一种面向低碳制造的机械加工参数优化控制方法

摘要

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种面向低碳制造的机械加工参数优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1）设定机械加工设备对工件进行切削加工时，刀具的切削速度为v_c、进给量为f；2）建立优化目标函数F(v_c,f)；3）确定约束条件；4）对所述目标函数进行优化，即获得minF(v_c,f)时，所对应的v_c和f的值；5）采用步骤4）所获得的切削速度值v_c、进给量f对工件进行切削加工。

主权项

一种面向低碳制造的机械加工参数优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设定机械加工设备对工件进行切削加工时，刀具的切削速度为v_c、进给量为f；2)建立优化目标函数：$\begin{array}{c}\min F(v_c,f)=C_p=0.6747\times \left\{\right[P_{u0}+A_1\left(\frac{1000v_c}{\pi d_0}\right)+A_2{\left(\frac{1000v_c}{\pi d_0}\right)}^2]\times T_p+\\ 1.2\times C_{F_C}{a}_{\mathrm{sp}}^{x_{F_C}}{f}^{y_{F_C}}{K}_{F_C}{v}_c^{(n_{F_c}+1)}{t}_m\}+29.6\times \frac{t_m}{T_t}\times W_t+\\ \frac{T_p}{T_c}\times \{2.85\times (\mathrm{CC}+\mathrm{AC})+0.2\times [(\mathrm{CC}+\mathrm{AC})/\delta \left]\right\}\end{array}\text{;}$其中，$T_p=t_m+t_{\mathrm{ct}}\frac{t_m}{T}+t_{\mathrm{ot}}=\frac{\pi d_0{L}_w\Delta }{1000v_c{\mathrm{fa}}_{\mathrm{sp}}}+\frac{t_{\mathrm{ct}}\pi d_0{L}_w\Delta v_c^{x-1}{f}^{y-1}{a}_{\mathrm{sp}}^{z-1}}{1000C_T}+t_{\mathrm{ot}},$t_m是工序切削时间，t_ct是换刀一次所用时间，t_ot是除换刀外其它辅助时间，T是刀具耐用度，L_w是加工长度，△是加工余量，n是主轴转速，d₀是工件直径，v_c是切削速度，f是进给量，a_sp是切削深度，C_T是与切削条件有关的常数，x，y，z是刀具耐用度系数；P_u0是最低空载功率，A₁，A₂是主轴转速系数；C_Fc，x_Fc，y_Fc，n_Fc表示与工件材料和切削条件有关的系数，K_Fc为切削力修正系数；T_t表示刀具寿命，W_t表示刀具重量；T_c为切削液更换周期，CC表示初始切削油用量，AC表示附加切削油用量，δ为切削液浓度；3)确定约束条件：$S.t\left\{\begin{array}{c}\frac{\pi d_0{n}_{\min }}{1000}\le v_c\le \frac{\pi d_0{n}_{\max }}{1000}\\ f_{\min }\le f\le f_{\max }\\ C_{F_c}{a}_{\mathrm{sp}}^{x_{F_c}}{f}^{v_{\mathrm{Fc}}}{v}_c^{{n{F}_c}_{}}{K}_{\mathrm{Fc}}\le F_{\max }\\ \frac{F_c{v}_c}{1000\eta }\le P_{\max }\end{array}\right.,$其中，为主轴转速约束，即切削速度约束，n_min，n_max分别表示机床主轴最低和最高转速；f_min≤f≤f_max为进给量约束，f_min，f_max分别表示机床允许的最小进给量和最大进给量；表示切削力约束，F_max表示最大进给力；表示机床功率约束，η为机床功率有效系数；P_max为机床最大有效切削功率；F_c表示切削力；4)对所述目标函数进行优化，即获得minF(v_c,f)时，所对应的v_c和f的值；5)采用步骤4)所获得的切削速度值v_c、进给量f对工件进行切削加工。