机床铣削加工时的工作模态分析方法

基于ANSYS的平面端铣模态及切削响应分析平面端铣是一种基本的切削工艺，广泛应用于制造业中。

在切削过程中，铣刀振动会产生切削响应，这可能会影响机床和工件的质量和精度。

因此，模态分析和切削响应分析对于研究铣削过程中振动的影响非常重要。

ANSYS是一种广泛使用的有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种机械系统的性能。

在本文中，我们将使用ANSYS进行平面端铣的模态和切削响应分析。

模型建立首先，需要建立平面端铣刀的三维CAD模型。

在ANSYS中，我们可以将该模型导入为STEP或IGES格式。

导入后，还需要将其划分为有限元网格，以便进行有限元分析。

网格划分的质量和密度会直接影响分析结果的准确性和效率。

其次，还需要建立工件和夹紧装置的CAD模型。

这些模型也需导入并进行网格划分，以便进行分析。

在本文中，我们假设工件为一个铝合金矩形块，并将其放置在夹紧装置上。

模态分析在进行切削响应分析之前，需要进行模态分析，以确定系统固有频率和振型。

模态分析可以通过改变系统结构的一些特性，如材料、刚度和几何尺寸，来寻找最优的结构设计。

在进行模态分析时，需要考虑模型的各种边界条件和所涉及的材料的弹性及刚度参数。

在ANSYS中，可以通过设置模型的替代质量等参数，来控制模态分析中的计算精度和速度。

模态分析的结果可以显示出系统的自然频率和相应的振型。

这些信息可以帮助设计者调整结构，以避免共振和过度振动，从而提高整体性能。

切削响应分析一旦完成了模态分析，就可以进行切削响应分析。

这是进一步研究平面端铣刀振动的关键步骤。

在切削过程中，铣刀振动会产生一定的切削力和切削振幅，这可能会导致刀具磨损、加工精度下降或工件损坏等问题。

在ANSYS中，可以通过定义切削场景、工件材料和夹紧装置等参数，来模拟铣削过程中刀具和工件的动态相互作用。

切削响应分析的输出包括刀具和工件的应力、变形和振动等信息，可以用于优化铣削参数和改进铣削系统的设计。

结论本文介绍了基于ANSYS的平面端铣模态和切削响应分析方法。

数控机床铣削切削力的模拟与实测方法摘要：数控机床在现代制造业中发挥着重要作用，铣削切削力的模拟与实测是数控机床加工研究的关键问题之一。

本文将介绍数控机床铣削切削力的模拟与实测方法，包括力学模型的建立、数值仿真和实验测试等方面的内容，以期为相关研究提供参考。

一、引言数控机床作为现代制造业的重要工具，其高精度、高效率的特点受到广泛关注。

而铣削切削力在数控铣床加工过程中起着决定性作用，对加工质量和机床性能具有重要影响。

因此，模拟和实测数控机床铣削切削力成为加工研究的重要内容之一。

二、模拟方法1. 力学模型的建立铣削切削力的模拟首先要建立合适的力学模型。

常用的力学模型包括切削力系数模型和有限元模型两种。

切削力系数模型是通过实验获得相关参数后，根据经验公式计算切削力。

有限元模型则是将加工过程建模为一系列有限元素，通过数值分析计算切削力的分布和大小。

2. 数值仿真数值仿真是利用计算机软件模拟数控机床加工过程和切削力的计算。

常用的仿真软件有Deform、ABAQUS等。

数值仿真可以通过调整刀具几何参数、切削条件和材料性质等因素，预测不同情况下的切削力大小和分布情况，为工艺优化提供指导。

三、实测方法1. 切削力测量设备实测切削力是了解加工过程中切削力的真实情况的重要手段。

常用的切削力测量设备包括力传感器、力加载装置和数据采集系统。

力传感器可以精确测量切削力大小，力加载装置则提供切削力测量所需的切削环境。

数据采集系统可以记录和分析切削力的变化规律。

2. 实验测试方法实验测试是通过具体的切削加工试验获取切削力的实际数值。

实验测试中需要准确控制切削条件，包括切削速度、进给速度和切削深度等。

通过实验测试可以获得不同切削条件下的切削力数值，用于验证模拟结果的准确性。

四、研究进展与展望随着数控机床技术的不断发展，数控机床铣削切削力的模拟与实测方法也在不断改进和完善。

当前的研究重点主要集中在提高模拟精度和实验测试的准确性，并进一步优化数控机床的切削性能。

关于数控机床模态分析的综述数控机床模态分析是指通过对数控机床进行模态分析，研究其结构、特性和运动方式的方法。

数控机床模态分析是数控机床设计与研究中的重要内容，可以帮助人们更好地理解和掌握数控机床的工作原理和运动规律。

在数控机床模态分析中，常用的方法主要有理论分析法和实验测量法。

理论分析法是通过对数控机床进行力学和动力学建模，采用理论推导和计算求解的方法，得到数控机床的模态参数。

实验测量法则是通过在实际数控机床上进行测量和实验，获取其振动信号、频率响应等数据，从而得到数控机床的模态参数。

这两种方法互为补充，可以更全面地了解数控机床的特性和性能。

数控机床模态分析的目的主要有两个：一是为了研究和分析数控机床的结构特性和运动规律，为数控机床的设计和改进提供参考；二是为了评估数控机床的性能和稳定性，为数控机床的使用和维护提供依据。

在数控机床模态分析中，常涉及到的内容有模态参数、模态振型、固有频率和阻尼等。

模态参数是数控机床模态分析的重要指标，主要包括质量参数、刚度参数和阻尼参数。

质量参数表示数控机床结构的质量分布和集中程度，刚度参数表示数控机床结构的硬度和刚性程度，阻尼参数表示数控机床的能量损耗和振动衰减。

模态振型是数控机床模态分析中的另一个重要概念。

模态振型描述了数控机床结构在不同模态下的运动方式和振动形态。

通过分析和解释模态振型，可以更好地了解数控机床的结构和运动规律。

固有频率是数控机床的固有性能和特性之一、固有频率表示了数控机床在不同模态下的自然频率，是数控机床结构和振动特性的重要指标。

通过研究和分析固有频率，可以评估数控机床的性能和稳定性。

阻尼是数控机床模态分析中的一个重要概念。

阻尼表示数控机床在振动过程中的能量损耗和振动衰减程度。

阻尼对于数控机床的稳定性和振动性能有着重要的影响。

通过研究和控制阻尼，可以提高数控机床的性能和稳定性。

总之，数控机床模态分析是研究数控机床结构特性和运动方式的重要方法，对于数控机床的设计、改进和使用都具有重要意义。

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。

利用模态分析方法改善高速机床刚度与稳定性引言：高速机床的发展已经成为现代制造业中不可忽视的一部分。

随着工艺与市场需求的不断提高，制造业对高速机床刚度与稳定性的要求也越来越高。

而模态分析方法则成为了一种常用的手段，用于改善高速机床的刚度与稳定性。

本文将重点探讨模态分析方法在改善高速机床方面的应用与效果。

一、模态分析方法介绍模态分析方法是通过计算结构物的固有频率和振型，以及探测结构物的振动模态，从而确定结构物的运动特性的一种方法。

在高速机床改善中，模态分析方法被广泛应用于评估机床的固有刚度和振动模态，以找出存在的问题并提出改进措施。

二、高速机床刚度与稳定性问题分析高速机床刚度与稳定性问题是导致机床工作质量下降和寿命缩短的主要原因之一。

这些问题主要体现在以下几个方面：1. 结构刚度不足：机床的结构刚度不足会导致机床在高速运动中产生振动，影响工件的加工精度。

2. 悬臂部件振动：由于机床上存在悬臂结构部件，如主轴和进给系统等，这些部件在高速工作时容易产生振动，导致工件表面质量下降。

3. 动态刚度不平衡：机床在工作过程中，由于力的不平衡等原因，容易引起机床刚度的变化，从而影响机床的运动稳定性。

三、模态分析方法应用实例1. 结构刚度分析：通过模态分析方法，对机床结构的固有频率和振型进行计算和预测，从而确定机床刚度的问题所在。

通过针对性的改进，如增加结构材料的厚度或使用更高强度的材料，可以提高机床的刚度，并减少振动。

2. 悬臂部件优化设计：通过模态分析方法，可以确定悬臂部件的振动模态和固有频率。

结合结构优化设计，如加强悬臂部件的支撑结构或改变其材料，可以减少悬臂部件的振动，提高机床的稳定性。

3. 动态刚度平衡调整：通过模态分析方法，可以获取机床在不同工况下的刚度变化规律，并通过适当的调整机床结构或增加动态平衡装置，实现机床刚度的平衡，从而提高机床的稳定性。

四、模态分析方法的优势与限制尽管模态分析方法在改善高速机床刚度与稳定性方面具有明显优势，但也存在一定的限制：1. 只适用于线性振动系统：模态分析方法主要适用于线性振动系统，对于非线性振动系统的分析能力有限。

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。

关于数控机床模态分析的综述数控机床模态分析是一种对数控机床进行动态特性分析和优化的方法。

模态分析可以帮助工程师了解和改进机床的刚性、自振频率、模态阻尼等参数，以提高机床的加工精度和稳定性。

数控机床模态分析方法包括理论分析、有限元分析和实验测试等。

理论分析是利用工程力学理论和振动理论推导机床的自振频率和振型分布等参数。

有限元分析则是将机床建模为有限元模型，通过有限元软件计算模态参数。

实验测试方法通常需要用到加速度传感器、传动器和数据采集系统等设备进行振动信号采集和分析。

数控机床模态分析可以揭示机床的动态性能问题，指导机床的设计和改进。

通过模态分析，可以方便地了解机床各模态的自振频率、振型和消能能力，从而为机床的优化设计提供参考。

此外，模态分析还可用于检验机床的加工稳定性和动态刚性情况，评估机床的工作性能。

数控机床模态分析的应用范围非常广泛。

首先，在机床的设计阶段，模态分析可以帮助工程师了解机床的固有频率，并对其激振频率进行避免和设计。

其次，在机床的改进和优化过程中，模态分析可以帮助确定改进措施、指导改进方向，提高机床的精度和稳定性。

再次，在机床故障诊断和维护中，模态分析可以用于检测机床的振动异常情况，快速定位故障和精确定位问题所在。

然而，数控机床模态分析仍然存在一些挑战和局限性。

首先，模态分析涉及到大量的振动信号采集和分析，需要专业的设备和技术支持。

其次，机床的振动特性受到多种因素影响，如机床结构、切削过程、刀具、工件材料等。

因此，模态分析结果需要结合实际情况进行综合分析和判断。

最后，随着机床的不断更新和演变，模态分析方法和技术需要不断发展和改进，以适应新型机床的需求。

总的来说，数控机床模态分析是一种重要的机床动态性能分析方法，可以为机床的设计、改进和维护提供有力的支持。

随着模态分析技术的不断发展，相信它会在数控机床行业中得到越来越广泛的应用。

机床实验模态分析综述机床实验模态分析是对机床结构进行振动模态测试和分析的方法。

通过分析机床的振动模态，可以获得机床结构的固有频率、振型以及振动响应等重要信息，为机床结构的设计与优化提供依据。

本文将从机床实验模态分析的意义、方法、应用以及存在的问题等方面进行综述。

首先，机床实验模态分析对于机床结构的设计与优化具有重要的意义。

机床是制造业中的核心装备之一，其结构的刚度和动态特性直接影响到加工精度和稳定性。

通过模态分析，可以了解机床的固有频率和振型分布，帮助设计人员在机床结构设计阶段合理选择材料、布置各组件以及优化结构，从而提高机床的刚度和稳定性。

机床实验模态分析的方法主要包括自由悬臂法、强迫振动法和频率响应法等。

自由悬臂法是通过将传感器固定在机床的一个自由端，通过激励机床另一自由端产生振动，再通过传感器采集振动信号。

强迫振动法是在机床上施加周期性的激励力，通过传感器采集振动响应信号。

频率响应法则是通过在机床上施加白噪声信号激励，然后通过传感器采集机床的振动响应信号，利用频谱分析和相关函数分析方法来得出机床的振动模态。

机床实验模态分析在制造业中有着广泛的应用。

首先，在机床结构加工和装配阶段，可以通过模态分析检测机床的动态特性是否满足设计要求，避免在后续的生产中因机床结构的固有频率与激励频率相接近而引起的异常振动和共振问题。

其次，机床实验模态分析对于故障诊断和状态监测也具有重要意义。

通过分析机床振动信号的频谱特性，可以检测到机床的故障频率和故障模式，提前预警机床故障并采取相应的维修措施。

此外，机床实验模态分析还可以为机床结构的修复和改进提供指导意见。

然而，机床实验模态分析也存在一些问题。

首先，由于机床结构复杂、刚度大，分析过程中存在传感器布置不合理、测量结果的噪声和干扰等问题，可能会影响模态分析的准确性。

其次，机床结构的非线性特性对模态分析结果的影响较大，因此，在实际应用中需要采取合适的非线性建模方法进行分析。

床身铣床切削力模型及仿真分析引言：床身铣床是一种常用的金属加工设备，用于在工件上进行铣削加工。

在实际加工中，了解床身铣床的切削力模型和进行相应的仿真分析对于优化加工过程、提高加工效率具有重要意义。

本文将介绍床身铣床切削力模型的构建方法，并利用仿真软件对其进行分析和验证，以期为加工工程师提供参考。

1. 床身铣床切削力模型的构建方法1.1 切削力的基本概念切削力是指在切削加工过程中，刀具作用于工件的力。

在床身铣床切削过程中，切削力包括切削力、主轴力、进给力等多个力的合力。

1.2 切削力的影响因素床身铣床的切削力受到多个因素的影响，主要包括：(1) 切削条件：如切削速度、进给量、切削深度等；(2) 材料的物理性质：如硬度、韧性等；(3) 刀具的几何参数：如刀具半径、前角、侧角等；(4) 加工环境因素：如润滑剂的使用与否等。

2. 床身铣床切削力模型的建立2.1 切削力的计算方法床身铣床切削力的计算可以采用经验公式、力学模型和有限元法等多种方法。

在这里，我们以力学模型方法为例，介绍切削力模型的建立。

(1) 单刀齿切削力模型单刀齿切削力模型是最基本的切削力模型之一。

它采用切削力的叠加原理，通过刀具和工件的几何参数、材料参数等计算得到切削力的大小和方向。

(2) 多刀齿切削力模型床身铣床常用的是多刀齿铣削方法，因此，对于多刀齿切削力的计算更具实际意义。

多刀齿切削力模型不仅考虑了单个刀齿的切削力，还考虑了多个刀齿的切削力之间的相互作用。

3. 床身铣床切削力模型的仿真分析3.1 仿真软件的选择为了进行床身铣床切削力的仿真分析，我们首先需要选择合适的仿真软件。

目前市面上有很多专门用于机械加工仿真的软件，如CATIA、SolidWorks、ANSYS 等。

根据实际需求和经济考虑，我们可以选择使用其中的一款。

3.2 仿真流程和步骤在进行床身铣床切削力的仿真分析时，我们可以按照以下步骤进行：(1) 建立床身铣床的三维模型：使用CAD软件建立床身铣床的几何模型，并设置参数、约束等。

基于ANSYS的平面端铣模态及切削响应分析ANSYS是一款非线性有限元分析软件，可以有效进行机械结构的模态分析和切削力及切削振动的响应分析。

本文基于ANSYS软件，从平面端铣加工的角度，对模态分析和切削响应分析进行介绍。

模态分析是针对机械结构的固有频率、振型和阻尼比进行分析的一种方法。

在端铣加工过程中，刀具相对工件以一定速度进行切削，并产生一定的力和振动。

模态分析可以帮助我们了解机械结构的动态特性，包括结构的固有频率和模态振型。

在模态分析中，我们可以通过对机械结构施加激励，并观察结构的振动响应，来确定结构的固有频率和振型。

切削响应分析是针对在切削过程中机械结构的力和振动进行分析的一种方法。

在端铣加工过程中，刀具切削工件时会产生切削力和振动。

切削力会对机械结构产生一定的载荷，而切削振动则会对加工质量和刀具寿命产生影响。

通过切削响应分析，我们可以了解切削过程中机械结构的力和振动特性，并评估其对加工质量和刀具寿命的影响。

在ANSYS中进行模态分析和切削响应分析，需要进行以下步骤：1. 几何建模：根据端铣加工的实际情况，使用设计软件或ANSYS中的几何建模工具创建机械结构的几何模型。

模型应包括刀具、工件和夹具等组成部分。

2. 材料定义：为机械结构的各个组成部分定义材料属性，包括材料的弹性模量、泊松比和密度等参数。

可以根据实际材料的材料卡片输入相应的材料属性。

3. 网格划分：将几何模型转化为有限元模型，即将结构划分为多个小的有限元单元。

可以使用ANSYS中的网格划分工具自动生成网格，也可以手动划分网格。

划分网格时需要注意尽量保持网格的质量和精度。

4. 约束和加载：为模型定义边界条件和加载条件，包括固支条件、悬臂条件和切削力等。

固支条件可以定义为各个部件的约束条件，加载条件可以定义为刀具施加在工件上的切削力。

5. 模态分析：在ANSYS中选择模态分析模块，设置分析类型和参数，运行模态分析。

模态分析可以得到结构的固有频率、振型和阻尼比等信息。

床身铣床运动学分析及动力学建模床身铣床是一种广泛应用于机械加工领域的机床，用于加工各种不规则曲线和平面。

它的运动学和动力学特性对于确保加工精度和工艺稳定性至关重要。

本文将对床身铣床的运动学及动力学进行详细分析，并进行建模，以便更好地理解和控制床身铣床的运动与力学行为。

1. 床身铣床的运动学分析床身铣床通常由床身、主轴箱、工作台等组成。

在运动学分析中，我们主要关注床身与工作台之间的相对运动。

床身铣床的基本运动包括主轴箱的上下运动、工作台的前后、左右和旋转运动。

首先，我们来分析主轴箱的上下运动。

主轴箱通常通过液压或机械传动实现上下运动，其运动学描述可以建立在基于液压缸或螺杆传动的运动模型上。

对于液压传动来说，可以根据液压系统的工作原理，建立液压缸的活塞速度与流量的关系模型。

对于螺杆传动来说，可以根据螺杆的导程和速度计算公式，建立螺杆传动的位置和速度模型。

其次，我们来分析工作台的前后、左右和旋转运动。

工作台通常通过伺服电机或液压缸实现运动。

在分析伺服电机驱动的情况下，可以利用伺服电机的速度和位置反馈信息，建立电机位置与工作台位置的关系模型。

对于液压缸驱动，可以通过分析液压力和液压缸几何特性，建立液压缸位置与工作台位置的关系模型。

最后，可以通过运动学矩阵法将主轴箱和工作台的运动组合起来，得到整个床身铣床的运动学模型。

通过这个模型，我们可以准确掌握床身铣床的运动轨迹和速度分布，进而优化加工路径和提高加工效率。

2. 床身铣床的动力学建模床身铣床的动力学建模是分析床身铣床加工过程中所涉及的力学行为。

动力学建模可以帮助我们理解并优化床身铣床的加工性能和稳定性。

首先，我们来分析主轴箱的动力学。

主轴箱在加工过程中受到来自铣刀的切削力和惯性力的作用。

切削力可以根据切削力模型和切削参数进行估算。

惯性力可以通过主轴箱质量和加速度之间的关系进行计算。

综合考虑切削力和惯性力，可以建立主轴箱的动力学模型。

其次，我们来分析工作台的动力学。

4.2.1 机床结构模态分析模态是机械结构的固有振动特性之一，结构的每一个模态都有其特定的固有频率、阻尼比以及振型[51]。

这些参数对于分析以及评价机床结构的动态性能，指导机械结构优化设计都具有重要的指导意义；此外共振有时会造成结构的振动或疲劳，从而破坏结构，所以了解结构本身所具有的刚独特性（结构的固有频率、振型），就可避免该结构在使用过程中因共振因素造成的不必要的损失。

本章将采用有限元法对本论文所设计的机床进行模态分析，为机床的可靠性研究提供重要的理论依据，并为后续的机械结构优化提供参考。

本节所分析的机床是经过简化的机床模型，首先用Pro/Engineer三维实体化建模软件对简化的机床进行三维建模，本文借助于AWE（ANSYS Workbench Environment）只对软轴弹性磨削工具系统简化模型进行模态分析以及谐响应分析。

Ansys提供了7种模态计算方法：子空间法，分块法，缩减法，动态功率法，非对称法，阻尼法，QR阻尼法。

对于大多数分析来说，选用的都是子空间法，分块法和缩减法[52]。

子空间法采用的是子空间迭代方法，内部使用的是Jacobi迭代算法，计算时采用的是完整的矩阵，因此计算结果的精度非常高。

子空间法无法选择主自由度，因此对于一些不对称且比较复杂的结构，计算速度慢，但是对于大型对称结构，计算方便且精度高。

分块法用于大型的多阶模态（40阶以上）分析，计算时自动选取稀疏矩阵进行计算，因此计算速度比子空间法快，但精度并不比子空间法差。

其对计算机内存要求高，大约比子空间法所需内存多一半。

缩减法采用HBI算法来计算特征值和特征向量。

缩减法只选择一个主自由度来计算，因此计算速度特别快，但是在计算的过程中采用的质量矩阵是一个近似矩阵，导致计算结果的精度低。

模态分析是用来确定结构振动特性的一种技术，它是所有动力学分析最基础的内容，主要做的内容是自然频率和阵型的分析，其目的是使结构避免共振或者以特定的频率振动，认识结构对于不同的动力载荷是如何响应的，为其他动力学分析提供控制参数[53]。

对于数控机床加工中的动态分析概述随着我国机械制造业的快速发展，数控技术越来越得到了广泛的应用，数控机床成为了现代制造业中不可或缺的一个组成部分。

在数控机床的运行过程中，由于加工件和刀具之间会产生摩擦和振动，从而导致加工面质量无法满足生产要求。

因此，对于数控机床加工中的动态分析研究已成为解决这一问题的热点之一。

本文的主要目的是介绍数控机床加工过程中的动态分析方法和相关研究成果，以及探讨该技术在制造业中的应用前景和发展趋势。

动态分析方法1.振动传感器法振动传感器法是通过测量切向和径向振动信号来分析数控机床动态过程中的振动情况。

该方法常见的传感器有加速度传感器、振动传感器等。

使用振动传感器法进行振动测试可以反映出数控机床在不同阶段中的振动情况，便于进一步的研究和修正。

2.冲击试验法冲击试验法是通过施加冲击力来模拟数控机床在加工中产生的冲击，在经过数据分析和处理后得到数控机床的响应曲线和模态参数等信息，了解数控机床的结构振动情况以及固有频率等参数。

3.有限元法有限元法是一种计算机辅助分析的方法，它将数控机床模型分解成多个小部分，然后将这些小部分连接起来，形成一个完整的整体模型。

利用此方法可以对数控机床进行动态分析，并得到数控机床在不同振动状态下的响应特点，为定位和解决问题提供理论依据。

研究成果在数控机床加工动态分析领域，研究者们取得了许多有意义的成果，以下列举几个：1.发现振动问题韩某某等人在研究数控车床加工过程中，采用设备检测法和人工实验法结合的方法，发现了机床在加工过程中钢材的切屑对振动干扰很大，严重影响了加工的质量，为后续研究提供了重要的实验数据。

2.建立数学模型汪某某等在研究高速数控铣床加工过程中，建立了铣削过程力学模型，进一步分析了铣削过程中切削力的变化规律，为后续机床结构设计提供了参考依据。

3.拓展动态分析技术康某某等人在研究虚拟加工系统中的动态分析技术时，发现了利用数据挖掘技术的有效性，提出了利用数据挖掘技术对数控机床进行振动分析的方法，这一方法成为了动态分析领域中结构性分析的热门研究课题之一。