微銑削功率建模及參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、目前，隨著制造業(yè)發(fā)展對(duì)能源的大量消耗及世界范圍內(nèi)的資源緊縮，“低碳制造”，其核心內(nèi)涵也是資源和能源的節(jié)約。對(duì)于機(jī)械加工過程的能耗進(jìn)行建模并通過優(yōu)化參數(shù)以降低能耗具有極大意義。作為一種融合數(shù)控加工、精密超精密加工、微小型設(shè)備檢測(cè)、微型刀具制備等先進(jìn)技術(shù)的新興加工技術(shù)，微銑削加工技術(shù)可以用于制造航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域需求的具有三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微型零部件，并具有加工精度高、能耗小等優(yōu)點(diǎn)。微銑削過程中，由于加工尺度小，刀具磨損較傳統(tǒng)銑削過程更為

2、嚴(yán)重且對(duì)切削過程能耗影響很大。
　　本文基于DEFORM軟件建立了微銑削三維仿真模型，研究了微銑削參數(shù)對(duì)于刀具磨損的影響規(guī)律并對(duì)微銑刀后刀面磨損進(jìn)行預(yù)測(cè)。考慮刀具磨損影響，構(gòu)建了微銑削過程切削功率解析模型。基于LEM電流傳感器、變壓器及LabVIEW平臺(tái)，搭建了微銑削機(jī)床主軸系統(tǒng)功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。分別建立了以最小表面粗糙度及最大材料去除率為目標(biāo)的微銑削過程切削參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型，和以最小表面粗糙度及最小單位切削能耗為目標(biāo)的微銑削過

3、程切削參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型，得到了微銑削切削參數(shù)優(yōu)化組合。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，基于DEFORM有限元軟件建立微銑削過程三維仿真模型，研究了每齒進(jìn)給量對(duì)于微銑削刀具磨損的影響規(guī)律?；诖罱ǖ娜S仿真模型，提出一種新的微銑削刀具磨損預(yù)測(cè)方法，并通過實(shí)驗(yàn)證明了預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　其次，考慮刀具磨損的影響，在課題組前期研究的微銑削三維動(dòng)態(tài)切削力模型的基礎(chǔ)上建立了改進(jìn)的微銑削力解析模型。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的微銑削

4、力改進(jìn)模型預(yù)測(cè)精度更高?；谇邢髁εc切削功率間的關(guān)系建立微銑削切削功率解析模型。
　　再次，基于LabVIEW平臺(tái)，搭建了微銑削機(jī)床主軸系統(tǒng)功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過與主軸系統(tǒng)空載功率及切削功率的理論值對(duì)比，驗(yàn)證所搭建的微銑床主軸系統(tǒng)功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
　　最后，開展微細(xì)銑削工藝試驗(yàn)研究，基于遺傳算法解決了以最小表面粗糙度及最大材料去除率為目標(biāo)的微銑削過程切削參數(shù)優(yōu)化問題；基于田口-灰關(guān)聯(lián)分析法解決了以最小表面粗糙度及最