基于遗传算法精密机床立柱的多目标优化.pdf

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1、2014年11月机床与液压NOV．20l4第42卷第21期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．42No．2lDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．21．041基于遗传算法精密机床立柱的多目标优化王英乾，刘强，夏鸿建，龚俭龙(广东工业大学机电工程学院，广东省微纳加工技术与装备重点实验室，广东广州510006)摘要：立柱是机床的核心部件之一，其动态特性是决定超精密机床加工精度的重要因素之一。以精密光纤微V沟磨床的立柱结构作为研究对象，通过仿真实验的方法给立柱的刀具

2、磨削点上施加谐响应力，获得立柱在0—175Hz下的动态响应参数。综合利用中心复合实验设计、响应曲面法、多目标遗传算法对立柱结构的最大谐响应振幅、立柱的质量及一阶固有频率为目标变量进行多目标优化，获得立柱设计变量的Pareto解。结果表明：经过多目标优化设计后，立柱质量没有增加的前提下，立柱的最大响应振幅大大降低，从而提高立柱的动态刚度和机床的加工精度。关键词：立柱；动态特性；超精密机床；谐响应分析；遗传算法；加工精度中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)21—157—

3、4加lti-oHectiveOptimizationforColumnofPrecisionMachineToolsBasedonGeneticAlgorithmWANGYingqian，LIUQiang，XIAHongjian，GONGJianlong(Micro-nanoProcessingTechnologyandEquipmentProvincialKeyLaboratory，CollegeofMechatronicsEngineering，GuangdongUniversityofTechnol

4、ogy，GuangzhouGuangdong510006，China)Abstract：Columnisoneofthecorecomponentsofthemachinetool，whichdynamiccharacteristicsisoneoftheimportantfac—torswhichdeterminetheprocessingaccuracyofsuperprecisionmachine．Bytakingastudyobjectofcolumnstructureofgrindingma—c

5、hinewithprecisionopticalfibermicro-Vchannel，throughexertingharmonicresponseforceoncuttergndingpointofcolumnstruc—turebythemethodofsimulationexperiment，thedynamicresponseparametersofcolumnbetween1Hzand175Hzwereobtained．Byutilizingthecentralcompositedesigna

6、ndresponsesurfacemethodologyaswellasmulti—objectivegeneticalgorithm，thelargestharmon—icresponseamplitude，thequalityandthefirstordernaturalfrequencyofcolumnstmcturewereoptimizedasobjectivevariables，andthepraetosolutionofcolumndesignvariableswasfoundout．The

7、resultsshowthataftermulti-objectiveoptimizeddesign，onthepre—conditionthattheweightofthecolumndoesn’tincrease，them~imumamplitudeofresponseofthecolumnisgreatlyreduced，conse-quentlyimprovedthedynamicstiffnessofthecolumnsandtheprocessingprecisionofmachinetool

8、s．Keywords：Column；Dynamiccharacteristics；Superprecisemachinetools；Harmonicresponseanalysis；Geneticalgorithm；Processingprecision0前言成为设计成功与否的关键。在机床加工过程中，精密加工技术是现代高科技产业和科学技术的发主轴的径向、轴向微跳动导致机床产生非稳态切削力展基础，是现代制造科学的发展方向¨。微V