一种基于通用切削能耗模型的加工参数优化方法

摘要

一种基于通用切削能耗模型的加工参数优化方法，涉及一种加工参数优化方法，具体涉及一种考虑机床切削能耗的加工参数优化方法。为了解决现有的注重加工效率的切削加工方法导致的机床产生能耗过多的问题，本发明首先分析铣削、车削、钻削过程中能耗特性，建立每次走刀的通用切削能耗模型E_i＝SEC_i·V_i+P_airi·△t_airi；确定铣削、车削、钻削过程中切削总能耗然后将零件加工过程的时间函数t_w和切削总能耗E_总进行归一化处理，得到归一化处理后的零件加工过程的时间函数t_w^*和切削总能耗；以归一化处理后的零件加工过程的时间函数t_w^*和切削总能耗的加权和为优化目标，采用改进的遗传算法对优化目标进行求解，获得最优的切削参数。本发明适用于加工参数的优化。

主权项

一种基于通用切削能耗模型的加工参数优化方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤1、分析铣削、车削、钻削过程中能耗特性，建立上述加工方式的通用切削能耗模型：E＝SEC·V+P_air△t_air   (1)对于每次走刀则有E_i＝SEC_i·V_i+P_airi·△t_airi   (2)其中，E是切削能耗；V是去除材料的体积；P_air是空切削功率；△t_air是空切削过程时间；角标i为走刀的序号，E_i、SEC_i、V_i、P_airi、△t_airi分别为第i次走刀对应的E、SEC、V、P_air、t_air；$SEC=\frac{P_{normal}}{MRR}=k_1\frac{n}{MRR}+k_2{\mathrm{MRR}}^{k_3}+k_4\frac{1}{MRR}---\left(3\right)$其中，P_normal是切削阶段功率；MRR是材料去除率；k₁是实验获得的常系数；n为主轴转速；k₂是切削过程中与机床类型有关的功率常系数；k₃是切削过程中与机床类型有关的常数；k₄＝P_standby+P_fluid+a是切削过程中的常系数；P_standby是机床待机功率；P_fluid是切削液消耗功率；a是实验获得的功率常数；P_air＝P_standby+P_fluid+k₁n+a+k₅f+bf是进给速率，k₅、b是进给电机功率常系数；步骤2、根据公式(2)确定铣削、车削、钻削过程中切削总能耗：其中，E_总为切削总能耗；m是加工过程中的走刀次数；步骤3、建立零件加工过程的时间函数t_w，分别将零件加工过程的时间函数t_w和切削总能耗E_总进行归一化处理，得到归一化处理后的零件加工过程的时间函数t_w^*和切削总能耗步骤4、以归一化处理后的零件加工过程的时间函数t_w^*和切削总能耗的加权和为优化目标，采用改进的遗传算法对优化目标进行求解，获得最优的切削参数。