基于遗传算法精密机床立柱多目标优化.pdf

2014年 11月 机床与液压 NOV．20l4 第42卷 第21期 MACHINET0OL HYDRAULICS Vo1．42No．2l DOI：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—4 加lti-oHectiveOptimizationforColumnofPrecisionMachine ToolsBasedonGeneticAlgorithm WANGYingqian，LIUQiang，XIAHongjian，GONGJianlong (Micro-nanoProcessingTechnologyandEquipmentProvincialKeyLaboratory，CollegeofMechatronics Engineering，GuangdongUniversityofTechnoloyg，GuangzhouGuangdong510006，China) Abstract：Columnisoneofthecorecomponentsofthemachinetool，whichdynamiccharacteristicsisoneoftheimportantfac— torswhichdeterminetheprocessingaccuracyofsuperprecisionmachine．Bytakingastudyobjectofcolumnstructureofgrindingma— chinewithprecisionopticalfibermicro-V channel，throughexertingharmonicresponseforceoncutterg ndingpointofcolumnstruc— turebythemethodofsimulationexperiment，thedynamicresponseparametersofcolumnbetween1Hzand175Hzwereobtained．By utilizingthecentralcompositedesignandresponsesurfacemethodologyaswellasmulti—objectivegeneticalgorithm，thelargesthamron— icresponseamplitude，thequalityandthefirstordernaturalfrequencyofcolumnstmcturewereoptimizedasobjectivevariables，and thepraetosolutionofcolumndesignvariableswasfoundout．Theresultsshowthataftermulti-objectiveoptimizeddesign，onthepre— conditionthattheweightofthecolumndoesn’tincrease，them~imum amplitudeofresponseofthecolumn