基于模态柔度的机床结合部动态刚度正交优化方法

摘要

针对合理分配机床结合部动态刚度的需要,提出一种基于模态柔度理论的机床结合部动态刚度优化方法。该方法通过计算机床各阶模态柔度比判定对机床动态特性影响显著的薄弱模态,建立以几个薄弱模态的最小模态柔度为目标函数的多目标优化模型。为提高优化计算效率,引入了灰色系统理论中的灰关联分析法与正交试验设计。以1台精密卧式加工中心为例,将该方法应用于立柱-主轴系统分布的直线导轨、滚珠丝杠和螺栓结合部动态刚度的优化设计,识别出X向直线导轨结合部动态刚度对机床动态特性影响最为显著,并确定了1组结合部动态刚度的最优解。数值仿真和试验结果验证了该方法的有效性与工程实用性。