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數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化分析
泰州機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 趙建軍 江蘇泰州 225300 2021/2/27 19:21:38
摘要：數(shù)控加工技術(shù)屬于當(dāng)前制造加工企業(yè)應(yīng)用最為廣泛技術(shù)之一，通過(guò)相應(yīng)數(shù)控加工可以提升加工效率確保加工質(zhì)量，為相關(guān)加工企業(yè)發(fā)展提供助力。本文從數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化方法、并結(jié)合實(shí)際優(yōu)化案例分析數(shù)控加工優(yōu)化方法具體應(yīng)用，希望可以起到一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞：加工；數(shù)控；切削；參數(shù)；優(yōu)化
數(shù)控加工技術(shù)屬于一個(gè)融合計(jì)算機(jī)控制、計(jì)算機(jī)制造等技術(shù)為一體的多學(xué)科綜合加工數(shù)控編程技術(shù)。相關(guān)技術(shù)人員利用數(shù)控加工技術(shù)對(duì)生產(chǎn)加工零件進(jìn)行定義，并編寫(xiě)相應(yīng)數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。此種技術(shù)在零部件加工時(shí)具有效率高、質(zhì)量高、可曲面加工等特點(diǎn)。
1.切削參數(shù)影響因素分析——數(shù)控加工
在數(shù)控加工過(guò)程中零件切削參數(shù)的影響因素有很多，囊括了自然環(huán)境因素、熱力變化、數(shù)控程序等。首先，外界環(huán)境可能對(duì)切削參數(shù)產(chǎn)生影響。外部環(huán)境包括數(shù)控加工生產(chǎn)過(guò)程中所用的刀具等，如果刀具質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，自然會(huì)對(duì)切削精準(zhǔn)度產(chǎn)生影響。其次，熱力變化。熱力影響屬于切削參數(shù)重要因素之一，如果在切削加工過(guò)程中熱力作用比較強(qiáng)，可能導(dǎo)致加工零部件出現(xiàn)變形等問(wèn)題，對(duì)零件質(zhì)量產(chǎn)生極其不利影響。再次，數(shù)控程序。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)如今數(shù)控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越深入，在零件加工過(guò)程中相關(guān)自動(dòng)化數(shù)控程序應(yīng)用越來(lái)越多，數(shù)控程序零件加工可控制變量畢竟有限，有的時(shí)候可能導(dǎo)致其參數(shù)范圍與實(shí)際需要零部件不符，因此為了滿足實(shí)際使用需要，相關(guān)技術(shù)人員只能不斷優(yōu)化數(shù)控加工參數(shù)，以提升零件質(zhì)量滿足生產(chǎn)與生活需要[1]。
2.數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化方法
2.1約束條件
在數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化上，相關(guān)技術(shù)人員會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，先對(duì)切削參數(shù)產(chǎn)生約束的條件進(jìn)行分析，以為下一步實(shí)際優(yōu)化工作提供有力參考。一般數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化約束條件包括對(duì)零部件剛度、強(qiáng)度、刀具、機(jī)床、加工質(zhì)量、工件等因素進(jìn)行考量，以科學(xué)制定最為科學(xué)有效優(yōu)化方案，全面確保數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化質(zhì)量[2]。
2.2算法優(yōu)化
數(shù)控技術(shù)在加工零部件時(shí)主要依靠的就是多種多樣的算法，通過(guò)各種算法優(yōu)化可以為數(shù)控技術(shù)提供新的算法，使得其在零部件加工過(guò)程中通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)多種多樣零部件生產(chǎn)，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化切削參數(shù)目的。由于，數(shù)控加工主要通過(guò)多種算法實(shí)現(xiàn)加工，其在加工走刀的過(guò)程之中難免會(huì)遇到一定加工差異與難度，相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)多種算法比對(duì)，從中選擇一種影響最小的算法，進(jìn)行零部件加工確保加工品質(zhì)。當(dāng)前，一般企業(yè)所應(yīng)用數(shù)控機(jī)床都具備相應(yīng)算法模型求解過(guò)程，但在精準(zhǔn)度上依舊需要相應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在利用算法優(yōu)化方式進(jìn)行切削參數(shù)優(yōu)化時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員第一步需要確定零件、模型決策變量、機(jī)床、刀具，待確定以上條件之后選擇相應(yīng)的切削速度和切削深度，施加一定速度（進(jìn)給），來(lái)達(dá)到影響加工效率目的。但，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，切削寬度、深度與切削余量關(guān)系密切，因此在算法優(yōu)化中需要將實(shí)際因素考慮進(jìn)去，以確保算法優(yōu)化質(zhì)量。
2.3模型優(yōu)化
模型優(yōu)化屬于數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化最為常用方式之一，相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)原數(shù)控程序參數(shù)模型進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)科學(xué)合理計(jì)算，提升切削參數(shù)模型品質(zhì)，以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。一般在模型優(yōu)化上，技術(shù)人員可以利用零件設(shè)計(jì)來(lái)約束模型中函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建并完善新的函數(shù)關(guān)系，并讓模型中所使用的變量可以得到相應(yīng)反映。在模型優(yōu)化過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員需要確定相關(guān)機(jī)床參數(shù)、加工基礎(chǔ)條件、刀具參數(shù)等，并結(jié)合刀具與機(jī)床具體情況進(jìn)行多次切削，逐漸優(yōu)化模型[3]。
2.4優(yōu)化結(jié)果分析
無(wú)論是采用何種方式對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，相關(guān)技術(shù)人員都需要對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析與判斷，將所有的優(yōu)化結(jié)果與相應(yīng)加工經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，最終完成相應(yīng)切削參數(shù)優(yōu)化。在優(yōu)化結(jié)果分析中，相關(guān)技術(shù)人員考量因素眾多，除了切削參數(shù)本身優(yōu)化效果外，還需要考量?jī)?yōu)化后生產(chǎn)效率等因素，以綜合化提升切削參數(shù)優(yōu)化質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)數(shù)控加工發(fā)展與進(jìn)步。
3.某鈦合金插銑加工切削參數(shù)優(yōu)化——數(shù)控加工優(yōu)化方法具體應(yīng)用
3.1試驗(yàn)條件控制
試驗(yàn)選擇材料主要為某航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金簡(jiǎn)稱TC4（Ti6A14V），其化學(xué)成分如下表1。采用油冷卻冷卻方式，選擇2齒數(shù)可轉(zhuǎn)位插銑刀，12mm直徑刀具。試驗(yàn)所使用的設(shè)備為VDL—1000E加工中心立式（立式），該加工中心使用三向壓9257B型測(cè)力儀對(duì)切削力具體情況進(jìn)行測(cè)量，9257B測(cè)力儀輸出的相關(guān)切削力測(cè)量信號(hào)通過(guò)Kistler5070A型（放大器）做相應(yīng)放大處理，之后DHDAS—5920對(duì)放大處理后的信息進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。
表1：Ti6A14V成分表（單位：%）
V Al Fe Si C N H O Ti
4.41 6.14 0.21 0.1（未完，下一頁(yè)）
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