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浅析数控加工切削参数优化方法

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摘要:数控加工是基于计算机编程与控制技术进行的一种加工方式,这种加工能够通过数控机床完成一系列自动化工作。目前,数控切削参数优化直接决定了切削工艺是否能够达到对零件的加工要求,并且对加工效率有着一定的影响。其技术所存在的问题无法被忽视,本文结合数控加工切削参数优化问题提出了几种优化方法并对其进行探讨。

关键词:数控加工;切削参数优化;研究

引言

数控加工最为重要的就是参数的设置与优化,这关系到加工零部件的参数是否能够达到精度要求。很多机床自身存在着一定的加工精度误差,那么这时候对于加工切削参数的优化就显得尤为重要。通过对加工步骤的小小改进,能够使得零件加工质量得到很大提升。

1数控加工中影响切削参数的问题

在零件加工过程之中,影响零件的参数是多种多样的。有可能是因为外界环境的影响,有可能是因为热力变形的影响,有可能是因为刀具的使用程度以及切削量多少的影响,还有可能是进给量的多少等等。这些因素的影响是无法避免的,但是通过参数优化能够使得加工精度和加工要求控制在要求的精度范围。随着自动化加工设备的不断发展,越来越多的设备实现了半自动、全自动加工。在这样的加工过程之中,人所能够控制的变量是十分有限的。只能够通过不断对于加工参数的优化与设置使得各个步骤实现,从而实现零部件的整体加工完成。笔者认为,自动化程度越高的加工设备对于参数的敏感程度以及仿真模拟相似程度也就越高。因此,无论是硬件上的优化还是软件上的优化,都是能够影响切削参数变化的因素,需要不断探讨和研究。笔者认为这样才能够有更多的解决方案去实现更具备挑战性的加工要求。

2数据机床加工参数优化模型

数控机床加工中,加工参数的主要作用是为了控制加工速度,因为众所周知,随着加工速度的选择,加工质量以及加工精度甚至是加工成本都会发生一定的变化。那么对于参数的各种调节就是变相的对于速度的控制,也就是对于质量和成本的控制。那么,机床的加工速度又怎么控制呢?我们通常通过控制机床的进给量,切削宽度和深度等可控制量来进行加工速度的变相控制,这些参数是相互影响,相互制约的。他们之间存在着一定的关系公式,很多加工过程都是依据这个公式而进行的。同样,这些公式又组成了一个个的数学模型,通过修改数学模型而得到最符合加工要求的加工变量也就是加工的最终目标,是我们所需要的实际加工参数,数控机床加工的模型就是对于这么一条影响因素公式的定型。但是这个公式没有绝对值,没有绝对的公式,需要结合机床,结合加工实际影响进行不断地摸索。并且在加工过程之中,这个公式很有可能发生一丝的变化,需要实际操作人员不断地变更变量去进行研究和探讨。在实际的数控机床工作时间段,数控机床的切削速度变化与理论是截然不同的,其切削速度变化是相对较为明显的。并且,由于速度的不断变化,甚至会出现加工时间段出现产品不均匀的现象。那么零部件不同部位的切削深度以及切削厚度都会出现不一样的参数,这是一个不可控制的因素。数控机床在加工过程之中,加工特征段的参数优化实则可以看为一种多元参数问题的优化,为了降低这种问题的复杂性,在建立数学模型的时候可以设定一些简单的模型进行实验和总结,最后再进行最优解的探讨。

3优化切削参数的几种方法

3.1建立优化模型

针对于模型参数,依旧需要利用数学的计算方法以及参数设计进行一些合理的计算,这样能够得到最为优秀的模型参数。那么在设计实际操作步骤的时候,就可以利用零件设计的具体约束实现函数的关系构建,从而使得变量以及控制条件得到一定的反映。并且,在模型的建设过程之中,我们可以确定所需机床的参数,刀具的参数以及加工的一些基础条件,那么结合所选择的刀具进行多次试切,能够将一些参数进行细化。

3.2算法优化

在进行零部件加工的时候,数控机床是依据一定的算法进行操作的。那么在走刀的过程之中可能会存在着一定的加工难度和加工差异。因此笔者认为加工同一种零部件需要设置多种算法,选择影响最小的一种算法进行加工才是最科学的。现在,数控机床中都有了模型求解过程,但是对于精度的实际情况依旧需要一定的实验。首先,模型决策变量、零件、刀具以及机床被确定之后,选择一定的切削深度和切削速度,给与一定的进给速度,这是影响加工效率的主要因素,但是在实际之中,我们发现切削深度和宽度是与切削余量紧密相关的。因此在优化模拟数据的时候也需要将实际因素考虑进去,要将影响因素考虑进去。

3.3分析优化结果

利用模型获得优化结果之后,接下来就是对优化结果进行判断,将所有的结果结合加工经验,完成切削参数的优化,掌握优化结果的优化价值。进行对比之后,我们可以发现通过优化结果的的数据模型建设的确能够提升一定的加工效率,减少加工时间,并且工艺成品也有了一定量的提升。并且,通过具体的实验我们可以发现,如果将单道工序压缩一定时间后,那么每个攻坚的切削时间降低的会更加明显,甚至是一个部件的加工时间能够节约到一分钟左右。并且对于半精加工的部件,这个时间还会扩大。每次优化算法之后的分析与评估是必不可少的。

3.4建立多目标函数

在多目标函数的优化问题之中,各个目标的优化其实是存在着一定的矛盾的。所有加工程序达到最优显然是不可能的。因此需要在各个步骤之间选择最优解。可以利用加权组合方法选择最节约的成本和最多的加工量。

3.5约束条件的确定

在机械加工过程之中,加工设计总是受到一定现实因素的制约。比如说加工零部件的强度、刚度等等,这些条件我们可以统称为加工约束条件。这些约束条件往往都是变量,可以用不等式或者是等式表示。数控机床加工参数受到机床、刀具、工件以及加工质量等等技术条件的影响。因此,在优化参数的过程之中,可以根据这些限制建立一定的参数设定优化条件。

4参数优化过程

通过对数控机床加工过程的仿真模拟,我们可以获得不同加工工序对于工件的加工情况,结合不同的切削情况可以构建不同的函数组合特征。加工段的特征很有可能由于工序的不同而出现优化效果的不同,那么这就导致了优化参数可能出现一定的实际区别。这个时候可以进行一定量数据统计报告,得到一些结果,再根据结果分析寻求最优解,如果没有其余解决方法,那么这组参数优化就是最为科学的优化参数,其整体加工要求和加工结果都是最为优秀的。参数优化过程在数控加工过程之中是十分重要的,是我们所不能忽略的。参数的优化能够减少机床自身缺陷所带来的“变化”,能够帮助加工人员更“省时,省力”的去完成高精度加工作品。

5结论

通过研究表明,在数控加工过程之中,结合工艺参数条件去建设参数优化模型相比较于理论值而言更科学,其优化算法也的确能够实现变量参数的具体优化。从而实现对加工工艺的调整,实现成本的节约和质量的提升。这对于制造业而言是有着重要的意义和影响。因此,笔者认为在后期的工业发展之中,参数优化依旧需要较多的研究和探讨。

参考文献:

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作者:杨配轻 单位:渤海理工职业学院

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