模拟退火遗传算法在自由曲面数控加工中的实验

在自由曲面的加工中,一直面临着加工时间长的问题,本研究以提高加工效率为目的,通过分析待加工自由曲面的面曲率、残余高度等参数,计算出合理的加工步长和行距,并以此为依据将待加工曲面离散成点云即为刀触点。将刀具路径规划问题转化为求解TSP问题的最优解,为避免遗传算法早熟陷入局部最优解,引入了模拟退火算法进行改进,使用改进后的混合算法进行刀具路径寻优。对优化方法进行了仿真加工、实验加工及测量,结果表明优化方法相比传统方法刀路长度最多减少303.4mm,相对缩短了12.3%,加工效率提升较为明显,并且加工表面也取得了较好的加工效果。     

基于改进蚁群算法的激光切割加工路径优化研究

针对激光切割加工全局路径优化采用传统蚁群系统算法时,存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,对蚁群系统算法进行了改进研究。利用激光加工图元的起点和终点信息,建立了图元等价TSP问题的数学模型,提出了通过最邻近插入算法对蚁群系统算法路径规划结果进行了再优化的改进算法;详细阐述了改进蚁群系统算法的实现步骤,分析了传统蚁群系统算法和改进蚁群系统算法的迭代次数和优化效果。研究结果表明:该改进蚁群系统算法加快了收敛速度,迭代次数减少了约30%,缩短了激光加工所走路径的总长度,并成功应用到自主开发的高速激光切割加工系统中。     

基于帝国主义竞争算法的切削参数优化

本文采用帝国主义竞争算法来研究数控切削参数优化问题。首先,根据生产加工中的经验公式,考虑以最大化生产率为目标,引入加工中机床和刀具的各类约束,建立数学模型。其次,运用帝国主义竞争算法及其相应的约束处理机制求解切削参数优化问题。最后,将帝国主义竞争算法的求解结果与其他算法的结果进行比较,显示出该算法能比其他算法能获得更好的结果,验证了其有效性和优越性。     

基于蚁群算法的PCB孔加工路径优化

印制线路板(PCB)的孔加工是PCB生产过程的一个重要环节.为了提高PCB孔加工生产率,应使其加工路径尽量短些.运用了一种新型的算法——蚁群算法对其进行求解,优化PCB孔加工路径,通过实例计算,证明了新算法的有效性,取得了令人满意的结果.     

基于蚁群算法的机构同构判定的研究

针对传统的机构同构判定算法难以提供理想的求解结果的情况,笔者根据机构运动链的特性,将机构同构判定问题转化为一个可降次的旅行商问题(TSP问题),大大的降低了问题求解的难度,接着建立TSP问题的模型,然后应用提出的蚁群算法去求解这类机构同构判定问题,最后应用实例证明了该算法的有效性。     

基于MasterCAM的螺旋槽四轴数控加工

四轴联动加工目前在制造业的应用越来越广泛,本文以三维螺旋槽的四轴联动加工为例,以MasterCAM软件为平台,在螺旋槽的二维展开图基础上,利用MasterCAM自带的置换轴法和刀具路径的旋转复制功能,将普通的三轴二维外形铣削刀具路径转换成四轴的螺旋槽刀具路径,重点介绍了MasterCAM四轴数控加工的方法与技巧,希望能为读者提供参考借鉴作用.     

具有柔性加工路径的作业车间智能优化调度

用遗传算法研究了具有柔性加工路径的作业车间的智能优化调度问题 ,提出了一种将遗传算法和分派规则相结合的调度算法 ,将加工计划与生产调度同时考虑 ,避免了加工计划和生产调度相脱节的弊端。最后给出了此调度算法的仿真结果 ,证明该算法是可行的 ,并获得优异的结果     

孔群分类加工路径的优化算法

柔性钣金加工中心采用钻削或攻丝加工孔群时,为缩短刀具空走行程并提高孔群加工效率,针对孔群中圆孔需分类使用不同刀具加工问题,提出蚁群算法与贪心算法相结合的混合算法对孔群加工路径进行优化。该混合算法对同一种类孔群中的孔采用蚁群算法优化路径,不同种类孔群间的过渡应用贪心算法优化。通过在自主开发钣金刻铣加工CAD/CAM软件中,将所提出的混合算法与X向路径法、Y向路径法、贪心算法、蚁群算法进行实验对比。对分布无序的3类41个圆孔的孔群加工实验,结果表明:混合算法优化后路径长度比X向路径法优化后缩短42.84%,比Y向路径法优化后缩短48.93%,比贪心算法优化后缩短11.10%,比蚁群算法优化后缩短6.19%。由此可见,本文所提出的混合算法能够更有效缩短分类孔群加工路径,提高加工效率。     

求解车辆路径问题的改进微粒群优化算法

微粒群优化算法是求解连续函数极值的一个有效方法。研究了用该算法求解车辆路径的问题。设计了求解车辆路径问题的一种新的实数编码方案,将车辆路径问题转化成准连续优化问题,并采用罚函数法处理约束条件。应用该微粒群优化算法求解了多个车辆路径问题的算例,并与遗传算法和双种群遗传算法进行了比较。计算结果表明,该算法可以更有效地求得车辆路径问题的优化解,是解决车辆路径问题的有效方法。     

考虑节能条件下的自由曲面加工刀具路径优化研究

在数控加工过程中不同的刀具路径所产生的能耗和加工效率不同，为了降低自由曲面在数控加工过程中的能耗，提高加工效率，从节能和高效率两个方面对刀具路径进行优化。建立以节能和高加工效率为优化目标，以主轴转速、每齿进给量、径向切削深度、轴向切削深度和机床设备性能为约束条件的刀具路径数学模型。分析待加工自由曲面的面曲率和残余高度，对加工步长和行距进行合理计算，以此为依据将待加工曲面离散成点云即为刀触点。为避免遗传算法过早陷入局部最优解，引入模拟退火算法对遗传算法进行改进，使用改进后的混合算法对自由曲面刀具路径进行优化。通过仿真加工和实验加工对比了优化路径与传统路径，结果证明了优化方法的有效性。     

复杂曲面环形刀五轴端铣加工的刀具轨迹规划方法

为了降低复杂曲面类零部件加工的刀具路径,减小刀具路径条数,提高加工效率,提出了一种新的复杂曲面环形刀五轴端铣加工刀具轨迹优化方法。在局部可铣性基础上对刀轴矢量角进行自适应优化,采用新型加工带宽计算方法——等残留高度算法,给出了等残留高度算法的刀具轨迹生成具体步骤。仿真结果表明:与传统等残留高速算法相比,刀具轨迹优化算法的刀具路径更短、条数更少,能够有效提高复杂曲面加工效率。     

Double spiral tool-path generation and linking method for complex pocket machining

Complex pockets with one or more islands have been widely used in industrial and manufacturing production. In this paper, a new double spiral tool-path generation and linking method are proposed for complex pockets with islands which can be used for high-speed machining (HSM) is used. Taking into account the path interval, step length and other processing parameters, precise milling can be achieved without cutter lifting and retraction motions to guarantee machining accuracy and reduce processing time. The method has been implemented in several simulations and validated successfully through the actual machining of a complicated pocket. The results indicate that this method is superior to other existing machining methods, and it can achieve HSM of complicated shaped pockets based on parametric surface.     

NC Machining of Freeform Pockets with Arbitrary Wall Geometry Using a Grid-Based Navigation Approach

A tool path must be determined in an efficient manner to generate NC (numerical control) code for machining. This is particularly important when machining freeform pockets with arbitrary wall geometry on a three-axis CNC machine. In this paper, a grid-based 3D navigation algorithm for generating NC tool-path data for both linear interpolation and a combination of linear and circular interpolation is presented for three-axis CNC milling of general pockets with sculptured bottom surfaces. The pocket surface is discretised by defining a grid and the navigation algorithm plans the tool motion. The grid size and the cutter diameter are chosen so that a predefined tolerance for surface roughness is satisfied. The grid-based navigation algorithm is simulated graphically and verified experimentally.     

孔群加工路径优化方法的研究

孔群加工路径规划对于提高多孔类零件的加工效率和质量具有重要意义。通过对多点位加工优化和工序优化方法的研究，针对孔群在尺寸、形状、分布位置等特点上的不同，合理地选择加工路径规划方法。通过实例验诅：此优化方法在孔群加工中明显提高了数控加工的效率、降低了加工成本。     

基于仿真的数控铣削加工参数优化研究

针对数控铣削加工参数优化问题,通过加工仿真,计算每一走刀步的切削深度和切削宽度并划分区间。在每一个由组合划分区间内所有刀步构成的一个加工特征组合段上建立了多目标优化模型,模型采用遗传算法对每一加工特征组合段的加工参数进行优化,自动修改NC程序中的加工参数并反映优化结果。应用实例证明,提出的多目标优化模型和优化求解算法正确、有效。     

五轴加工刀具路径生成的有效加工域规划方法

为复杂曲面五轴数控加工的刀具路径优化生成问题提出一种新的有效加工域规划方法。在对工件被加工表面和刀具的几何特征进行分析的基础上,得到在加工件表面上各处的最优可加工域宽度和刀具切削方向。通过采用离散采样和插值计算生成优化的有效加工域集,得到最优化的初始刀具路径;同时建立一种迭代搜索算法,用于解决最优加工域的选择规划问题。采用此算法生成优化的后续刀具路径,使得有效加工域最终完全覆盖整个被加工表面。给出的示例显示相对于传统的五轴加工刀具路径生成算法,有效加工域规划方法可以减少刀具路径的总长度和加工时间,得到更为优化的刀具路径和更好的工件表面质量,因此有效加工域规划方法可以被用于五轴数控加工实践以降低加工成本和提高产品质量。     

对称多型腔粗加工刀轨快速生成算法

对具有对称特性的多型腔零件的刀轨规划方法进行了研究，提出了一种新的算法：首先生成其中一个型腔的刀轨，然后通过阵列生成其余刀轨，并对刀轨的进退刀进行处理，从而快速生成完整的、连续的、有序的刀具轨迹。该算法尤其适用于高速加工的刀轨规划，实践表明，可大大提高编程效率．节省加工时间。     

石油钻杆接头螺纹的数控修复加工方法

分析了石油钻杆接头螺纹数控修复加工的关键问题,提出工件的寻位算法和加工余量的自动分配方法,介绍刀具路径的动态校正方法,解决了工件不定位的情况下进行数控加工的问题;实际应用表明,所提出的数控修复方法是可行的。     

型腔环切加工的非均匀偏置算法

提出用于型腔加工的一种新型刀轨计算方法－非均匀偏置算法。理论分析及实例计算均证明,在保证遍历加工区域的前提下非均匀偏置刀轨比传的刀轨形式更的加工效率。     

Generating Tool Paths for Free-Form Pocket Machining Using z-Buffer-Based Voronoi Diagrams

Voronoi diagrams for closed shapes have many practical applications, ranging from numerical control machining to mesh generation. Curve offsetting based on Voronoi diagrams avoids the topological problems encountered in traditional offsetting algorithms. In this paper, we present a new procedure for generating tool paths using z-buffer-based Voronoi diagrams specially to deal with free-form shaped pockets. Using a z-buffer, a proposed algorithm effectively extracts the topological information on the Voronoi diagram, and generates the geometric information on the Voronoi edges approximately. These Voronoi edges are refined using a numerical algorithm. This method is independent of curve type and is applicable to any pockets with parametric curve boundaries that are twice differentiable.