设计与研究DesignandResearch
机床垫铁刚度特性辨识方法研究王泽华①曹宇中②杜海涛张建富冯平法
（①清华大学机械工程系，北京100084；②昆山华辰重机有限公司，江苏昆山215337）
摘要：机床垫铁的刚度阻尼特性对整机动态性能有着重大影响。在分析机床垫铁结构的基础上，利用基于
经验数据的计算方法和基于实验测试的辨识方法，分别得到了垫铁的刚度阻尼特性参数。研究了不考虑垫铁刚度、基于经验数据计算和基于模态测试辨识的垫铁刚度阻尼特性对床身谐响应特性的影响。频响函数仿真与实验对比结果表明，机床在设计及性能仿真时必须考虑垫铁刚度，且基于实验测试辨识方式获得的参数具有更高的精度。
关键词：机床；垫铁；刚度特性；辨识
中图分类号：TH113
文献标识码：A
DOI;10.19287/j.cnki.10052402.2016.08.019
Studyonidentificationofstiffnesscharacteristicofmachinetoolpadlron
WANGZehua,CAOYuzhong,DUHaitao,ZHANG Jianfu,FENGPingfa(①Department of Mechanical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,CHN;
②Kunshan Huachen heavy machineCo.,Lid.,Kunshan215337,CHN)
Abstract: The stiffness damping characteristics of machine tool pad iron have great influence on the dynamic per-
formance of the whole machine, Based on analyzing the structure of pad iron, the stiffness damping characteristic parameters were obtained by using the method of empirical data method and the modal i-dentification method. The harmonic response simulation result without considering iron pad's stiffness damping characteristic, simulation results with the empirical data method, simulation results with the modal identification method and the experiment result were compared, points that the pad iron stiffness must be considered when design or simulation the machine tool, and the empirical data method and the modal identification method have higher precision for simulation of machine tool.
Keywords ; machine tool; pad iron; stiffness characteristic; identification
随着现代制造业对加工精度要求的提高，对于机床的性能（尤其是动态性能)要求也越来越高。良好的动态性能意味着机床加工时具有较小的振动，从而为提高加工精度提供保证。机床地脚垫铁有着调节床身水平、减振或隔振的作用”，实践表明，机床地脚垫铁布置的数量、位置及型号规格等对机床的整机性能有很大影响[2-3],而研究这些因素对机床的影响,尤其是对动态性能的影响，其基础在于获得地脚垫铁自身的刚度阻尼特性。研究垫铁的刚度特性，能够为机床设计或优化分析时提供基础数据，为建立机床数字化模型提供支持，从而实现在机床的设计阶段即完成性能仿真和优化。
陈志浩4]利用经验公式研究了不同种类地脚垫铁的刚度特性；赵宏林"等人对不同种类地脚垫铁的承载特性及频率特性进行了实验研究；张辉(5)等人对长方形床身和4个对称布置的地脚垫铁进行模态测
.104· 万方数据
试，对地脚的刚度阻尼特性进行了定量辨识。 1机床垫铁等效模型
机床垫铁种类及组成
1.1
机床垫铁种类繁多，功能也各不相同。但基本上都具有减振和调整床身水平的作用。从减振原理分类，有橡胶垫减振、铜减振、气囊减振，主要作为减振垫铁使用，兼顾调平；从调整高度原理分类，有斜面调整高度、螺纹调整高度等，主要作为调整垫铁使用，兼顾减振。无论哪种垫铁，都是由垫铁座、调整结构、阻尼部件等组成。
本文针对MGK8440轧辊磨床的调整垫铁进行了刚度阻尼特性研究，作为机床常用垫铁类型，具有较高的代表意义。如图1所示，这种地脚垫铁主要由底座、调整垫块、调整螺栓等组成。其中底座起结构支撑作用。调整垫块由两个带斜面的铸铁块组成，经过调整
意教美多和益”
2016年第8期