题目：面向车间应用的数控机床动态特性及切削工艺数据采集系统技术

优质、高效、绿色、低耗是制造业永恒的主题，也是衡量制造业切削制造水平的重要指标之一。要在生产制造企业实现优质高效数控加工，不仅需要掌握数控机床的动态特性和切削性能，而且需要有合理的切削参数作为指导。本文以相关理论、技术和算法为基础，以数控加工车间为应用背景，研究和开发了数控机床动态特性测试系统（CNC-

DynaTest）和车间切削工艺数据采集系统（WorkshopData）两款系统，其中CNCDynaTest系统可以对数控机床进行测试分析获得机床的动态特性和切削性能，而WorkshopData系统可以采集切削参数并为切削加工提供参考。具体来说，本文主要完成以下工作：

（1）系统需求分析和总体设计。在对数控加工车间进行实地调研的基础上，分别对数控机床动态特性测试系统和车间切削工艺数据采集系统进行了需求分析、底层数据库搭建和总体设计；之后，选择使用C++、Qt Library 4.8.6和VS2010开发环境作为应用程序开发工具，并基于“插件”和模块化思想设计了系统架构。

（2）核心算法研究。研究了数控机床动态特性测试系统在测试与处理分析过程中所涉及到的核心算法，这些算法主要包括信号处理与分析算法、频响函数特性分析算法、模态参数辨识算法和和振动监测算法。其中在频响函数特性分析部分，使用了一种新的频响函数无偏估计算法和B带相干函数算法；在模态参数辨识部分，对传统的正交多项式模态参数辨识算法进行了改进，引入CMIF和MMIF两种模态指数函数来确定系统的模态阶次，并充分考虑了残余模态的影响。

（3）数控机床动态特性测试系统开发。使用C++和Qt界面库实现了系统测试所涉及到的算法和相关功能模块界面，主要包括用户登录模块、主界面模块、信号测试模块、信号处理与分析模块、数据管理模块和数据上传下载模块等，其中在对实时性要求比较高的信号测试模块开发中，使用了多线程技术，提高了程序运行效率和响应速度。

（4）车间切削工艺数据采集系统开发。在VS2010中使用C++和Qt界面库完成了系统登录模块、数据管理模块、数据上传模块、服务器数据接收模块等功能模块的开发，并使用最新的Qt样式表对用户界面进行了美化。

（5）实验验证。从实验的角度出发，对数控机床动态特性测试系统的锤击试验模块和模态参数辨识模块进行了试验验证。验证结果表明，系统准确程度较高，可以在工程实际中进行使用。