基于动力学不确定性的重型切削工艺参数优化.PDF

振动!测试与诊断 第!卷第#期 /(-:!;(:# 年 月 $% % ()*+,-(./01*,20(+34,5)*464+27 80,9+(505 =2:$% !##%:#%$?:=+@0:055+:%%AB%:$%:%#:% 基于动力学不确定性的重型切削工艺参数优化 ! 黄华!张树有$!刘晓健$!何再兴$ %:兰州理工大学机电工程学院兰州C!%%#%%$:浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州!%%$C 摘要针对数控重型切削加工过程的切削稳定性具有不确定性的特点提出了在切削稳定性和机床工作能力的约 束下获得最大材料去除率的工艺参数优化方法根据重型切削加工的工艺特点建立三维动力学模型以机床的 固有频率!阻尼比!刚度和切削力系数作为不确定因素结合排零定理和边理论对其进行不确定性分析获得稳健 的切削稳定性叶瓣图结合切削深度!刀具直径和刀具齿数的关系为加工过程选择能获得最大切削深度的刀具 在此基础上建立工艺参数优化模型选择最佳的轴向切削深度!径向切削深度和主轴转速的组合最后以一台加 工中心上某型号发动机缸体表面的粗加工过程为例进行了验证 关键词切削稳定性(不确定性(三维动力学(排零定理(材料去除率 中图分类号DE#%$:$(DF!G:C$(DH!: 的情况下减小工件表面误差的方法文献)*针对 引言 目前在工艺优化中缺少一种高效简洁的优化算法的 缺陷以切削稳定性为约束提出一种利用增强拉格 在数控机床上常采用大切削用量的重型切削来 朗日函数的方法以减小刀具振动和最大化材料去除 尽快去除工件表面的加工余量为了保持切削稳定 率文献)C*以一台立式滑枕加工中心为例针对铸 性一般通过调整切削用量使其小于发生颤振的临 铁材料的粗加工过程进行优化选择了最匹配的刀 界切削深度但 这 对 提 高 生 产 率 带 来 了 不 利 影 响 具和切削参数 因此为了进行稳定!高效的加工优化工艺参数具 以上研究考虑了切削动力学的影响使工艺优 有重要的意义 化结果更接近实际要求然而由于机床加工位姿! 传统的工艺参数优化一般是以切削成本!效率! 测试条件或者制造!装配的差异!服役性能的退化 表面质量为目标采用智能算法对切削参数进行选 工件材料的不均匀导致机床切削动力学会有一定 择然而仅 考 虑 切 削 参 数 本 身 的 优 化 难 以 满 足 高 的不确定性)B*按照确定数值进行稳定性分析并以 效!稳定的加工要求尤其随着数控机床等精密加工 此为基础进行工艺优化会有一定的误差因此本 设备的广泛应用和对动力学研究的深入在工艺设 研究通过分析重型切削加工过程中切削稳定性的不 计过程中 考 虑 切 削 动 力 学 的 约 束 十 分 必 要 文 献 确定性因素应用排零定理和边理论获得稳健的切 )*考虑了