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基于虚拟加工技术的铣削过程优化研究 口刘长清 口姚英学 口李建广 口陈朔冬 摘要：提出了利用虚拟加工技术对数控加工过程进行恒切削力优化的方法，在利用虚拟加工单元预测切削力的基 础上，根据切削过程优化理论和方法，对数控程序中切削速度和进给速度优化后进行加工，达到对切削过程进行恒切削力 控制的目的。实验验证了该方法的可行性。 关键词：切削过程优化数控程序虚拟加工 中图分类号：THl64 文献标识码：A 传统切削过程优化方法主要采用约束型自适应控 的目标【，1；Baek利用加工表面粗糙度模型来改变进给 制，其本质上是基于反馈的控制方法，因而不可避免地 速度【”。虽然离线优化技术得到巨大发展，但是当前研 具有瞬态超调和控制滞后的缺点。随着对切削机理认 究主要集中在对进给速度的优化上，很少同时优化进 识的不断加深和计算机仿真技术的发展，国内外学者 给速度和主轴转速，且多数研究是相对较简单的车削 提出了另外一种加工过程优化方法——基于仿真技术 加工。由于改变加工参数可能致使切削力发生巨大变 的切削过程优化技术，即在实际加工前对加工过程物 化导致优化失败，因而作为优化中重要的约束，切削力 理特性(切削力、主轴功率、切削区温度、加工表面质量 的正确预测是前提，然而多数研究者选用的切削力预 等)预测基础上，根据优化规则对原数控程序进行修 测模型比较简单，局限性大。 正，并利用优化后的数控程序进行加工，达到对加工过 本文以商品化cAM软件生成的数控程序为研究 程优化与控制的目的。相对于自适应控制的在线控制， 对象，在对加工过程进行仿真并预测切削力的基础上， 这是一种离线优化方法。 利用粒子群优化算法来优化数控程序中的进给速度和 主轴转速，达到对加工过程优化和控制的目的。 GE公司的w．P．wang利用材料去除率作为控制 指标来改变数控程序中的进给速度…；vidal等以加工 Ⅱ系统总体结构 成本为目标来改善进给速度心1；Kim利用仿真获取刀 具的有效直径，通过改变主轴转速来达到恒速度切削 图l所示为系统总体结构图。虚拟加工单元通过用 结合剂的去除速度、氧化膜的生成速度和质量都有重 参考文献 要的影响，进而影响砂轮的磨削性能及工件的加工质 l Hitoshj ofSurfaceGenem— 0hmori，TakeoNal【89awa．Analysis 量，所以针对不同结合剂的砂轮和不同工件材料的 tion0fHardandBrimeM砒erials in-Process byEIJD(Electmnic ELID磨削，应选择最优化的电源参数，确保最佳的磨 with GrainMetallicBondwheels Dressing)GrindingSuperfine 削效果。 【J】．AIlrIals ②在本文试验条件下，采用青铜结合剂金刚石砂 2 on KiyoslliSawada，Al【i豫Y锄aHmto，HitoslIiOhmori，eta1．Study 轮对氧化锆进行高速ELID磨削，在粗磨时，为提高电 解能力和电解速度，使砂轮结合剂的去除速度加快，保