蜂群算法的改进及在热膨胀系数优化上的应用

简介

电主轴的热变形是机床精密加工精度的非常关键的影响因素之一,而热膨胀系数是影响电主轴热变形的关键参数。热膨胀系数受多种参数的影响,呈较强的非线性关系,且没有精确数学模型进行描述。利用人工蜂群算法不依赖精确数学模型寻优的优势,对电主轴热变形模型中的关键系数—热膨胀系数进行优化,从而提出了基于改进人工蜂群算法的电主轴热变形模型。仿真研究结果表明,改进的蜂群算法相比于标准蜂群算法优化精度提高了大约2倍,达到收敛精度的迭代次数减少10%-16%,动态寻优能力加强。以100MD60Y4型号电主轴为被控对象,对不同转速下的电主轴进行热变形研究。实验结果表明,以转速为2000rad/min为例,基于经验热膨胀系数得到的热变形量与实际测得的热变形量在X、Y、Z三个方向的误差分别为0.17μm、0.47μm、1.48μm,基于优化热膨胀系数得到的热变形量与实际测得的热变形量在X、Y、Z三个方向的误差分别为0.02μm、0.13μm、0.56μm。