机床的动力学特性对其加工性能有着重要的影响,动力学特性研究对于机床结构系统的设计和机床加工参数的优化具有重要指导意义。传统的实验模态分析方法局限于机床静态条件,而机床的静态和工况条件下的动力学特性存在差异,工作模态分析适应于表征机床工作状态下的动态特性。机床加工过程的振动特性由其结构动力学特性和系统激励共同影响。所以结合切削自激励的方法,本文对机床加工过程的切削力激励预测和振动特性进行了研究,并提出了正常切削激励下的机床模态参数辨识方法。首先,提出了一种基于振动响应信号的机床铣削加工过程切削力预测方法,采取实验模态分析法进行机床动力学参数的辨识,构建机床动态系统的传递函数模型和状态空间模型,采用了卡尔曼滤波方法对动态系统进行补偿以扩展系统的频域带宽,通过振动响应信号预测切削力,并对补偿之后的系统频域特性进行了分析。随后,对切削激励下机床模态参数的辨识进行了研究。为了排除切削过程中激励的谐频成分对于模态参数辨识的干扰,结合加工过程实测切削力和振动响应信号,采取加工过程中的工况频响函数频域数据进行模态参数的辨识,并且研究了机床动静态的动力学特性的差异和加工参数对于模态参数的影响。最后,提出了一种机床切削工作状态下的模态振动信号预测和主振模态的识别方法,研究了切削状态下机床结构的振动和主振特性。运用ODS工作变形分析方法进行加工过程主振模态的识别,并提出了一种基于状态空间和模态解耦理论的主振模态分析方法,基于预测的模态响应信号进行模态参与度的分析。总体而言,本文主要研究切削激励下的切削力的信号预测和模态参数辨识方法,研究结果能应用于加工状态下机床激励信息和动力学特性分析。