重型数控机床是国家制造行业龙头企业的核心装备，其加工性能随着国内制造业技术的发展进步已经有了突破性的提高，但与国外的重型高档数控机床相比，其动态特性不太理想，导致机床性能仍未到达国际领先水平。实验模态分析方法是研究数控机床动态特性的有效途径，但由于重型数控机床的质量大，传统激励方式（力锤和激振器激励）受到了限制，难以在重型机床的动态特性分析中应用。针对上述问题，本文研发了一种新的切削激励方法，实现了对重型数控机床结构有效激励，满足了工作模态分析的要求。主要研究工作如下：首先，研究了随机脉冲激励规律。根据切削加工中容易实现的脉冲切削激励，研究了一种在一定带宽内满足工作模态分析激励要求的随机脉冲激励规律，分析了该激励规律的参数对激励能量及带宽的影响关系作为参数选择的依据。然后，设计了随机脉冲切削激励的车、铣实现形式。针对铣削和车削两种加工方式，分别设计了盘铣刀随机转速单齿铣削窄凸台和端面车刀车削圆柱端面随机分布窄凸台两种加工过程，来有效且简便地实现随机脉冲激励规律，并分析了两个过程中实际参数的选择方法。接着，给出了模态比例参数的获取方法。通过介绍工作模态分析最常用的多参考最小二乘复频域法辨识固有频率、阻尼比和模态振型向量的过程，结合对随机脉冲切削激励力的自功率谱密度的估计，推导出模态比例参数的计算公式。最后，通过实验验证该激励方式有效性。将该激励方式应用于中型数控铣床，通过切削力分析、响应信号对比和初步模态参数辨识结果对比验证了随机脉冲切削激励的有效性。并将该激励技术应用到重型数控车床的工作模态分析，并从工作变形分析验证了模态辨识结果的有效性。本文所研究的利用特殊的加工方式实现随机脉冲激励方法，通过切削加工过程，实现对重型数控机床的激励，该激励在一定激励频带内既满足工作模态分析激励要求，又满足激励能量的要求。