數(shù)控銑削過程離線優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)控加工技術(shù)在制造業(yè)中占有重要地位，是機械加工現(xiàn)代化的主要基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，也是發(fā)展軍事工業(yè)的重要戰(zhàn)略技術(shù)。在數(shù)控加工中采用加工過程優(yōu)化技術(shù)，不僅有利于提升數(shù)控加工設(shè)備的制造能力，而且能產(chǎn)生重大經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的加工過程優(yōu)化方法是采用自適應(yīng)控制技術(shù)，尤其是約束型自適應(yīng)控制技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外研究者開展了基于仿真技術(shù)的加工過程優(yōu)化研究。相對于自適應(yīng)控制的在線優(yōu)化，這是一種具有離線性質(zhì)的優(yōu)化方法，具有成本低、符合綠色制造、無實時性

2、要求的特點，擁有良好的發(fā)展前景。
　　虛擬加工技術(shù)是當(dāng)前加工仿真技術(shù)發(fā)展的一個新階段，不僅能提供逼真的加工環(huán)境仿真，而且在幾何仿真和物理仿真過程中考慮了機床系統(tǒng)的運動特性和動態(tài)特性。本文開展了基于虛擬加工仿真的切削過程離線優(yōu)化技術(shù)研究，對離線優(yōu)化的原理和優(yōu)化流程進行了分析，并對優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立、約束規(guī)則的選擇進行了分析與研究。
　　加工過程離線優(yōu)化的前提是實現(xiàn)準(zhǔn)確的加工過程仿真，本文開展了利用實體仿真技術(shù)進行加工過程仿真的

3、研究。分析了刀具掃描體生成過程中出現(xiàn)自相交現(xiàn)象的原因，并提出了解決方案。針對實體仿真中容易出現(xiàn)的錯誤，提出了基于空間掃描輪廓生成刀具掃描體的方法，保證了加工仿真結(jié)果的正確性。
　　在加工過程仿真與優(yōu)化系統(tǒng)中，切削參數(shù)的獲取對銑削力模型在加工過程中的應(yīng)用、刀具壽命的預(yù)測以及切削參數(shù)的優(yōu)化都具有重要意義。本文提出了采用“剖切法”獲取切削參數(shù)，其實質(zhì)是將刀具在進給方向上的半圓柱面代替刀具實體并與材料去除體進行布爾交運算，然后對布爾交結(jié)果

4、進行處理來獲取切削參數(shù)的過程。利用“剖切法”可正確地獲得立銑加工中的切削深度、切削寬度以及切入角和切出角。相對于利用切屑幾何體獲取切削參數(shù)的方法，“剖切法”獲取切削參數(shù)的過程不會增加工件復(fù)雜度，但顯著降低了切削參數(shù)獲取的計算量。銑削力預(yù)測值與測量值的較好吻合間接驗證了切削參數(shù)獲取方法的正確性。
　　針對加工過程優(yōu)化的特點，本文選擇粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化切削參數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)粒子群優(yōu)化算法基礎(chǔ)上，引入粒子群平均距離對優(yōu)化過程進行評價與控制。通

5、過選擇合適的粒子群平均距離閾值，改進型粒子群算法實現(xiàn)了優(yōu)化成功率與優(yōu)化效率的統(tǒng)一。
　　數(shù)控程序中的進給速度和主軸轉(zhuǎn)速通常都未得到優(yōu)化，針對切削參數(shù)優(yōu)化研究較集中于優(yōu)化進給速度而較少對主軸進行優(yōu)化的現(xiàn)象，本文對同時實現(xiàn)進給速度和主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化進行了探索與研究。將主軸轉(zhuǎn)速和進給速度與粒子群優(yōu)化算法相結(jié)合，在粒子尋優(yōu)過程中實現(xiàn)了對數(shù)控程序中的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度的同時優(yōu)化。
　　在ACIS實體造型系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開發(fā)了具有實體仿真功能的