车削是最基础最重要的切削加工工艺,高速数控车床极大提高了传统车削工艺的加工效率、工件精度及表面质量,正成为现代制造业中最具代表性的加工装备,相较普通机床其动态特性的变化对加工质量的影响尤为明显。面对工业4.0智能工厂的发展趋势,研发一种高精度、高效率、智能化的面向全生命周期的高速车削动态特性监测系统,对实现制造装备与制造过程的智能化具有重要意义。以高速车削加工过程为对象,研究了高速车削动态特性监测的基本原理。采用随机脉冲切削力激励法,结合多参考最小二乘复频域法对系统模态进行分析,在机获取高速车削动态特性。融合CPS(Cyber Physical Systems)智能制造的系统架构,阐述面向CPS的数控车削动态特性监测系统架构和工作原理。针对HTC2550hs高速数控车削中心,设计了一套面向CPS的高速数控车削动态特性监测系统。从分布式智能感知、嵌入式计算机系统和网络通信系统3方面对硬件系统进行电路设计,并完成了硬件电路的制作与测试;按照传感器数据采集软件、在机模态分析软件、PROFIBUS-DP总线通信软件以及广域网络通信软件4部分进行软件设计,并完成了代码的编写与调试。搭建了云计算服务器,构建了物理信号和模态信息数据库,研发了云端多通道动态特性监测软件,通过数据访问接口实现了动态特性监测系统与CPS体系的融合。通过动态特性数值仿真优化测点配置。在HTC2550hs高速数控车床进行了高速车削实验,通过变速切削预制凹槽的盘类工件提供脉冲激励,对高速车削动态特性进行在机监测,实验结果与数值仿真的模态参数相近,证明了动态监测系统的可行性。