高效高质量铣削参数多目标优化方法研究

机床的切削参数决定着机床加工的质量及加工效率,传统的切削参数选择方法基于工人经验,很难实现加工质量与效率的最优。针对以上问题,提出了一种面向高效、高质量加工的数控机床铣削参数多目标优化算法。算法以铣削四要素(切削速度、每齿进给量、切削深度和切削宽度)为优化变量,以最小切削力和最大材料去除率为优化目标;采用基于Tent映射的混沌初始化多目标粒子群优化模型进行参数优化,采用优化前后不同参数组合构建四因素四水平的正交实验,以表面粗糙度值作为加工质量主要表征,比较优化前后参数组合的实验结果。结果验证了优化方法和优化模型的有效性。     

切削加工参数多目标优化的神经网络方法

采用神经网络方法求解切削加工多目标优化问题,给出了Boltzmann机神经网络模型和算法,通过实例运行证明了神经网络优化求解的可行性。     

数控加工钛合金TC18的铣削参数优化研究

钛合金具有无磁性、抗腐蚀性好、热强度高、质量轻等优点,在航空航天领域中占有很重要的地位。但是其硬度高、弹性模量低、导热性差等特点使其铣削加工质量差、效率低。针对钛合金TC18的加工过程,以表面粗糙度和材料去除率为目标函数,利用改进遗传算法对钛合金TC18铣削参数进行优化,得到合适的铣削参数,使加工质量和效率处于最佳平衡关系。     

基于ANSYS的薄壁结构件的多目标铣削参数优化

薄壁结构件具有重量轻、节约材料和结构紧凑等优点,但此类零件也存在着结构形状复杂、外形协调性要求极高和刚性差等严重问题,使得工件在加工过程中极易产生变形。以ANSYS为平台,建立多目标铣削参数优化数学模型,利用ANSYS软件的参数化语言APDL开发一套薄壁结构件的专用分析及优化系统,实现铣削工艺参数的多目标优化。以铝合金基座薄壁结构件为例,通过该系统得出优化结果。该系统的开发可以省去工作人员大量而繁琐的试验工件,对于协助薄壁结构件的加工有着重要的意义。     

铣削加工过程的智能多目标优化方法

采用神经网络和专家系统的方法,实现带宽容分层约束的铣削加工过程多目标优化,利用Ｂｏｌｔｚ－ｍａｎｎ机神经网络求妥各层次的多目标优化问题,利用专家系统控制进程。通过实例证明了系统优化求解的有效性。     

基于遗传算法的铣削加工参数模糊优化系统研究

优化铣削参数对于降低铣削加工成本、提高生产率有重要的作用。传统的铣削参数优化模型中,铣削参数和条件约束的匹配取值往往是通过实际加工的经验获得,这种结果具有不确定性和模糊性。文章分析了模糊参数优化的数学模型,根据模糊集合原理将模糊模型转化为一个传统的单目标模糊优化问题,借用IDEF1x方法建立了铣削参数模糊数据库模型,并运用遗传算法（GA）为优化引擎开发实现了模糊优化系统。给出的运行实例表明该优化系统对铣削参数优化具有更好的效果,同时,系统为CAPP优选铣削参数提供了支持平台。     

69111铣削加工参数优化研究

针对69111不锈钢材料的难加工性,设计四因素四水平正交切削实验,探索不同工艺参数对69111材料加工的影响规律。以铣削力和表面粗糙度为目标进行工艺参数优化。采用极差分析方法对铣削力数据进行处理,获得不同工艺参数对铣削力影响序列,同时采用非线性回归方法,获得切削力经验公式,为切削力的预测提供理论依据;对表面粗糙度值进行极差分析,获得不同工艺参数对Ra的影响程度,综合工艺参数对切削力和表面粗糙度的影响进行工艺参数优化,为实际生产69111材料高速高效加工提供支持。     

基于遗传算法的高速铣削加工工艺多目标优化

针对整体叶轮的特点,考虑控制叶轮加工变形因素以及叶轮生产的成本、效率、质量问题,提出了基于遗传算法的高速铣削加工工艺参数的多目标优化方案,建立了以保证加工质量的前提下,实现最高生产率、最低加工成本为目标的多目标函数,设定变量,并界定和总结出各类约束条件.最后运用遗传算法进行matlab编程,计算出优化的切削参数.     

TC4钛合金大进给铣削参数优化试验

为提高TC4钛合金的铣削加工效率,基于材料去除率和刀具后刀面磨损量,通过大进给铣削加工方式对TC4钛合金进行铣削参数优化试验。通过试验确认,切削速度对刀具耐用度的影响最大,在切削速度50 m/min、进给量0.5 mm/Z、切削宽度15 mm、切削深度1.2 mm时,TC4钛合金大进给铣削的材料去除率达到16 110 mm³/min,且刀具处于正常磨损状态。     

基于数字孪生的铣削参数动态多目标优化策略

为解决机床性能动态变化过程中的铣削参数动态多目标优化问题,提出一种基于数字孪生的铣削参数动态多目标优化策略.首先采用梯度提升回归树算法构建加工参数与加工结果间的非线性映射关系;然后基于动态非支配排序遗传算法进行铣削参数动态寻优;最后在Pareto最优解的基础上,结合层次分析法和理想解相似度顺序偏好法建立决策分析模型并进...     

基于机器学习和多目标算法的钛合金插铣优化

针对钛合金的插铣加工过程开展试验和优化研究.以材料去除率和切削力为目标,采用机器学习和多目标优化算法相结合的方法来优化插铣切削参数;以主轴转速、径向切削宽度、切削步距和每齿进给量为试验变量,采用田口方法对试验变量组进行缩减.将机器学习方法与传统一阶和二阶回归方法比较,发现机器学习有很好的预测精度且解集分布更合理.分别采...     

基于Pareto遗传算法的螺旋铣加工参数优化

螺旋铣是主要针对航空领域中难加工材料的先进制孔工艺技术。在螺旋铣孔过程中,主轴转速、每齿进给量和每转轴向切削深度是3个最主要的加工参数。以材料去除量和刀具耐用度为优化目标,基于Pareto多目标遗传算法,针对螺旋铣削钛合金材料在稳定性切削条件下的切削参数进行了优化,主要考虑铣削参数对孔表面质量的影响。最终通过切削实验进行了验证。     

钛合金车削过程中基于遗传算法的切削参数多目标优化

通过正交试验法对钛合金TC4进行了车削试验并对试验数据处理,得到切削温度、表面粗糙度关于切削三要素的多元线性回归方程。以切削速度、进给量和背吃刀量为优化变量,以最低切削温度、最好表面粗糙度、最大材料去除率为目标构建了切削参数的多目标优化模型。利用MATLAB中基于遗传算法的多目标优化函数对优化模型进行求解,得到优化问题的Pareto最优解并加以分析。     

面向能量效率的数控铣削加工参数多目标优化模型

切削参数是数控加工工艺中的重要组成,切削参数的合理选择能够显著影响到机床能量效率。为提高机床能量效率,分析数控铣削加工的能耗构成特性和加工时段能耗特性,建立数控铣削加工能耗模型,并通过非线性回归拟合获取能耗模型的相关系数,建立了以最高能量效率和最小加工时间为目标的多目标优化模型,采用连续禁忌算法对模型进行优化求解。通过算法优化结果与试验结果进行对比分析,验证了能效模型的有效性。     

基于斜角切削理论的钛合金螺旋铣孔切削力建模

通过分析螺旋铣孔的加工原理和计算加工过程中的运动向量,结合侧刃和底刃对切削力的影响,建立了螺旋铣孔过程的切削力解析模型。提出了基于斜角切削的切削力系数辨识方法,并根据斜角切削过程几何关系推导出摩擦角、剪切角、剪切应力的约束方程。开展切削力系数辨识试验和钛合金螺旋铣孔试验对仿真值进行验证,结果表明,切削力的仿真值与试验值误差较小,平均误差为9.55%,从而验证了斜角切削系数辨识方法的有效性和切削力模型的正确性。     

TC4钛合金车削工艺参数优化

基于正交试验和极差分析的方法,以工件表面粗糙度Ra值为评判指标,研究了TC4钛合金粗加工切削参数,并通过单因素实验法进一步优选了其精加工切削参数,同时对相同切削参数下涂层和无涂层硬质合金刀具的磨损情况进行了分析。研究表明:TC4钛合金粗加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.4mm、f=0.1mm/r;TC4钛合金精加工最优切削参数为:V_c=60m/min、a_p=0.2mm、f=0.1mm/r;由于UE6020涂层硬质合金刀具的涂层中含有Ti C,其与工件中的Ti元素亲和扩散,致使UE6020涂层刀具的耐用度低于US735刀具。     

基于模糊分析方法的钛合金插铣加工切削参数优化

合理的切削参数有利于提高刀具的使用寿命和切削效率,因此,进行切削加工过程中的切削参数优化尤为重要。本文以提高钛合金插铣加工效率,减小加工过程中的切削力为目的,对钛合金TC4进行插铣试验。基于切削试验数据,选择切削速度、切削宽度和每齿进给量作为评价因子,以材料去除率与切削力作为评价指标,运用模糊分析方法对切削参数进行综合评价,得出切削参数对综合指标的影响程度从大到小依次为:切削速度、切削宽度和每齿进给量,并实现切削参数的优化,为实际生产加工提供参考依据。     

TC11钛合金插铣工艺切削参数选择方法研究

为了优化TC11钛合金插铣加工的切削参数,采用三因素四水平正交实验法进行了插铣实验,建立了插铣过程中切削力和切削温度的经验公式,分析了插铣参数对切削力及切削参数的影响规律。基于此规律以及刀具许用挠度,提出了铣削速度、每齿进给量和铣削深度的选择方法。结果表明:铣削深度对切削力影响最大,而铣削速度对切削温度影响最大;插铣参数选取原则是在刀具材料允许下取较大铣削速度,适中的每齿进给量,最后根据刀具挠度选择合适的铣削深度。最后在根据此原则选择的插铣切削参数条件下,材料切除率达到了25.1 cm3/min。     

切削用量对立铣加工钛合金Ti6Al4V切削力和切削温度影响规律的有限元仿真研究

利用软件AdvantEdge建立硬质合金涂层立铣刀三维铣削Ti6Al4V钛合金的有限元分析模型,模拟分析切削参数(切削速度、每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度)对刀具切削温度、切削力的影响规律。研究发现:切削力及切削温度随每齿进给量、轴向切削深度及径向切削深度的增加而增加:切削温度对切削深度的变化较敏感,随轴向切削深度和径向切削深度的增加显著增加;随着切削速度的增加,切削力先增大后减小,临界切削速度为120m/min。     

变密度微织构球头铣刀切削性能多目标优化

为深入研究微织构排列形式对微织构理刀具的抗磨减摩机理的影响,分别从理论、仿真及试验等方面对最优的微织构排布形式进行研究。首先,建立微织构在刀具前刀面的数学模型及仿真模型。其次,通过试验验证仿真结果的准确性。仿真及试验研究均发现,变密度微织构球头铣刀的铣削性能优于均匀分布密度的微织构球头铣刀。最后,运用模糊评价法优选最优的铣削性能的微织构球头铣刀,优化结果表明,两排织构间距先为200 μm,再为150 μm,最后为175 μm的微织构球头铣刀的铣削性能最好。该项研究使刀具具有良好的抗磨减磨性,提高加工效率及被加工工件的表面质量。