数控机床主轴系统热模型参数多目标修正方法.pdfVIP

学兔兔 第50卷第 15期 机 械 工 程 学 报 V0l1．50 NO．15 2014 年 8 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Aug． 2014 DoI：10．3901／JM E．2014．15．119 数控机床主轴系统热模型参数多 目标修正方法水 邓小雷 ，2 傅建中 夏晨晖 付国强 陈子辰 (1．浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室 杭州 310027； 2．衢州学院机械工程学院 衢少I1 324000) 摘要：为使数控机床主轴系统热模型更为准确，混合响应面模型和多 目标遗传算法，提出一种多参数、多 目标热模型修正方 法。该修正方法根据热平衡试验所获得的数控机床主轴系统热态特性f温升、热变形等)数据，采用中心复合设计的试验设计 方法，在设计空间抽取样本点进行数值模拟，建立了由多个有限元热模型设计参数所决定的主轴系统热态特性的二阶响应面 模型，利用多目标遗传算法对响应面模型进行循环逼近优化，取得Pareto最优解集，提高原有限元热模型的准确度。最后， 以某精密数控双磨头磨床主轴系统为例进行分析，结合热平衡试验的温升和热变形数据 ，并以此为 目标对其有限元热模型的 4个主要参数(1个热流密度，3个换热系数)进行了修正研究。结果表明：提出的基于近似模型的多参数、多 目标修正方法， 适用于机床主轴系统等复杂结构的模型修正，可以有效地利用试验数据，通过有限次的数值模拟计算获得需修正参数的最优 解，减少了模型分析的计算误差，使得修正后的模型结果更为接近实际。 关键词：热模型修正；热平衡试验；主轴系统；响应面模型；多目标遗传算法 中图分类号：TH161 Multi-objectiveCorrectionMethodforThermalModelParametersof CNC M achineToolSpindleSystem DENG Xiaolei· FU Jianzhong XIA Chenhui FU Guoqiang CHEN Zichen (1．ZhejiangProvinceKeyLabofAdvancedManufacturingTechnology,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027； 2．CollegeofMechanicalEngineering，QuzhouUniversiyt,Quzhou324000) Abstract：Forthermalmodelofmachinetoolspindlesystem，amulti-parameterandmulti-objectivecorrectionmehtodispresented， whichishybridresponsesurfacemodelandmulti—objectivegeneticalgorithm (MOGA)．Basedonthethemr alcharacteristic (temperaturenadhtermaldefomr ation)datumofspindlesystem fromthemr alequilibrium test，thecentralcompositeexperiment designmethodandsurfaceresponsemehtodraecombinedtoestablishhtesecond—ordersur~cemodelsofthermalchraacteristicfor themulti—praameterfiniteelementthemr almodelofspindlesystem．Then thesesurfacemodelsareoptimizedby employinghte approximationlooptechniqueo