|
面向高效低碳的數(shù)控加工參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型
江蘇省常州技師學(xué)院 朱敏 2016/5/27 18:39:19
摘要：數(shù)控的全稱是數(shù)字控制的簡(jiǎn)稱。隨著當(dāng)下數(shù)字化的快速發(fā)展，某種程度上也推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的不斷進(jìn)步。數(shù)控的主要功能是利用數(shù)字化信息，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的技術(shù)。目前來看數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)最基本的必備要素。本文主要探究面向高效低碳的數(shù)控加工參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型的相關(guān)問題，通過探討，可以為數(shù)控技術(shù)的研究提供相關(guān)的參考。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；參數(shù)多目標(biāo)；高效低碳
低碳制造不僅僅可以保護(hù)環(huán)境，同時(shí)也可以有效的提高資源的利用率。作為當(dāng)前新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)的數(shù)控技術(shù)，它對(duì)世界各地的信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)以及航天航空產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，都有著非常大的影響。從當(dāng)下的發(fā)展趨勢(shì)來看，數(shù)控技術(shù)裝備的不斷先進(jìn)，某種程度是可以決定一個(gè)國(guó)家在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。據(jù)了解，一些工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，甚至將數(shù)控裝備作為國(guó)家的戰(zhàn)略物資來儲(chǔ)備，這將會(huì)對(duì)環(huán)境和資源造成一些負(fù)面影響。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，數(shù)控發(fā)展過程中的高效性和低碳性，成為了他們不斷追求與思考的重要問題。
一、數(shù)控零件加工過程中的低碳制造體系
數(shù)控加工發(fā)展的重要性，使得各個(gè)國(guó)家不得不對(duì)其加大重視力度。因此，很多國(guó)家的數(shù)控專家從沒有對(duì)數(shù)控加工優(yōu)化的問題有所懈怠。在對(duì)數(shù)控技術(shù)中的零件制造工藝，進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，一般都會(huì)提前在圖紙上對(duì)零件的各個(gè)部位，作出詳細(xì)的規(guī)劃。這樣可以避免在制作出成品后，出現(xiàn)與實(shí)際不相符的情況，造成資源的浪費(fèi)。另外在數(shù)控零件制造的過程中，會(huì)出現(xiàn)碎屑、廢水或者噪音等情況。我們都知道低碳制造最重要的環(huán)節(jié)是它的周期循環(huán)性，因此在選用材料的初期是至關(guān)重要的。實(shí)現(xiàn)低碳制造的同時(shí)，也應(yīng)該兼顧經(jīng)濟(jì)的投入與技術(shù)的掌握。要深刻理解低碳的內(nèi)在含義，兼顧低碳的同時(shí)更要保障經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的同步發(fā)展。因此，加強(qiáng)各個(gè)方面的技術(shù)結(jié)合是數(shù)控研究人員需要重點(diǎn)關(guān)注的。
二、建立切削參數(shù)優(yōu)化模型的方法
（一）明確變量及目標(biāo)函數(shù)
不得不說在建立切削參數(shù)優(yōu)化模型時(shí)，對(duì)切削速度、切削深度和進(jìn)給量是切削用量中，需要著重關(guān)注的要素。因?yàn)檫@三個(gè)變量是決定優(yōu)化變量最根本的部分。出于切削深度對(duì)刀具的影響比切削速度和進(jìn)給量偏小，但在車削加工的過程中，切削深度會(huì)以工件余量和具體的加工要求作為標(biāo)準(zhǔn)。由此可知，要想建立切削參數(shù)優(yōu)化模型的方法，明確掌握切削速度、切削深度和進(jìn)給量三者之間的變量是最基本的要求。
（二）切削過程中碳排放的控制
控制碳的排放量，實(shí)現(xiàn)低碳數(shù)控加工的首要研究目標(biāo)。數(shù)控技術(shù)在進(jìn)行加工時(shí)，原材料被消耗時(shí)所排放出的碳、以及消耗電能時(shí)所排出的碳和切削過程中其它物料所產(chǎn)生的碳。這些碳所產(chǎn)生的絕大部分原因，還是工藝技術(shù)的優(yōu)劣所決定的。當(dāng)然我們需要了解的是原材料和輔助材料所產(chǎn)生碳排放是非常有限的，主要產(chǎn)生的碳排放還是由電能消耗引起的。
三、應(yīng)對(duì)高效低碳的數(shù)控加工參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型的對(duì)策
（一）優(yōu)化程序 加強(qiáng)技術(shù)開發(fā)
切削速度、切削深度和進(jìn)給量之間的相互變化，是決定切削程序優(yōu)化的首要因素。而這三者之間的優(yōu)化，對(duì)實(shí)現(xiàn)高效低碳的數(shù)控加工有著重大的推動(dòng)作用。實(shí)踐證明，采用高效的切削技術(shù)不僅可以提高整個(gè)零件的加工速度，同時(shí)切削過程中所產(chǎn)生的大量熱能，也可以在切削環(huán)節(jié)被帶走。高速的切削技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品的精密度和表面質(zhì)量也是有所提高的。因此這項(xiàng)實(shí)用性的切削技術(shù)，從環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的角度來看是非常具有可性的。因此，不斷加強(qiáng)切削速度，才是優(yōu)化整個(gè)數(shù)控工作程序的根本要素。優(yōu)化程序的過程中，掌握先進(jìn)的潤(rùn)滑技術(shù)，也是需要我們不可忽略的一部分。切削液雖然對(duì)切削技術(shù)的提高，有很大的輔助作用。但它本身對(duì)環(huán)境的破壞也是存在的。因此，對(duì)切削液減少污染的使用方法，也是需要加強(qiáng)研究的。當(dāng)下普遍采用的是微量潤(rùn)滑技術(shù)和冷風(fēng)技術(shù)。
（二）目標(biāo)函數(shù)的有效轉(zhuǎn)化
在研究的過程中我們了解到，在目標(biāo)函數(shù)的有效轉(zhuǎn)化過程中，將多個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)化并不是一件易事。因此我們一般采用的是將多個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化求解問題，轉(zhuǎn)為單項(xiàng)目標(biāo)的優(yōu)化求解問題，其中加權(quán)求合法是常用的。而對(duì)權(quán)重的確定方面，可以采用模糊評(píng)價(jià)、專家打分或者層次分析的辦法進(jìn)行。
結(jié)語
綜上所述，高效低碳的數(shù)控加工參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型的對(duì)策研究，并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工程。因?yàn)槲覀兪紫刃枰米钌俚臅r(shí)間，做出最大價(jià)值的工作，并且要保持最低碳排放量為最終目的。這就需要在切削研究的過程中，不斷提高工作變量。機(jī)場(chǎng)的主軸轉(zhuǎn)速要不斷提高，進(jìn)給量和最大切削力、加工質(zhì)量等方面約束的情況下，實(shí)現(xiàn)高效低碳多目標(biāo)的優(yōu)化模式。對(duì)優(yōu)化模型不斷尋優(yōu)求解。要實(shí)現(xiàn)低碳制造的作業(yè)，就要對(duì)切削參數(shù)靈活分析。當(dāng)然，數(shù)控行業(yè)屬于一個(gè)大家族，其中有很多類型，是需要我們不斷深入研究（未完，下一頁）
|