【摘要】：金屬車削加工是機(jī)械制造中重要的加工工藝,切削速度、進(jìn)給速率、切削深度等切削參數(shù)都必須在切削操作時決定和選擇。為了合理地優(yōu)化切削參數(shù),綜合考慮加工能耗、加工效率和加工質(zhì)量,提出了面向低能耗和高表面質(zhì)量的數(shù)控車削參數(shù)優(yōu)化方法。切削參數(shù)的選擇,直接關(guān)系到切削工況,影響機(jī)床電能利用情況。為了測量數(shù)控機(jī)床的功率,采用WB9128-1三相功率傳感器,建立了數(shù)控機(jī)床的功率監(jiān)測系統(tǒng)。利用功率監(jiān)測系統(tǒng),在CAK3665ni數(shù)控車床上對45鋼進(jìn)行了干式車削加工功耗測試實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,切削速度、進(jìn)給速度和切削深度對數(shù)控車床功率都有顯著的影響。盡管增大車削參數(shù)會提高車床電能消耗速率,但由于材料去除率增大、加工時間縮短,增大車削用量仍會減小總電能消耗。為了量化分析數(shù)控車床的電能消耗速率,從電能去向方面分析,分別建立了固有功率、主傳動系統(tǒng)功率、進(jìn)給系統(tǒng)功率和負(fù)載功率的數(shù)學(xué)模型,有效預(yù)測了數(shù)控車床的功率。不同的切削參數(shù)也會改變切削表面的微觀形貌,影響工件的表面質(zhì)量。為了合理地評價不同的表面質(zhì)量,借鑒田口法中產(chǎn)品質(zhì)量的損失函數(shù)公式,評價了工件的表面質(zhì)量。使用MitutoyoSV-3100表面粗糙度儀測量了車削表面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提高切削速度會提高工件表面質(zhì)量,提高進(jìn)給量會降低表面質(zhì)量。為了合理優(yōu)化數(shù)控車削參數(shù),考慮各因素的交互影響,建立了表面粗糙度的數(shù)學(xué)模型。綜合考慮數(shù)控車床加工過程中的能耗和工件表面質(zhì)量,以切削比能低和表面粗糙度小為目標(biāo),建立了優(yōu)化數(shù)控車削參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。NSGA-Ⅱ多目標(biāo)遺傳算法魯棒性高且優(yōu)化性能好,利用該優(yōu)化方法,對數(shù)控車削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。車削參數(shù)優(yōu)化結(jié)果中,進(jìn)給量在小于0.1mm/r時,電能消耗量會快速增大;切削深度大于0.4mm時,表面質(zhì)量會迅速變差。采用線性加權(quán)和法,對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了進(jìn)一步評估,從而指導(dǎo)切削參數(shù)選擇。經(jīng)過評價后最終選取的車削參數(shù)為:車削速度243m/min,進(jìn)給量0.09mm/r,車削深度0.45mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用優(yōu)化后的車削參數(shù)進(jìn)行加工,與經(jīng)驗(yàn)選取切削參數(shù)加工相比,切削比能從9.91J/mm3降低至7.33J/mm3,輪廓的算數(shù)平均偏差從1.19μm減小至0.88μm�；诙嗄繕�(biāo)遺傳算法的低能耗和高表面質(zhì)量的切削參數(shù)優(yōu)化方法,可以有效地優(yōu)化切削參數(shù),為切削方案的選擇提供借鑒。
【圖文】：

數(shù)控車床加工過程的功率可直接反映車床的能耗變化，進(jìn)而分析的電能去向，得到車削參數(shù)與電能消耗之間的關(guān)系。因此，測量化規(guī)律，獲得切削過程中的機(jī)床能耗數(shù)據(jù)，是能耗研宄的首要步了分析機(jī)床切削加工過程的功率，針對沈陽機(jī)床廠生產(chǎn)的ＣＡＫ３６，建立了數(shù)控加工能耗監(jiān)測系統(tǒng)，為數(shù)控車削加工過程能耗建技術(shù)支撐。逡逑功率檢測系統(tǒng)的組成及原理逡逑建的功率監(jiān)測系統(tǒng)由ＷＢ９１２８－１三相功率傳感器、ＷＢＷＹ－Ｓ１（輔助電源）、信號轉(zhuǎn)換器和上位機(jī)組成。監(jiān)測系統(tǒng)中選用的ＷＢ９１傳感器具有高速數(shù)據(jù)同步采集和數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)，在信號采壓，，同時穿心接入交流電流，可將三相四線電路的功率等信息總線輸出。ＷＢ９１２８－１三相功率傳感器及其他組成部件的連接示意示。逡逑ＷＢ９１２８－１逡逑

Ｎ邋邐邐邋２、４腳逡逑圖２－１邋ＷＢ９１２８－１功率傳感器的三相四線接圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｗｉｒｉｎｇ邋ｄｉａｇｒａｍｓ邋ｏｆ邋ＷＢ９１２８－１邋ｓｅｎｓｏｒ逡逑一邋７邋—逡逑
【學(xué)位授予單位】：延邊大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG519.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2710966