一種面向能量效率的數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法
【專利摘要】為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，公開了一種面向能量效率的數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，包括以下步驟：1)設(shè)定數(shù)控切削加工的主軸轉(zhuǎn)速為n、每齒進(jìn)給量為fz、背吃刀量為ap，以及側(cè)吃刀量為ae；2)建立數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型：minF(n，fv，ap，ae)＝(minSEC，minTp)；3)確定約束條件；4)對所述目標(biāo)模型進(jìn)行優(yōu)化，獲得minF(n，fv，ap，ae)時，對應(yīng)的n、fz、ap和ae的值；5)采用步驟4)所獲得的主軸轉(zhuǎn)速n、每齒進(jìn)給量fz、背吃刀量ap以及側(cè)吃刀量ae對工件進(jìn)行切削加工。
【專利說明】一種面向能量效率的數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)械切削加工領(lǐng)域，具體涉及數(shù)控加工中與能量效率相關(guān)的工藝參數(shù) 優(yōu)化方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在機(jī)械加工的生產(chǎn)過程中，數(shù)控加工工藝參數(shù)的選擇直接關(guān)系到所加工產(chǎn)品的產(chǎn) 品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等。合理地選擇數(shù)控加工工藝參數(shù)對提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn) 成本，改善產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的意義。目前，在大多數(shù)生產(chǎn)實(shí)際中，數(shù)控加工工藝參數(shù) 的選擇主要依賴于經(jīng)驗(yàn)或查閱數(shù)控加工工藝參數(shù)手冊，但按照此種方法所選擇的數(shù)控加工 工藝參數(shù)往往不是最優(yōu)的，會導(dǎo)致生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)率不高，能量效率低，資源浪費(fèi)，使得成 本升高等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決數(shù)控加工由于數(shù)控加工工藝參數(shù)的選擇不當(dāng)而造成的以上問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種面向能量效率的數(shù)控加工 工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0005] 1)設(shè)定數(shù)控切削加工的主軸轉(zhuǎn)速為n、每齒進(jìn)給量為fz、背吃刀量為ap，以及側(cè)吃 刀量為a e;
[0006] 2)建立數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型：
[0007] minF (n, fv, ap, ae) = (minSEC，minTp)；
[0008] 其中，Tp= t st+Uteutting+tet，tst為待機(jī)時間；t *為空切削時間

【權(quán)利要求】
1. 一種面向能量效率的數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于：包括以下步 驟： 1) 設(shè)定數(shù)控切削加工的主軸轉(zhuǎn)速為n、每齒進(jìn)給量為fz、背吃刀量為ap，以及側(cè)吃刀量 為ae; 2) 建立數(shù)控加工工藝參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型： min F (n, fv, ap, ae) = (min SEC，min Tp); L . 其中，Tp= Utai^teuttinJtet, tst為待機(jī)時間；tair為空切削時間，C. ，Lair為 空切路徑長度，fv是所在傳動軸進(jìn)給速度，fv=nzfz，z為刀具齒數(shù)；^ utting為切削時間， L t =7，L為切削路徑長度；tet為換刀時間，' ，其中，tpet表示單次磨鈍 J V T 換刀時間，T表示刀具壽命； SEC表示數(shù)控加工能效：
Ettrtal為機(jī)床總能耗，分兩種情況： 考慮全加工過程時：
僅考慮切削過程時：
其中，MRR表示物料去除率，對于銑削加工，MRR = fVaA，單位mm3/min ;Pst表示待機(jī) 時段能耗，機(jī)床待機(jī)時段功率包括動力關(guān)聯(lián)類輔助系統(tǒng)的功率Pal^prara、空載系統(tǒng)中變頻器 Piirote和伺服器功率Σ ^drives ? ^au-power ^inverter ^drives 5 ?_?表示主軸電機(jī)損 JC X sPspindle-transmitt ^ in+a；^2表示機(jī)械傳動空載損耗，a i、a2是機(jī)械傳動損耗系數(shù) ? ^servermotor 表不所在傳動軸伺服電機(jī)損耗；=?/, +?/「表不所在傳動軸機(jī)械傳動空載損 耗，bi、b2是傳動軸機(jī)械傳動空載損耗系數(shù)；P au_mac;hiM是加工關(guān)聯(lián)類輔助系統(tǒng)功率；k。是切削 力系數(shù)；cQ、 Cl為附加載荷功率卩3與切削功率P。構(gòu)成的二次函數(shù)的系數(shù)，Pfl =c(,f +ClZf ; 3) 確定約束條件：
其中，nmin< η彡nmax表示主轉(zhuǎn)軸約束，nmin和nmax分別表示機(jī)床最低和最高轉(zhuǎn)速； f?in< fv< fv_表示進(jìn)給量約束，fvmadB fMin分別表示機(jī)床的最快和最慢進(jìn)給速度； P。彡n Pmax表示機(jī)床的功率約束，η是機(jī)床功率有效系數(shù)，Pmax是機(jī)床最大功率；F。表示機(jī) 床的主切削力，F(xiàn) c^iFanax表示機(jī)床的切削力約束，F(xiàn)cmx表示機(jī)床所能提供的最大切削力； 匕彡？ 3表示主軸剛度約束^3是主軸剛度所能允許的最大切削力；1^<[1^]表示加工精度 約束，L aS刀具的前角；CaS刀具的后角，[R J為工件所允許的最大表面粗糙度值； 4) 獲得minF (n，fv，ap，ae)時，所對應(yīng)的n、fz、a p和a 6的值； 5) 采用步驟4)所獲得的主軸轉(zhuǎn)速n、每齒進(jìn)給量fz、背吃刀量&1)以及側(cè)吃刀量a e對工 件進(jìn)行切削加工。
【文檔編號】G05B19/406GK104517033SQ201410784274
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】李聰波, 朱巖濤, 肖溱鴿, 陳行政, 吳磊, 沈歡, 李月 申請人:重慶大學(xué)