[发明专利]一种铣削工艺参数优化方法

说明书

技术领域

本发明属于切削加工工艺领域，涉及一种工艺参数优化方法。

背景技术

在金属切削过程中，当切削深度超过某一数值时，加工设备会发生颤振。颤振使加工表面产生波纹，使切削力发生剧烈变化，颤振会严重制约切削加工的效率，影响零件的加工精度、机床主轴和刀具的使用寿命。

切削稳定性图提供了无颤振切削的切削速度及相应的极限切削深度，在目前的铣削工艺参数优化研究中，主要存在的问题是：1)未考虑切削稳定性影响因素，2)将切削稳定性图作为一个在切削过程中不会发生变化的约束条件引入优化模型。在高速切削过程中，由于加工设备与切削过程之间交互产生的附加作用，加工设备动态行为与切削参数互相影响，切削稳定性图通常会随着切削参数的改变而发生变化。将切削稳定性图简化为定值的约束条件或不考虑切削稳定性进行铣削工艺参数优化的方法，难以获得最优的铣削工艺参数。

随着高速电主轴及新材料刀具的发展，高速切削加工在工业各部门特别是航空航天、汽车工业和模具加工等行业获得了十分广泛的应用，传统的切削参数优化方法已不能满足高速切削加工的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够考虑加工设备动态行为与高速铣削过程耦合作用获取最优的铣削工艺参数的方法。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种铣削工艺参数优化方法，考虑加工设备动态行为与切削参数交互影响特性，以随机床主轴转速变化的铣削极限切削深度最大和单个零件加工工时最短为目标，建立基于切削稳定性和生产率的铣削工艺参数优化模型，求取切削状态稳定情况下生产率最大时的铣削工艺参数组合方案；所述铣削工艺参数优化模型满足以下关系：

maxF(X)Ci(X)≤0,(i=1,...,n)]]>

其中，X为优化变量；F(X)为优化的目标函数，体现切削稳定性和生产率，包含随机床主轴转速变化的最大极限切削深度和单个零件加工工时；C_i(X)≤0为约束条件；n为大于0的整数，表示约束条件的个数。

所述目标函数，满足以下关系：

F(X)=w1alim+w21Tptw1+w2=1]]>

其中，w₁和w₂均是权重系数，表示两个优化目标之间的相对重要程度；a_lim为最大极限切削深度；T_pt为所述单个零件加工工时。

所述随机床主轴转速变化的最大极限切削深度满足如下关系：