型腔銑削在3C產品加工和模具加工等行業(yè)中得到了廣泛的應用。并且加工效率,加工質量,加工成本等一直都是數控加工領域中備受關注的研究熱點,在粗加工過程中,加工效率和加工成本被格外重視。目前國內外學者也提出了各種提升效率的方法,主要分為基于材料去除率模型的進給速度優(yōu)化和基于切削力模型的進給速度優(yōu)化。但是材料去除率模型是幾何模型,不能完全反應物理層面上的問題,可能使得對進給速度的優(yōu)化不夠恰當;切削力模型雖然比較準確,但是建立模型時需要用到測力儀等昂貴的設備,成本太大,也難以應用到實際加工中。本文針對上述問題,開展了對基于歷史數據的主軸功率仿真技術及進給速度優(yōu)化方法的研究工作。首先,本文通過研究切削力與工藝參數之間的關系和切削力與主軸功率之間的關系,建立了主軸功率計算的理論模型。通過正交試驗和多元線性回歸方法求得了主軸功率計算模型中的待定系數。通過設計零件,進行加工實驗,發(fā)現通過公式計算的功率與實際采集功率之間的誤差基本在10%以內,驗證了在特定條件下主軸功率計算模型的準確性和可行性。其次,定義了本文中歷史數據的概念。確定了型腔銑削粗加工過程中優(yōu)化目標和約束條件�；谏鲜鲋鬏S功率計算的理論模型,研究了基于歷史數據的主軸功率仿真技術。隨后根據該主軸功率仿真技術,設計了一套進給速度優(yōu)化方案。通過實際加工,對比優(yōu)化前后兩次實驗,效率提升了29.5%,功率波動性降低了16.61%,驗證了該功率仿真技術和進給速度優(yōu)化方案的可行性及有效性。本文根據上述優(yōu)化方案的要點,基于C#編程語言開發(fā)了基于主軸功率分析的進給速度優(yōu)化工具軟件。該軟件提供了交互式的可視化界面輔助用戶進行進給速度的優(yōu)化。
【學位單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG54
【部分圖文】：

圖 2-1 切削動力學模型上的軸向力 dFa，徑向力 dFr和切向力 dFt可以表達為a aA aCr rA rCt tA tCdF K h dz K dzdF K h dz K dzdF K h dz K dz KtA分別為切向力系數，徑向力系數和軸向力系數；系數，徑向刃口力系數和軸向刃口力系數；dz 為銑=fzsinφj,l為瞬時切削厚度，其單位是 mm；fz為每齒模型中參數的具體形式如表 1 所示，該表引自文獻[表 1 切削力模型分類削力模型

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文cos( )cos( )2cos( )2efa R R wtv tR RSSR RS 末末（2-11）式中：ae為銑削寬度，其單位是 mm；R 為刀具半徑，其單位是 mm；S 為刀具當前行程，其單位是 mm；S末為刀具剛切完標定曲線時，刀具的行程，其單位是 mm。（1）切削寬度連續(xù)變化加工實驗1.實驗條件實驗系統(tǒng)由VDL-600A立式加工中心，實驗刀具為SGO直徑12mm的三刃立銑刀，實驗工件的材料為鋁合金 7075。如圖 2-7 所示。

3-1 基于歷史數據的進給速度優(yōu)化模型圖工藝參數優(yōu)化目標及工藝優(yōu)化約束條件 工藝優(yōu)化目標工藝人員在進行工藝參數優(yōu)化時會著重考慮加工效率，零件加工質量和刀具重要參考因素。提升加工效率必然會帶來巨大的經濟效益，但是在提升效率會導致零件加工質量和刀具壽命一定程度上的下降。因此，工藝人員在進行優(yōu)化時應該同時考慮零件加工效率，加工質量和刀具壽命三個工藝優(yōu)化目標而本文主要的研究對象是型腔銑削過程中的粗加工，在粗加工中最關注的問加工效率，而對零件的加工質量并沒有太大的要求[5]。因此在進行工藝優(yōu)化標是通過工藝參數優(yōu)化提升加工效率。其次是刀具壽命，通過對加工過程中數進行優(yōu)化，使得加工時的主軸功率波動性降低，對刀具起到保護作用。

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本文編號：2830916