确定铣削力模型中刀具偏心参数的一种算法

对数控加工中球头铣刀铣削力建模时刀具偏心参数的确定进行了研究。在铣削力模型的建立中考虑了刀具偏心的影响,推导出刀具偏心参数的表达式,考虑到刀具单刃切削条件,提出了刀具偏心参数的确定算法。在通过铣削力试验数据计算铣削力系数的过程中,采用上述算法确定了刀具的偏心参数,用于铣削力的仿真预测中,仿真结果和铣削力试验的结果表明,算法效果良好。     

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。     

基于单刃铣削力峰值的铣刀偏心辨识

刀具偏心可能导致铣削力的大幅度波动。为辨识铣刀偏心状态,研究偏心作用下的铣削力变化规律。推导出以主轴旋转角和切削刃序号为变量的单刃瞬时铣削力表示式,发现铣削力峰值是切削刃序号的离散正弦函数,其均值为无偏心铣刀的公称力,波动部分为偏心引起的铣削增力。该铣削增力与旋转主轴同频,其初始相位依赖于偏心角,其幅值与偏心距和轴向切深成正比例关系,而与每刃进给量不相关。基于此发现,提出一种估算偏心角和偏心距的数据拟合方法,该方法主要对各刃的铣削力峰值进行正弦函数拟合,算法简单,且只需要做一次铣削测试。铣削试验结果与以上发现一致,且表明该估算方法有效。研究揭示与偏心相关的铣削力峰值特性,提出一种简单直观的偏心尺寸估算方法。研究成果可用于铣削过程状态辨识。     

基于Nash均衡博弈模型的铣削参数多目标优化设计

采用铣削加工的单件生产时间和单件生产成本为目标函数,建立铣削参数的多目标优化模型.运用多目标博弈设计方法,将2个设计目标视为2个博弈方,特设计变量集合分解为各博弈方拥有的策略空间.采用Nash均衡博弈模型,各博弈方分别以自身博弈得益函数为目标,在各自的策略空间中进行单目标优化,获得本博弈方对其余博弈方的最佳对策,所有博弈方的最佳对策形成一轮博弈的策略组合,并根据收敛判别,通过多轮博弈,获得最终的博弈解.对实际算例进行了设计,计算结果显示了博弈方法的有效性.     

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。     

钛合金铣削加工参数多目标优化研究

为解决钛合金铣削加工存在的高成本、低效率问题,以生产效率最大和刀具寿命消耗率最小为目标,建立了铣削参数优化模型。提出了扩展非支配排序遗传算法（ENSGA-Ⅱ）,对种群初始化子过程进行规范化处理,保证了种群的多样性和均匀性;根据Pareto最优原理将非支配概念从目标函数空间扩展到约束空间,使得多目标多约束问题的处理更具有适应性和有效性。实例表明,该方法具有良好的寻优能力,能够获得满意的Pareto解集。借助于该方法,工艺人员可根据优化目标灵活地选择铣削参数,更好地协调生产效率、生产成本和表面质量之间的关系。     

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.     

铣削加工过程多目标优化专家系统

建立了铣削加工多目标优化专家系统，采用带宽容约束方法的多目标优化问题求解控制机，利用Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ神经网络进行优化求解。通过神经网络和专家系统的集成，为切削加工的多目标优化提供了一种新方法。     

基于主成份回归的铣削力系数辨识及仿真

基于平均力法建立了铣削力模型,采用二次回归方程,构造了对铣削过程适应性强的铣削力系数模型。通过运用主成分法对系数模型进行分析,发现此模型具有严重的多重共线性,因此不能应用普通的回归估计方法得到精确的系数估计值,在此情况下本文提出了快速有效的主成分回归估计法,并利用同位级正交设计方法,结合具体切削条件,设计了铣削力系数识别试验及验证仿真试验。试验结果表明,采用主成分预测精度要高于普通最小二乘法,而且试验次数少,计算量小,模型简单,参数具有明显的物理意义。     

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...     

铣削力模型的频域特性研究

根据铣刀刀齿渐进磨损过程中切削力信号的变化特点 ,分析了切削力与刀齿后刀面磨损带面积 (AVB)间模型的频域统计特性 ,提取了反映刀具磨损状态的频域统计原始特征参数并进行了相关试验研究     

基于铣削力仿真模型的进给率优化方法

提出一种新的进给率优化方法,将铣削力仿真模型应用于进给率优化算法,由设定的峰值力确定出金属去除率目标值,根据每段刀具轨迹的实际切削体积计算出相应的进给率数值。作为实际应用,将新方法集成到G代码优化程序中。实验表明,该方法具有很好的优化效果。     

薄壁件不一致刀齿铣削时铣削力系数构造与预测

针对薄壁件铣削过程中刀齿半径不一致现象引起的铣削力系数计算失真问题,提出构造刀齿半径不一致时的实际铣削力系数,并采用核偏最小二乘法对不同铣削用量时的实际铣削力系数进行预测。针对两齿螺旋铣刀铣削过程推导理论铣削力系数,根据刀齿半径不一致铣削过程引入名义铣削力,推导刀齿半径误差,构造实际铣削力系数;基于核分析方法突出的非线性分析及预测能力,提出采用核偏最小二乘法在高维空间建立实际铣削力系数关于铣削用量及其组合量的预测模型,分析该方法中核主元个数、高斯核函数核参数对预测模型精度的影响并确定其取值范围。最后分析考虑刀齿半径误差与不考虑时的铣削力系数,并比较核偏最小二乘预测方法与偏最小二乘预测方法,结果表明所提铣削力系数构造过程及预测方法具有较高的计算精度和预测能力。     

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...     

基于曲率的圆周铣削铣削力建模

在对具有自由曲线外形的零件进行铣削加工的过程中,由于诸多影响铣削力大小的参数相对于定曲率外形零件铣削加工时发生了很大变化,导致传统的铣削力建模方法在应用于自由曲线外形零件的圆周铣削加工过程时产生了很大的误差,使得误差预测和补偿变得非常困难.针对此问题建立了基于零件轮廓曲率的圆周铣削铣削力模型,分析了曲率对铣削力的影响.     

基于换挡力的换挡摇臂多目标结构设计优化

换挡摇臂是换挡执行机构的关键零件之一,其变形与疲劳寿命对于换挡执行机构的正常工作具有重要影响。文中以某型电控电动式换挡机构的换挡摇臂为研究对象,首先通过多体动力学仿真计算获取载荷谱,基于有限元仿真计算换挡摇臂的应力分布,从而计算出换挡摇臂的变形与疲劳寿命;然后基于变形和疲劳寿命分析结果,选取换挡摇臂关键几何参数为设计变量,以换挡摇臂质量和换挡摇臂变形为目标,以换挡摇臂疲劳寿命为约束条件,通过响应面法对换挡摇臂结构进行多目标设计优化。结果显示,在换挡摇臂质量减轻的同时,变形不增反减。这充分说明文中建立的模型和优化方法具有一定的工程应用价值,为换挡摇臂的设计提供了重要的理论支撑。     

铣削加工测力刀柄参数优化设计研究

为适应高精密加工对切削力的监测需求,文中面向铣削加工设计了一种无线测力刀柄,使用压电薄膜和弹性检测梁采集力信号。为提高检测信号的灵敏度,基于COMSOL Multiphysics软件使用Nelder-Mead算法对刀柄的结构参数进行优化设计,并通过有限元仿真对优化结构进行刀柄结构刚度校核和动态特性分析,最后进行铣削对比实验,验证设计方案的可行性。结果表明,文中设计和优化的测力刀柄具有良好的灵敏度,刀柄的动静态特性满足使用需求,是一种有效的切削力监测方案。     

圆周铣削参数多目标模糊优化建模

金属切削加工参数优化问题本质上是一个模糊问题。分析了圆周铣削传统优化模型的缺点 ,建立了圆周铣削参数多目标模糊优化模型 ,并根据模糊集合原理 ,将其转化为一个传统的单目标约束优化问题 ,从而可用任一非线性规划求解器进行求解。算例表明 ,模糊优化解具有优越性。     

基于铣削力仿真的稳定域叶瓣图构建

颤振稳定域分析的叶瓣图构建为铣削过程中参数优化的基础,但对于实际加工来说,铣削力不易通过测试获取。针对此问题,展开了基于铣削力仿真的叶瓣图构建方法研究。首先,通过有限元仿真模拟实际铣削过程,得到铣削力大小以及铣削力系数;其次,通过模态试验获取主轴-刀具系统的模态参数,再以铣削系数和模态参数为基础,构建铣削稳定性叶瓣图;最后,结合实际铣削加工的试验测试验证了叶瓣图的正确性。本研究可为优化切削参数、抑制实际铣削过程中颤振的产生提供参考,不仅可以提高工件的加工效率,也增强了系统的稳定性。     

基于铣削力精确建模的机匣铣削让刀仿真

采用Python脚本语言对ABAQUS的前、后处理模块进行二次开发,将铣削力依次加载到铣削区域各点,获得延伸机匣让刀引起的加工变形数据。为使仿真结果准确,利用机械力学模型对加工过程中的铣削力进行精确建模。仿真结果符合实际加工中的让刀情况,证明了该铣削力模型和仿真方法适用机匣零件的加工让刀预测,研究结果为此类零件的工装设计提供了指导。