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(jī)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(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)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(duì)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(wú)實(shí)時(shí)性

2、要求的特點(diǎn)，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(gè)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(jī)床系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)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(duì)離線優(yōu)化的原理和優(yōu)化流程進(jìn)行了分析，并對(duì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立、約束規(guī)則的選擇進(jìn)行了分析與研究。
　　加工過程離線優(yōu)化的前提是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的加工過程仿真，本文開展了利用實(shí)體仿真技術(shù)進(jìn)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(duì)實(shí)體仿真中容易出現(xiàn)的錯(cuò)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(duì)銑削力模型在加工過程中的應(yīng)用、刀具壽命的預(yù)測(cè)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(shí)質(zhì)是將刀具在進(jìn)給方向上的半圓柱面代替刀具實(shí)體并與材料去除體進(jìn)行布爾交運(yùn)算，然后對(duì)布爾交結(jié)果

4、進(jìn)行處理來(lái)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(duì)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(huì)增加工件復(fù)雜度，但顯著降低了切削參數(shù)獲取的計(jì)算量。銑削力預(yù)測(cè)值與測(cè)量值的較好吻合間接驗(yàn)證了切削參數(shù)獲取方法的正確性。
　　針對(duì)加工過程優(yōu)化的特點(diǎn)，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(duì)優(yōu)化過程進(jìn)行評(píng)價(jià)與控制。通

5、過選擇合適的粒子群平均距離閾值，改進(jìn)型粒子群算法實(shí)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(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速通常都未得到優(yōu)化，針對(duì)切削參數(shù)優(yōu)化研究較集中于優(yōu)化進(jìn)給速度而較少對(duì)主軸進(jìn)行優(yōu)化的現(xiàn)象，本文對(duì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速優(yōu)化進(jìn)行了探索與研究。將主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)控程序中的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的同時(shí)優(yōu)化。
　　在ACIS實(shí)體造型系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開發(fā)了具有實(shí)體仿真功能的