方式硬 盘上 ４ 结 语 记录 ， 待 信号采集工作 完成 之后 ， 由该 系统 完成 函数传 递分 析 总而 言之 ， 通过 这篇文章 中对有 限元模态分析 的论 述我们 及模态参数辨识等相关工作 。 可 以了解 到前 ５阶 固有频率 及振 型 ， 从分 析 中可 以看 出 ， 前５ ２ 分 析 建 立 有 限元 模 型 的过 程 阶振型 中的主轴箱 和立柱均为振动主体 ， 并且发 生扭转运 动的 主轴箱 、 立柱与导轨 共 同组成 了铣床 的整 体结 构 ， 有 限元 阶、 第 ３阶 ， 而第 ２阶则发生 了摇摆运 动 ， 发 生弯 曲运动 模型建立可 以充分 反映 出整体 结构 的动 态特性 ， 与此 同时 ， 还 有第 １ 的有第 ４阶、 第 ５阶。在加工工件 、 铣 床设计 中 ， 本 文模态 分析 能利用其在局部 区域 中适 当简 化 ， 基 于其 中的重要 构件 建模 ， 结果 主要起到 了非 常重 要 的指导性 意义 ， 从 上述 分析 中可见 ， 例如结构主轴 、 立柱等 ， 在此基 础上利 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ建立 铣床 三维 新 产 品开 发 过 程 中 利 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有 限 元 分 析 软 件 ， 很 多 工 程 技 实体模型 。有 限元 模型 建立步 骤 ： 首先 ， 由于铣床 中都 是简 单 的平面 ， 并不存在复杂 的 曲面 ， 因此建 立模 型 的过程 中通 常以 术上 的问题均 可以得到有效解决 ， 这是 当前工程 设计 中非 常重 十节点 四面体等为 参数 单元 ， 以便 于满 足计算 精确 度要 求 ； 其 要 的一个环节 。通 过本 文 的铣 床模 态分 析可 以深入 了解 铣床 次， 铣 床 的铸 造 材 料 选 择 １ ６ Ｍｎ钢 ， 这类 钢材 弹 性模 量 Ｅ＝ 受力构件立柱振动 特点 ， 进 而为 后续 的产 品改进 、 设 计提 供有 ２ ０ ６ Ｇ Ｐ ａ ； 第三 ， 划分 网格 ， 这 里建 模利 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ人工 控 制 网络 效依据 。 划分方式来划分 网格 ， 将 网格单元 边场地设 定为 ０ ． ０ ０ ５ ｍ， 这样 参 考 文献 ： 既可满足在计算精 度方 面提 出的要 求 ； 第 四， 严 格按 照铣床 工 ［ １ ］ 程耀楠 ， 巩亚楠 ， 韩 禹， 刘利 ， 刘立佳 ， 高军． 水室封头 重 作的实际情况 固定铣床底部 的 自由度 。 型铣 削加 工刀盘 与主 轴 系统振 动模 态分析 ［ Ｊ ］ ． 振 动 与 冲击 ，
卧式铣床主轴悬臂梁系统振动减振问题的模拟实验研究-毕业设计(论文)Word版
卧式铣床主轴悬臂梁系统振动减振问题的模拟实验研究摘要机床工作时产生振动，不仅会影响机床的动态精度和被加工零件的质量，而且还要降低生产效率和刀具的耐用度。
随着科学技术的飞跃发展，对机器零件的制造精度和表面质量提出了更高的要求，从而机床振动问题的研究成为研制、生产和使用机床部门必须面对的重大课题。
本文主要是针对卧式铣床的振动及减振问题的研究。
首先，参照X62W型铣床，设计了一台用于减振试验的铣床模型机。
其中，盛放不同规格钢球的减振槽相当于一个阻尼消振器，利用钢球之间及其与槽壁之间的碰撞摩擦，消耗铣床模型机的振动能量，以达到减振的目的。
其次，利用正弦信号激励的方法测试寻找了模型机的各阶主要频率，并分析了其结构的固有特性。
最后，利用正交表安排了五组钢球减振实验以及一组沙子减振实验。
六组实验的数据对比及结果分析从一定程度上说明了利用钢球减振的可实施性。
关键词：振动减振，主轴悬臂梁系统，模拟实验研究，固有频率，钢球减振The horizontal milling machine cantilever beam vibrates the antivibration system the experimental characteristic research。
ABSTRACTThe engine bed has the vibration when it works .Not only can affect the dynamic precision and the part precision of the engine bed, but also reduce the production efficiency and the cutting tool abrasive resistance. With the leap development of the science and technology .It has put forward a higher request to the manufacture precision and the surface quality of the machine part .The engine bed vibration has became a important issue to the development, production and implementation department. This article is focus on the research of the horizontal milling machine vibration and the antivibration question. On the one hand, I has designed a milling machine molding machine that can be used for antivibration experiment refer to the X62W milling machine. The machine has a antivibration trough, we can put different specification steel ball according to our needs, which serve as a damping shock absorb. Utilizing the collision among the steel balls and the collision between the balls and the trough wall, the vibrational energy of the milling molding machine can be seriously reduced, achieving the antivibration goal. Next, themethod test which drove using the sine signal has sought the molding machine various steps primary frequency, and has analyzed its structure inherent characteristic. Finally, has arranged five group of steel ball antivibration experiments as well as a group of sand antivibration experiment using the orthogonal array. Six groups test the data contrast and the result analysis showed from certain degree antivibration may implement using the steel ball。
床身铣床的振动模态分析与控制
床身铣床的振动模态分析与控制摘要：床身铣床是现代机械加工中常用的一种设备，其振动特性对加工质量和机械寿命具有重要影响。
因此，对床身铣床的振动模态进行分析与控制是必要的。
本文将介绍床身铣床的振动模态分析方法，包括理论分析和实验分析，并探讨振动控制技术的应用。
一、引言床身铣床是工件在加工时产生振动的重要来源之一。
如何降低机床的振动，提高加工质量和工件表面光洁度是现代机械加工领域的关键问题之一。
床身铣床的振动模态分析与控制成为解决这一问题的重要手段之一。
二、床身铣床的振动模态分析方法1. 理论分析方法（1）有限元分析法：利用有限元方法建立床身铣床的结构模型，通过求解其特征值和特征向量，得到床身铣床的振动特性。
（2）模态试验分析法：通过对床身铣床进行模态试验，利用频率响应函数和模态参数识别方法，获得床身铣床的振动模态。
2. 实验分析方法（1）激振法：通过在床身铣床上施加外力激发振动，测量振动响应，进而识别出床身铣床的振动模态。
（2）激光干涉法：利用激光干涉技术测量床身铣床的表面位移分布，通过分析位移频谱和共振频率，得到床身铣床的振动模态。
三、床身铣床的振动控制技术1. 主动控制主动振动控制是通过在床身铣床上施加控制力对振动进行控制。
常见的主动振动控制方法包括：伺服驱动控制、力矩控制、电液伺服控制等。
这些方法能够实时感知床身铣床的振动状态，通过反馈控制技术对振动进行抑制。
2. 被动控制被动振动控制是通过改变床身铣床的结构或增加振动吸收材料等 passively 来降低振动。
常见的被动振动控制方法包括：隔振控制、阻尼控制、能量吸收控制等。
这些方法通过改变床身铣床的传递特性，减少振动的传播和能量损失。
3. 半主动控制半主动振动控制是主动控制和被动控制的结合，利用主动控制技术和被动控制技术相结合来实现振动控制。
常见的半主动振动控制方法包括：阻尼控制、智能材料控制等。
这些方法通过智能调节材料的特性或控制方式，实现对床身铣床振动的实时调控。
MX519型木工铣床的振动试验分析
床 未发 现振 动故 障现 象 ，２ 把试 验铣 刀设 计合 理。
关 键词 ：振动 分析 ；木 工铣床 ；双 通道 ；频 谱 ；故障 分析 中国分 类号 ：Ｔ ６ ２ Ｓ ４
１ 引 言
木工铣床是木材加工领域应用最广泛的万能 设备之一 ， 能完成各种不同木制品的加工 。 Ｘ １ Ｍ ５９ 型单 轴立 式木 工铣 床作 为一 种传 统 的木 工铣床 ， 主要 由床 身 、工作 台 、主轴 部件 、单 板 、主轴 升 降机 构 、主 轴传 动机 构 以及 防护装 置 等组成 ，其 工 件 以工作 台和 单板 为基 面 ，手工 推送 通过 铣刀 切 削 区进行 加工 。在 实 际应用 中 ，由于环境 及其 自身设计 、安装 和操作等诸多 因素影 响 ，致使 Ｍ ５９ Ｘ １ 型木工铣床产生不 同程度的振动 ， 超标时 必将 缩短 机器 的使 用寿命 ， 害操 作人 员 的健 康 ， 危 因此亟需对其加 以分析与改善 。
设 计与研 究 ｅｉ ｄ ｅｅｒ Ｄｓｎ ｎ ｓａ ｈ ｇａ Ｒ ｃ
ＭＸ １ 木 工铣 床 ｎ ｌｓｓｏ ｅ Ｍ Ｘ５ ｙ ｅｗｏ ｄ ｗｏｒｉｇ ｍ ｉｉｇ ｍａ ｈｎ ｂ ａ ｉ ｔ ａｙ ｉ ｆ ｈ ｏ ｅ ａ ｔ １ ｔｐ ｏ — ９ ｋｎ ｌｎ ｃ ｉｅ ｌ
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图 １ 试 验 系 统 框 图
基金项 目：２ １ — ０ 学 年南京林业大学木材工业学院大学生科技创新资助基金 ００２ １ １
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综
述 Ｓｒ ｙ ｕ ｅ ｖ
数控铣床振动模态分析
万方数据·１９０·机床与液压第３７卷过研究无阻尼的自由振动来求解。
由式（１）变形可得腑（ｔ）＋Ｋｘ（ｆ）＝０（２）它的解可以假设为以下形式：戈＝ｑ＇ｓｉｎｔｏ（ｔ—ｔｏ）（３）咖是Ⅳ阶向量，∞是向量振动频率，ｔ是时间变量，ｔ。
是由初始条件确定的时间常数。
将式（３）代入式（２），可得到一个广义特征值方程，即脚一∞２肘咖＝Ｏ图３铣床有限元模型求解以上方程可以确定西和ｆｉｔ），得到ｎ个特征３模态分析解（∞；，１），（∞；，２），（∞；，３），…，（∞：，妒。
）。
对已建立的有限元模型，在ＡＮＳＹＳ中用Ｂｌｏｃｋ其中特征值∞ｔ，∞：，…，∞。
代表固有频率，特征向ｌ＿ａｎｃ功ｓ法求解铣床的模态。
ＢｌｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ法计算精量１，２，３，…，多。
代表固有振型。
度高，计算速度快，适用于大型结构求解问题。
下面该铣床在铣削加工时振源频率属低频范围，因此主要针对铣床的主要受力构件立柱进行模态分析。
铣下面主要针对前５阶振动固有频率和振型做分析研床在铣削加工时振源频率属低频范围，因此低阶固有笼。
振型要比高阶固有振型对立柱的振动影响大，越是低２有限元模型的建立阶影响就越大，因此低阶振型对立柱的动态特性起决２．１利用ＡＮＳＹＳ建立铣床三维实体模型定作用，作者求解时共扩展了ｌｏ阶模态，现取前５铣床主要由立柱、主轴箱、导轨组成。
建模过程阶模态进行振动特性的分析。
中在如实反映铣床结构动态特性的前提下，对结构局经计算铣床的前５阶固有频率如图４所示。
部区域做了一些简化，主要建立重要结构部件立柱及相关结构主轴箱和底座。
铣床三维实体模型如图１所示，铣床的立柱剖面图如图２所示。
图１铣床三维实体模型图２立柱剖面三维实体模型２．２建立有限元模型（１）单元类型的选择由于该铣床无复杂曲面，可采用十节点四面体等参数单元（Ｓｏｌｉｄ９２）即可满足计算精度的需要。
图４铣床前１０阶固有振动频率（单位：Ｈｚ）（２）定义材料属性铣床的铸造材料为１６Ｍｎ钢，其弹性模量Ｅ＝由图４得前５阶固有振动频率为７０·８５４Ｈｚ，２０６ＧＰａ，泊松比肛＝０．２９，Ｐ＝７８５０ｋｇ／ｍ３。
机械毕业设计1427卧式铣床主轴悬臂梁系统振动减振问题的模拟实验研究
第1章前言机床工作时产生振动，不仅会影响机床的动态精度和被加工零件的质量，而且还要降低生产效率和刀具的耐用度。
振动剧烈时甚至会降低机床的使用性能，不仅如此，伴随振动所产生的噪声可能刺激操作工人，引起疲倦，导致工作效率下降。
故振动问题必须引起我们足够的重视。
随着科学技术的飞跃发展，对机器零件的制造精度和表面质量提出了更高的要求，从而机床振动问题的研究成为研制、生产和使用机床部门必须面对的重大课题。
研究机床振动的目的，在于探究机床振动发生的原因，谋求防止和消除机床振动的方法，以及研制抗振性更佳的机床。
本文对机床的振动危害及减振方法做了一定的讨论及研究。
机床的减振方法从理论上来说，一般有四种途径：1、减少激振力P。
2、增大系统的ϖ或改变激振阻尼ξ。
3、增大系统中的刚度K。
4、提高系统的固有频率n频率ϖ，以使两者远离。
本文主要是对卧式铣床的振动减振系统的实验特性的研究，由于铣床的外部环境及本身构造在其的研究中可看做是不可改变的因素，所以可以实现的减振方法只有附加谐振系统在振动结构上用以抵消原振动，以达到减振的目的。
故本文主要讨论的减振方法属于阻尼消振的一种，即安装减振器或类似结构以抵消卧式铣床悬臂梁本身的振动，以达到减振的目的。
本文的研究主要可以分为以下三个部分：首先，参照X62W型铣床，设计了一台用于减振试验的铣床模型机。
铣床模型机模拟了铣床的主要结构，包括底座、立柱、刀轴等，并根据需要添加了减振槽、挂架及相当于偏心轮的模拟铣刀等结构。
盛放不同规格钢球的减振槽相当于一个阻尼消振器，利用钢球之间及其与槽壁之间的碰撞摩擦，消耗铣床模型机的振动能量，以达到减振的目的。
其次，是对模型机固有频率的测定。
这是试验最基本和首要的一步，用以作为标准衡量之后减振试验效果的好坏。
本文讲述了三种模型机的激振方法：1、稳态正弦激励法：稳态正弦激励又称简谐激振，它是通过激振设备对被测试对象施加频率可控的简谐激振力，常用的激振设备是频带宽、波形好的电磁激振系统，由扫描信号发生器，功率放大器和激振器组成。
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内 蒙 古 民 族 师 院 学 报 自然科 学 版
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铣 床 振 动 模 态分 析 研 究
王 守信
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董绍 华
东 北重 型 机 械 学 院
李
群
摘
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本 文应 用 模 态分 析技术对 铣 床进 行 动 态 性 能 分 析 通 过 模态 实验 运 用
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收稿 日期
一
一
第
期
王 守 信 等 铣 床 振 动模 态 分 析 研 究
随 机 激 励 模态 实 验 框 图
扼流 圈
电荷放 大
函 数记 录 仪
动 特 性 分析仪 仪
伪 随 机发 生 器
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铣床 随 机 激 励 仪 器 配 置 图
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. 1 通 过 对 铣 床 的 特 性 的 分 析 (模 态 分 析 ) 得 出 工 艺 系 统 减 小 振 动 的 方 案 及 措 施 提 高 工 件 . 的 加 工 精度 . 2 模 态 参数 识 别 IT D 法 在 对 参 数 辨 识 时 实 际 应 用 方 便 可 以 利 用 某 一 测 点 的 延 时 信 号 产 . 生 采 样 矩 阵 通 过 应 用 证 明 其 可 靠性 . . 3 通 过 对 铣 床 振 型 分 析 对 铣 床 结 构 设 计 ( 兼 顾 其 动 特 性 )具 有 重 要 指 导 意 义
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截面
布 点数
点
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分
布
工作 台
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结构布 点图
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截面
各 点 观察
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三 方 向 振 动情 况 截 面
,
,
四 点 观 察 铣 床刀 具 与 机 身 传 动 外 的 振 动 工