基于混合改进型遗传算法的螺旋铣孔孔群 加工路径优化研究

在业已确定螺旋铣孔切削参数的前提下,孔群加工路径的优劣对加工效率有较大影响。研究TSP数学模型,应用混合改进遗传算法求解孔群加工路径优化模型,获得优化的加工路径。将3种算法基本遗传算法、蚁群算法和混合改进型遗传算法进行对比可知,本文提出的优化方法可有效缩短走刀时间。     

基于TSP的孔群加工路径优化算法

建立以孔群加工最短路径为优化目标的数学模型,采用蚁群算法与2-OPT算法相融合的优化方法,研究了模具顶针板孔群加工刀具路径优化问题.结果表明,该融合算法加快了收敛速度,可有效避免陷入局部最优解,加工优化路径比贪心算法缩短12.34%,比基本蚁群算法缩短14.78%,即有效缩短了加工路径,减少了空走刀时间,提高了数控加工效率.     

GH4169高速切削刀具耐用度及给定约束参数优化方法研究

针对难加工镍基高温合金材料GH4169切削过程中的加工效率低下、刀具耐用度差等问题,新型PVD-TiAlN涂层硬质合金刀具进行了高温合金GH4169高速铣削正交试验,研究了TiAlN涂层刀具高速铣削GH4169过程中的刀具耐用度.另外,应用退火罚函数遗传算法建立了以最大切除率为目标函数,以给定刀具寿命为约束条件的切削参数优化数学模型,得到了刀具寿命T≥30min条件下,切除率最大的最优参数组合,并进行了试验验证.研究结果表明:高温合金GH4169高速铣削过程中,切削速度对刀具寿命的影响非常明显,进给量及切削深度的影响较小;应用退火罚函数遗传算法建立的切削参数优化模型能在给定约束条件下明显提高加工效率,为现实加工过程中的参数优化提供了一种新方法.     

整体叶盘复合铣削参数优化系统的研究

整体叶盘复合铣削加工是基于国际同类整体叶盘制造技术提出的一种整体高效和高质量的制造加工工艺.针对开式整体叶盘盘/插/侧复合铣削刀具与切削参数优化系统的开发需求,构造了集高速切削工艺参数库、刀具库、实例库等子数据库和铣削参数优化数据库于一体的铣削参数优化系统,阐述了该系统的总体结构,设计了各功能子模块的构成,并分别提出了基于铣削参数的目标预测模型,以及基于遗传算法的参数优化模型,为科研生产提供参考和依据,保证在满足加工要求的同时提高加工效率、降低生产成本.     

基于虚拟加工的数控程序优化方法

提出了基于虚拟加工的刀具路径优化、切削参数优化和误差补偿的数控程序优化方法,开发了用于数控程序优化的应用系统.应用实例表明:加工效率和加工精度得到了提高,加工过程也得到改善.     

自由曲面等粗糙度数控加工刀具路径规划

从自由曲面数控加工特点和工程应用需要出发，提出了基于等粗糙度原则的刀具路径规划方法。与其它刀具路径规划方法相比，能够进一步提高零件的加工精度，省去其它后续精加工工序，缩短加工时间，节约加工成本。在计算刀具路径时，将空间点的计算映射到平面参数域内进行，保证了算法的稳定性、可靠性。     

用线性规划法优化切削用量

本文阐述了线性规划的基本原理和方法,并以影响切削用的主要因素,如刀具耐用度,工艺系统刚度,刀具热变形,现有机床的运动参数,加工表面粗糙度为约束条件,以基本时间表示的加工生产率为优化的目标函数,建立超切削用量优化的线性规划模型,借以探索切削用量的优化问题,并举出了切削用量优化的实例。     

冷硬铸铁激光加热辅助切削实验研究

冷硬铸铁具有很高的硬度、强度和很好的耐磨性，但其切削加工性能很差。激光加热辅助切削是加工冷硬铸铁这种高硬材料的有效方法。进行了常规切削和激光加热辅助切削对比性实验研究，检测了切削力随切削深度和切削速度的变化规律，实验结果表明，激光加热辅助切削冷硬铸铁时切削力下降非常明显，接近50％；进行刀具磨损实验，加热辅助切削明显减轻了刀具的磨损，磨损量降低了24％，提高了刀具的寿命。     

基于NN与GA的曲面加工适应学习控制研究

提出了适用于曲面加工条件的适应学习控制方法,在回避加工振动的前提下以实现高效效率加工为目的,将遗传算法（GA）的优化机能与神经网络（NN）的学习机能相融合,建立了由开放式CNC加工机床,多维传感器,实时控制器,学习模型及优化模型组成的曲面加工适应学习控制系统、切削实验结果表明所提出的加工条件适应控制系统可有效地抑制曲面切削振动,提高了切削加工效率。     

基于正交切削模拟的直齿圆柱铣刀前角优化

为了优化设计直齿圆柱铣刀前角以延长刀具使用寿命，建立了金属切削加工的平面应变有限元模型.该有限元模型基于切削加工的热 弹 塑性有限元方程和力学边界条件的简化，综合了切屑的几何和物理分离标准，利用修正的库仑摩擦定律定义了刀 屑间的摩擦.模拟了不同刀具前角和不同切削速度条件下的切削加工过程.结果分析表明，在相同材料去除率情况下，刀具前角越大，刀具前刀面上的切削温度越低，刀具具有较长的使用寿命.通过优化刀具前角，提高切削速度，切削力和切削温度变化较小，但是显著提高了材料去除率.     

数控加工刀具轨迹的生成

利用计算机自动生成刀具轨迹,对数控加工三维实体零件来讲是至关重要的。本论文介绍了生成三种刀具轨迹的算法,并且给出用立铣刀代替球铣刀加工实体零件时刀具中心轨迹的计算公式。论文中利用 B 样条理论生成边界曲线,采用给定四条边界线创成 Coons 曲面片的方法拟合零件表面。     

基于遗传算法的无干涉刀位轨迹计算

无干涉刀位轨迹的生成是复杂曲面数控加工编程中的核心问题.以最小有向距离原理为基础，通过对遗传算法进行改进，采用实数编码，引入局部最优徘徊策略和小生境遗传算法思想，充分发挥其全局寻优的特点，获得无干涉刀位轨迹.将其与局部寻优算法得到的刀位轨迹进行比较，可以确定加工中的欠切区域和欠切削量.该方法不仅可以在数控加工中生成无干涉刀位轨迹，而且可以为后续补充加工提供编程数据，在复杂螺杆数控加工的自动编程系统中应用，稳定可靠，收敛性好，计算效率较高.     

基于虚拟加工的数控车削过程优化

为了优化车削加工过程,提高加工效率,提出基于虚拟加工技术预测实际切削参数,采用数控程序优化实现数控切削过程优化的方法.应用轮廓多边形的工件模型表示法,研究车削过程中瞬时切削深度和切削速度的获取算法,进一步利用优化算法和数控程序修正,实现数控车削过程的优化.实际切削实验和分析对比表明:加工时间显著缩短,充分利用了机床加工能力,优化后的切削过程得到了改善,提高了加工效率。     

磨料水射流微细雕刻技术的研究

根据磨料水射流加工的特点，建立了磨料水射流加工的神经网络模型。用训练好的神经网络模型来预测给定加工条件下的进给速度，并根据加工路径和机床的特性对进给速度进行修正，并编写数控代码。通过控制水射流的进给速度来间接控制其刻蚀深度，同时获得加工轨迹的圆滑过渡，从而实现磨料水射流的雕刻工艺。本文以不锈钢为原材料，以JJ-I数控水射流机床为实验平台，根据机床的特性手工编程，成功雕刻出微型摩托车图形。     

Heat regulating strategy in numerical control end milling for hard metal machining

The trend in die/mold manufacturing at present is towards the hard machining at high speed to replace the electron discharge machining. Failure forms of the A1TiN-coated micro-grain carbide endmill when used for the machining of/IS SKD61 (HRC 53), a widely used material in die/mold manufacturing, are investigated. The endmill shows a characteristic that tool life decreases greatly due to the chipping when overload occurs or the rapid increase of wear when over-heat accumulation in cutting edges. As a consequence of the investigation, a strategy to regulate heat generation in the end milling process is proposed. This is accomplished by controlling the cutting arc length, i.e. the length of each flute engaging workpiece in a cutting cycle. Case studies on the slot end milling and comer rounding are conducted. The results show that the proposed strategy suggests the optimal tool path as well as the optimal pitch between successive tool paths under the cutting time criterion.     

基于k-均值聚类算法的模具型腔曲面分片加工研究

为了提高复杂曲面的加工效率,解决编程人员凭经验分片导致加工特征遗漏和区域参数不合理的问题,提出了一种基于k-均值聚类的模具型腔曲面分片方法.首先,将型腔曲面根据曲面加工特点进行分类;然后,根据k-均值聚类分析原理,将型腔曲面上加工特性相似且相邻的点归集到一个加工区域内;进而,型腔曲面被分割成若干具有不同加工特性的曲面片;最后,针对每个曲面片的特性规划刀具路径实施分片加工,将接刀痕迹控制在曲面片的交接处,以达到提高效率及加工表面质量的目的.结果表明,此方法能明显减少加工轨迹的长度,提高加工的效率及质量.     

球头刀多轴铣削表面形貌建模仿真研究

基于铣削加工刀位轨迹,通过建立球头刀多轴铣削过程中切削刃上任意点相对工件运动的轨迹方程,求解铣削加工表面点形貌高度值.研究了进给方式、刀具倾斜方式、倾斜角度与主轴偏心等因素对加工表面形貌及粗糙度的影响.该算法的优点在于勿需对刀齿进行离散,也不需对工件进行三维网格划分,通用性好.仿真结果与实验及文献结果对比表明,算法对工件表面微观几何形貌和粗糙度的预测准确度高,对实际加工中合理选择加工参数具有指导意义.     

基于UG与VERICUT的装饰类石材样件加工

为验证一种异型石材加工中心卧式工作部分的加工性能,对复杂石材制件进行了真实加工.在对石材及金刚石刀具物理特性分析的基础上,应用UG软件创建模型并编制程序,制作了该加工中心专用的后置处理器.对生成的NC代码利用VERICUT软件进行模拟仿真,同时优化切削参数,分析表面质量.通过调整刀轴姿态及刀具路径,规避程序中存在的干涉、过切、碰撞等现象.实际加工验证了程序的可靠性,工艺参数合理,制件表面质量良好、轮廓精确,刀具磨损小,在克服数控系统存在弊端的情况下,获取了较高的加工效率.     

不同定义下的带角圆回转铣刀的优劣

回转铣恨是加工复杂曲面的重要工具,目前流行多种刃口曲线设计方法,因此比较其优劣具有工程价值,通过介绍不同定义下的螺旋角对应的带角圆的柱状回转铣刀在刃口曲线、二轴联动NC加工中的进给速度等问题的不同之处,指出了与经线成等角的定义下这种铣刀设计、NC加工及使用均具有明显优点。     

Development of practical-postprocessor for 5-axis machine tool with non-orthogonal rotary axes

In order to develop a practical postprocessor for 5-axis machine tool, the general equations of numerically controlled (NC) data for 5-axis configurations with non-orthogonal rotary axes were exactly expressed by the inverse kinematics, and a windows-based postprocessor written with Visual Basic was developed according to the proposed algorithm. The developed postprocessor is a general system suitable for all kinds of 5-axis machines with orthogonal and non-orthogonal rotary axes. Through implementation of the developed postprocessor and verification by a cutting simulation and machining experiment, the effectiveness of the proposed algorithm is confirmed. Compatibility is improved by allowing exchange of data formats such as rotational total center position (RTCP) controlled NC data, vector post NC data, and program object file (POF) cutter location (CL) data, and convenience is increased by adding the function of work-piece origin offset. Consequently, a practical post-processor for 5-axis machining is developed.