数控五轴水刀切割质量偏差主动补偿方法研析.pdf

摘要 摘要 水射流切割因其加工能力强、不产生热变形和附加应力变形、应用灵活等特点，有着其 他切割技术无法比拟的优势。但由于其难克服的切割质量偏差问题，主要有切口粗糙、切口 纹理弯曲、切口斜面3方面问题，限制了水射流切割的应用潜力。为了改善水射流切割质量以 及改变当前切割效率低的问题，研究了切割质量偏差主动补偿方法。 首先，针对水射流切割存在的切割质量偏差问题，以五轴水刀为研究对象，提出了本文 的五轴水刀切割质量偏差补偿技术。然后对水刀切割质量因素与水刀切割过程中涉及到的参 数及其对切割质量的影响进行了分析，建立了水刀切割质量评测指标和手段。 接着，提出五轴水刀切割参数与质量关系建模方法。基于切割质量的三个方面评判量切 口粗糙度、水射流射出角和切口斜度的特点，提出了切割参数与质量关系建模方案。运用正 交试验设计方法设计试验，获取样本数据来构建切割参数与质量关系模型。接着通过检验试 验，来检验模型的质量预测效果。 然后，提出基于切割参数与质量关系模型的五轴水刀切割参数优化方法。针对五轴水刀 切割保证切割质量与提高效率的需求，确定了五轴水刀优化有切割进给速度尽量大、水射流 射出角尽量接近90。和切口斜度尽量接近90。三个目标。通过采用基于小生境技术的P砌。 遗传算法进行多目标优化参数求解，获取到预设工件厚度和切口粗糙度等级下的最优切割进 给速度、前倾角和偏摆角。 最后，对五轴水刀切割质量偏差主动补偿方法进行了验证。通过水刀切割试验，将切割 质量偏差主动补偿方法下的切割与未加入补偿技术的传统方法下的切割进行比较。验证结果 表明五轴水刀切割质量偏差主动补偿方法既改善了切割质量，同时又优化了切割效率。同时 给出了五轴水刀切割质量偏差主动补偿方法的进一步实施方案。 关键词：水射流切割，五轴水刀，切割质量偏差，主动补偿，切割质量预测，优化 Abs灯act AbStract t0 W{ltcr h弱ull：matched overotller duc jctcu位ing adv撇ges c吡ingtcchologiesits咖ng defomation趾dS．吮ss producingⅡlennal processingcapaci锣锄dnexible印plication谢tIlout t0 arestillsome errorSforwater di硒cult defonnation．How“er，tllerec甜iIlgqualit)r jetcuning c眦ing teXturesaIld overcome，wlliChmaildyperf．0衄tll】ree弱pec乜iII beveled ordert0 bottl actiVe c眦ingquali够锄de伍ciencyme edge．IIl iIIlprove metllodfortlle errorsof5一戤is macllinew器咖died． cuttingqualit)r waterjet First t0 compenSati