五轴机床作为一种典型的高端制造装备,因其良好的曲面加工能力被广泛应用于螺旋桨和叶轮等高去除率、高精度零部件的加工中,在航空航天、精密仪器、高精医疗设备等领域有着重要的影响。相较于传统三轴机床而言,五轴机床的旋转轴弱化了机床结构的整体刚性,并且使得不同机床位姿下的动刚度产生了明显的变化。而机床的加工精度又与其动力学特性密切相关,因此探索五轴机床工作空间动刚度变化规律对提升加工精度和效率具有重要的意义。激振测试是测量机床动刚度最为直接的手段,然而传统通用锤击测试方法存在偶然性强、效率不高、仪器结构尺寸偏大等缺点,难以适应五轴机床变位姿多方向的动刚度激振测试需求。因此本文着力于五轴机床工作空间动刚度测试方法的研究,以期提供一种灵活高效的五轴机床动刚度激振测试手段。本文主要研究内容如下:(1)五轴机床工作空间动刚度建模仿真分析。以实际摇篮转台式五轴机床为研究对象,采用弹簧阻尼模拟机床的结合部特性,搭建五轴机床有限元仿真平台。利用振型叠加法仿真分析平动轴位置和旋转轴角度对五轴机床不同方向动刚度的影响,为动刚度测试方法的研究奠定基础。(2)基于压电激振的五轴机床动刚度测试方法研究。结合动刚度仿真结果分析五轴机床工作空间动刚度测试需求,对比总结现有动刚度激振测试方法的特点。选用压电促动器作为激振核心元件,根据压电激振原理计算确定关键技术参数,完成五轴机床压电激振测试系统的设计。(3)压电激振仪结构设计及其力学性能分析。设计集成化的压电激振仪结构,采用球面接触以适应五轴机床变位姿多方向的激振测试需求,运用有限元方法仿真分析激振仪结构本身对激振效果的影响。(4)五轴机床工作空间动刚度实验测试及数据分析。基于压电激振仪测试多个A轴角度下的五轴机床XYZ三向动刚度,绘制动柔度曲线和相干函数曲线,拟合五轴机床工作空间动柔度曲面图,讨论机床A轴角度变化对机床刀具端和工件端动柔度的影响。