雙軸聯動進給系統多目標優化設計與研究

蘇 芳，羅茹楠，劉艷明，王晨升,

（1.山西大同大學機電工程學院，山西大同037003；2.天津大學機械工程學院，天津300350）

高精度和高效率是機床加工的兩大目標。高精度、高速五軸聯動加工中心是我國國防工業制造領域的重要裝備［1-2］。機床的加工精度是被加工件加工質量的保障［3］。當前，表征機床加工精度的指標有定位精度、重復定位精度、輪廓誤差、跟蹤誤差及動態誤差等［4-5］。

在高速工況下，提高數控機床加工精度的方法主要有2類。一類是從機床機械結構出發，通過輕量化、結構優化等改善機械結構的靜/動態特性，以使它具備更高的動態精度［6-7］。當前，對于機床的研究，大多以進給系統為突破口，通過提高各進給系統的精度及速度，來有效地提高多軸聯動機床的性能指標［8-9］。如：文獻［10-11］介紹了針對進給系統的動態特性影響因素及影響規律的研究；文獻［12-13］針對滾珠絲杠進給系統開展了系統跟蹤誤差研究，并基于此開展了多軸聯動精度研究。另一類是從伺服控制系統出發，結合機械結構開展伺服控制系統優化及控制系統與機械結構的匹配優化，使機床在一定的控制手段下實現高精度的運動，從而提高其精度。在對機床進行廣泛研究的基礎上，通過各種優化方法獲得結構變量和控制變量的最優解，最終實現提高加工精度的目標。多目標優化是廣泛采用的優化方法之一［14-17］。該方法是針對系統多個變量，結合各類算法，在樣本空間內尋找最優解，以此來指導機床結構參數設計和伺服控制參數設置。……