数控机床的传动系统的作用是把运动和力由动力源传递给机床执行件,并要保证传递过程中有良好的动态特性。传动系统在工作过程中,经常受到激振力和激振力矩的作用,使传动系统的轴组件产生弯曲和扭转振动,影响机床的加工性能。随着机床的现代化发展,对传动系统的机械结构性能要求越来越高。因此,研究数控机床进给传动系统的动态特性,具有很重要的现实意义。本课题结合广东省某自动化有限公司一款晶片雕刻机的开发,采用有限元分析方法,进行了数控机床工作台进给系统及整机的动力学建模,分析了工作台进给系统、整机的动态特性及其之间的关系,设计机床的振动测试系统。通过测试机床动态参数对模型进行了验证。由于滚珠丝杠是进给系统的重要部分,在很大程度上决定了数控机床加工精度,本文研究和开发了滚珠丝杠摩擦力矩试验台,探讨了滚珠丝杠的振动特性对机床动态性能的影响。论文的主要研究成果和特色如下:1、采用有限元技术的弹性系统动力学方程,建立了数控机床结构的离散化的动力学模型,根据进给系统的受力情况,在考虑阻尼影响的情况下,建立机床工作台进给系统的单自由度动力学模型。2、在有限元软件ANSYS中,分析了机床关键部件的动态特性。考虑到机床结合面的影响,使用弹簧-阻尼单元来模拟结合面的动力特性,建立工作台进给系统、整机的有限元模型,通过模态分析得到固有频率和振型等模态参数。另外,还对工作台进给系统进行谐响应分析,计算其动态响应位移。3、建立数控机床振动测试系统,通过不同工况下的动态测试,识别出机床动态参数。通过有限元计算和实验结果比较,两者具有较好的吻合性,从而验证了有限元模型的正确性。对工作台系统安装不同厂家的滚珠丝杠,通过动态测试,研究丝杠的振动特性对机床动态性能的影响。4、分析滚珠丝杠副摩擦力矩的产生机理,研究丝杠滚珠的冲击激励,推导滚珠对反向器的冲击频率。设计开发丝杠摩擦力矩试验台,将小波变换技术运用在丝杠试验台信号的处理中。研究结果表明,丝杠滚珠进入滚道时所引起的摩擦力改变是影响摩擦力矩波动的主要因素,摩擦力矩均值的大小与丝杠的转速成近似正比关系。