技术摘要：
本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种用于对数控机床的动力学特性进行测试分析的系统。为方便相关技术人员准确了解数控机床的动力学特性，本发明提出一种数控机床动力学特性测试分析系统，其中，激励装置与数据采集装置电连接并将激励模拟信号实时发送到数据采集  全部
背景技术：
数控机床是一种适应性强、加工精度高的生产设备，广泛应用于各种生产领域。在 运行过程中，数控机床中的主轴会因高速旋转而产生振动，并通过连接件将该振动传递到 数控机床的各个部位。由此可见，在运行过程中，数控机床上各个部位的振动是不可避免 的。另外，当数控机床上某一部位的固有频率与传递至该部位的振动的频率一致时，该部位 就会产生强烈的共振，严重威胁数控机床的安全运行。为提高数控机床的运行安全性，相关 技术人员在设计、试制及调试数控机床的过程中，需要对数控机床的动力学特性进行测试， 以便于相关技术人员了解数控机床的动力学特性，并根据测试结果改进设计，调整运行参 数，从而避免共振发生。 目前，本领域技术人员主要是利用有限元软件进行仿真试验来获取数控机床的动 力学特性。但是，由于建模得到的试验模型与实物之间总会存在一定的差别，故仿真结果与 实测结果必然会存在一定的偏差，进而导致相关技术人员尤其是设计人员无法准确了解数 控机床的特性，更无法通过改进设计来避免数控机床上的共振发生。
技术实现要素：
为方便相关技术人员准确了解数控机床的动力学特性，本发明提出一种数控机床 动力学特性测试分析系统，该数控机床动力学特性测试分析系统包括激励装置、传感装置、 数据采集装置和数据处理分析存储装置，所述激励装置与所述数据采集装置电连接并将激 励模拟信号实时发送到所述数据采集装置中；所述传感装置布设在待测数控机床上的测试 点，用于监测所述待测数控机床的振动并转化为振动模拟信号实时传输到所述数据采集装 置中；所述数据采集装置将所述激励模拟信号和所述振动模拟信号分别转化为激励数字信 号和振动数字信号并传输到所述数据处理分析存储装置中；所述数据处理分析存储装置对 所述激励数字信号和所述振动数字信号进行处理分析，得到所述测试点的频率响应结果。 使用时，本发明数控机床动力学特性测试分析系统通过激励装置敲击待测数控机 床，激发待测数控机床各个部位振动，并将激励模拟信号实时传输到数据采集装置中；通过 传感装置采集待测数控机床上各个测试点的振动并转化为振动模拟信号传输到数据采集 装置中；数据采集装置将接收到的激励模拟信号和振动模拟信号转化为激励数字信号和振 动数字信号并传输到数据处理分析存储装置中；数据处理分析存储装置对振动数字信号和 激励数字信号进行处理分析，得到各个测试点的频率响应结果。由此可见，本发明数控机床 动力学特性测试分析系统通过对待测数控机床的振动情况进行实际测试，并对测试得到的 数据进行处理分析，得出待测数控机床上各个测试点的频率响应结果，相较于现有技术中 利用有限元仿真试验得到的仿真结果，更为准确。另外，相关技术人员可根据测试分析得出 4 CN 111596611 A 说　明　书 2/6 页 的频率响应结果绘制出各个测试点的频率响应曲线，确定各个测试点所在部位的固有频 率，方便相关技术人员尤其是设计人员更为准确地了解待测数控机床的动力学特性，从而 便于设计人员根据测试分析得到的频率响应结果对数控机床进行改进设计，便于使用人员 根据测试分析得到的频率响应结果调整数控机床的运行参数，进而可避免数控机床在运行 过程中发生共振，确保数控机床的加工质量和加工精度，提高数控机床的加工可靠性和安 全性。 优选地，所述数据处理分析存储装置对所述激励数字信号进行快速傅里叶变换得 到所述激励数字信号的傅里叶变换X(jω)，对所述振动数字信号进行快速傅里叶变换得到 所述振动数字信号的傅里叶变换Y(jω)，并根据所述激励数字信号与所述振动数字信号的 频率响应函数H(jω)计算得出所述测试点的频率响应结果，且 其中， j为复数单位， ω为频率。 这样，数据处理分析存储装置通过对激励数字信号和振动数字信号进行快速傅里 叶变换处理，得到激励数字信号的傅里叶变换X(jω)和振动数字信号的傅里叶变换Y(j ω)，从而根据频率响应函数H(jω)计算得出的测试点的频率响应结果准确，方便相关技术 人员根据各个测试点对应的频率响应结果绘制处各个测试点的频率响应曲线，以确定各个 测试点所在部位的固有频率，从而判定测试点是否有共振发生，进而方便设计人员根据测 试分析得到的频率响应结果对数控机床进行改进设计，方便使用人员根据测试分析得到的 频率响应结果调整数控机床的运行参数，以避免数控机床在运行过程中发生共振，提高数 控机床的加工质量、精度、可靠性和安全性。 优选地，所述数据处理分析存储装置包括处理分析模块和存储模块，所述处理分 析模块用于对所述激励数字信号和所述振动数字信号进行处理分析；所述存储模块与所述 处理分析模块电连接，用于存储监测数据及所述测试点的频率响应结果。这样，利用数据分 析模块对激励数字信号和振动数字信号进行处理分析，方便快捷；利用存储模块对监测数 据及处理分析模块处理分析得到的频率响应结果进行存储，方便相关技术人员在需要时查 看。进一步地，所述数据处理分析存储装置还包括显示模块，该显示模块与所述存储模块电 连接，用于显示所述监测数据及所述频率响应结果。这样，在使用过程中，相关技术人员可 根据需要调取监测数据及频率响应结果在显示模块中显示，查看方便。进一步优选地，所述 数据处理分析存储装置可选用PC机或工作站，选取简单方便。 优选地，所述激励装置中设置有力传感器，该力传感器与所述数据采集装置电连 接，用于实时监测所述激励装置的激励力并转化为所述激励模拟信号传输到所述数据采集 装置中。这样，在激励装置敲击待测数控机床时，内置在激励装置中的力传感器可以实时精 准得监测到激励装置的激励力信号，进而可提高数据处理分析存储装置处理分析得出的测 试点的频率响应结果的精准度。进一步地，所述激励装置可选用力锤或激振器。这样的激励 装置选取方便，安装及使用操作简单。 5 CN 111596611 A 说　明　书 3/6 页 优选地，所述传感装置中设置有多个与所述数据采集装置电连接的振动传感器， 所述振动传感器布设在所述待测数控机床上的测试点，且所述测试点分布在所述待测数控 机床的主轴、装夹平台和床身上。这样，传感装置可利用布设在不同测试点的振动传感器对 相应的测试点的振动进行实时监测，从而可获知待测数控机床上不同部位的振动情况，进 而可确定待测数控机床各个部位的固有频率及其是否有发生共振，以方便数控机床的设计 人员改进设计，使用人员调整运行参数，避免待测数控机床在运行过程中发生共振。进一步 地，所述振动传感器可选用加速度传感器、速度传感器或位移传感器，选取及使用方便。 优选地，所述数据采集装置可选用数据采集仪，选材简单方便。 附图说明 图1为本发明数控机床动力学特性测试分析系统的结构框图； 图2为本发明数控机床动力学特性测试分析系统中传感装置中的振动传感器在待 测数控机床上的布设示意图。