【技术实现步骤摘要】
本申请涉及低频振型的机床结构优化，特别涉及一种基于系统低频振型的机床结构优化方法及装置。
技术介绍
1、机床的颤振，是指机床在加工过程中产生的不稳定的振动现象。这种振动可能是由机床本身的结构、刀具、工件或加工过程中的切削力等因素引起的。颤振会影响加工精度、表面质量和刀具寿命，甚至可能导致机床的损坏。因此，控制和减小机床颤振对于提高加工质量和效率具有重要意义。机床的加工颤振受到众多因素的影响，这些因素各有特征，又具有相互作用的复杂关系，它们可以通过模态参数表示。模态参数是用于描述结构或系统动态特性的一组参数，模态参数的测量方法非常成熟，通过实验和仿真的方法都能获得系统模态参数。振型数据是模态参数是机床结构优化的重要参照，
2、传统针对机床的颤振研究，多数聚焦在较高固有频率处的振型数据，忽视了较低固有频率条件下机床的振动状态。而较低固有频率条件下机床的振动状态，也是机床的颤振产生的不可忽视的因素之一，进而针对机床的颤振而提出的结构优化方案不够完善，有效性较低。
技术实现思路
1、鉴于以上内容，有必要提供一种基于系统低频振型的机床结构优化方法及装置，可以提供基于系统低频振型的机床结构优化方法且有效性较高的基于系统低频振型的机床结构优化方法及装置。
2、本申请第一方面提供一种基于系统低频振型的机床结构优化方法，方法包括：根据目标机床设计实验系统，对目标机床对应的实验系统进行低频频谱激励以进行模态分析，获取目标机床结构的模态信息；将目标机床的重点结构进行预设阶次的振型
3、在其中一种实施例中，所述根据目标机床设计实验系统，对目标机床对应的实验系统进行低频频谱激励以进行模态分析，获取目标机床结构的模态信息，具体包括：在目标机床的主要结构部位设置预设数量的测量节点，其中，主要结构部位包括刚性薄弱结构部位；基于目标机床日常工作的加工转速确认实验低频频谱，以通过所述实验低频频谱对目标机床进行激励；接收目标机床受到低频频谱地激励所反馈的响应信号并进行模态分析，获取目标机床结构的模态信息。
4、在其中一种实施例中，在目标机床的主要结构部位设置预设数量的测量节点，其中，主要结构部位包括刚性薄弱结构部位之后，且基于目标机床日常工作的加工转速确认实验低频频谱，以通过所述实验低频频谱对目标机床进行激励之前，所述方法还包括：设置激励锤以低频频谱的频率对目标机床进行敲打，产生激励信号对目标机床进行激励；通过预先设置的加速度计采集目标机床受到激励信号激励所产生的振动幅值，确认对应的相应信号。
5、在其中一种实施例中，所述重点结构包括基台、机身和主轴架，表现形式包括摆动、扭转和弯折，对应的，将目标机床的重点结构进行预设阶次的振型分析，通过目标机床的重点结构在不同阶次的振型分析中对应的表现形式，确认结构改进机床，具体包括：选取目标机床结构的模态信息中模态有效质量大于预设阈值的振型，以对基台、机身和主轴架进行预设阶次的振型分析；根据基台、机身和主轴分别在预设阶次的振型分析中摆动、扭转和弯折的表现形式，确定结构改进方式，以确认结构改进机床。
6、在其中一种实施例中，所述结构改进方式包括在基台、机身和主轴中增加加强筋、增加结构厚度或者增加结构宽度。
7、在其中一种实施例中，所述基于目标机床与结构改进机床，构建的原始几何模型与结构改进几何模型并分别进行有限元分析，得到对应的模态参数，以判断结构改进机床的有效性，具体包括：根据目标机床的真实几何结构与材质信息，在预设的仿真算法中进行原始几何模型与结构改进几何模型的构建；通过对原始几何模型与结构改进几何模型在三维空间中施加外力进行有限元分析，以得到目标机床与结构改进机床分别对应的第一模态参数与第二模态参数；比对目标机床与结构改进机床分别对应的第一模态参数与第二模态参数，判断结构改进机床的有效性。
8、在其中一种实施例中，所述比对目标机床与结构改进机床分别对应的第一模态参数与第二模态参数，判断结构改进机床的有效性，具体包括：当结构改进机床对应的第二模态参数较优于目标机床对应的第一模态参数，判断结构改进机床的有效性较高；当结构改进机床对应的第二模态参数较差于目标机床对应的第一模态参数，判断结构改进机床的有效性较低。
9、在其中一种实施例中，所述根据结构改进机床对应的结构改进几何模型与模态参数进行受迫仿真处理，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果，具体包括：测量目标机床在铣削加工过程的实际铣削力；将目标机床在铣削加工过程的实际铣削力转换施加在原始几何模型与结构改进几何模型上，获取第一铣削力波形与第二铣削力波形；比对第一铣削力波形与第二铣削力波形，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果。
10、在其中一种实施例中，所述比对第一铣削力波形与第二铣削力波形，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果，具体包括：当第一铣削力波形的平均幅值与第二铣削力波形的平均幅值之差，大于预设幅值阈值时，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果较好；当第一铣削力波形的平均幅值与第二铣削力波形的平均幅值之差，小于或等于预设幅值阈值时，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果较差。
11、本申请实施例通过先根据目标机床设计实验系统，对目标机床对应的实验系统进行低频频谱激励以进行模态分析，获取目标机床结构的模态信息，然后将目标机床的重点结构进行预设阶次的振型分析，通过目标机床的重点结构在不同阶次的振型分析中对应的表现形式，确认结构改进机床，再基于目标机床与结构改进机床，构建的原始几何模型与结构改进几何模型并分别进行有限元分析，得到对应的模态参数，以判断结构改进机床的有效性，最后根据结构改进机床对应的结构改进几何模型与模态参数进行受迫仿真处理，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果。相对于传统只是针对较高固有频率处的振型数据分析，已得到高频振型的机床结构，本申请提供一种低频振型的机床结构优化方法，且机床结构优化方法的有效性较高。
12、本申请第二方面提供一种基于系统低频振型的机床结构优化装置，所述装置包括：模态分析模块，用于根据目标机床设计实验系统，对目标机床对应的实验系统进行低频频谱激励以进行模态分析，获取目标机床结构的模态信息；振型分析模块，用于将目标机床的重点结构进行预设阶次的振型分析，通过目标机床的重点结构在不同阶次的振型分析中对应的表现形式，确认结构改进机床；有限元分析模块，用于基于目标机床与结构改进机床，构建的原始几何模型与结构改进几何模型并分别进行有限元分析，得到对应的模态参数，以判断结构改进机床的有效性；仿真模块，用于根据结构改进机床对应的结构改进几何模型与模态参数进行受迫仿真处理，确认结构改本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述根据目标机床设计实验系统，对目标机床对应的实验系统进行低频频谱激励以进行模态分析，获取目标机床结构的模态信息，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，在目标机床的主要结构部位设置预设数量的测量节点，其中，主要结构部位包括刚性薄弱结构部位之后，且基于目标机床日常工作的加工转速确认实验低频频谱，以通过所述实验低频频谱对目标机床进行激励之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述重点结构包括基台、机身和主轴架，表现形式包括摆动、扭转和弯折，对应的，将目标机床的重点结构进行预设阶次的振型分析，通过目标机床的重点结构在不同阶次的振型分析中对应的表现形式，确认结构改进机床，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述结构改进方式包括在基台、机身和主轴中增加加
6.根据权利要求1所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述基于目标机床与结构改进机床，构建的原始几何模型与结构改进几何模型并分别进行有限元分析，得到对应的模态参数，以判断结构改进机床的有效性，具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述比对目标机床与结构改进机床分别对应的第一模态参数与第二模态参数，判断结构改进机床的有效性，具体包括：
8.根据权利要求1所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述根据结构改进机床对应的结构改进几何模型与模态参数进行受迫仿真处理，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果，具体包括：
9.根据权利要求8所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述比对第一铣削力波形与第二铣削力波形，确认结构改进机床对机床震颤的抑制效果，具体包括：
10.一种基于系统低频振型的机床结构优化装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述根据目标机床设计实验系统，对目标机床对应的实验系统进行低频频谱激励以进行模态分析，获取目标机床结构的模态信息，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，在目标机床的主要结构部位设置预设数量的测量节点，其中，主要结构部位包括刚性薄弱结构部位之后，且基于目标机床日常工作的加工转速确认实验低频频谱，以通过所述实验低频频谱对目标机床进行激励之前，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述重点结构包括基台、机身和主轴架，表现形式包括摆动、扭转和弯折，对应的，将目标机床的重点结构进行预设阶次的振型分析，通过目标机床的重点结构在不同阶次的振型分析中对应的表现形式，确认结构改进机床，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于系统低频振型的机床结构优化方法，其特征在于，所述结构改进...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑新胜，甘建峰，施东，陈祥保，陈柯牟，
申请(专利权)人：深圳市拓智者科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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