型腔銑削在3C產(chǎn)品加工和模具加工等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。并且加工效率,加工質(zhì)量,加工成本等一直都是數(shù)控加工領(lǐng)域中備受關(guān)注的研究熱點(diǎn),在粗加工過程中,加工效率和加工成本被格外重視。目前國內(nèi)外學(xué)者也提出了各種提升效率的方法,主要分為基于材料去除率模型的進(jìn)給速度優(yōu)化和基于切削力模型的進(jìn)給速度優(yōu)化。但是材料去除率模型是幾何模型,不能完全反應(yīng)物理層面上的問題,可能使得對進(jìn)給速度的優(yōu)化不夠恰當(dāng);切削力模型雖然比較準(zhǔn)確,但是建立模型時(shí)需要用到測力儀等昂貴的設(shè)備,成本太大,也難以應(yīng)用到實(shí)際加工中。本文針對上述問題,開展了對基于歷史數(shù)據(jù)的主軸功率仿真技術(shù)及進(jìn)給速度優(yōu)化方法的研究工作。首先,本文通過研究切削力與工藝參數(shù)之間的關(guān)系和切削力與主軸功率之間的關(guān)系,建立了主軸功率計(jì)算的理論模型。通過正交試驗(yàn)和多元線性回歸方法求得了主軸功率計(jì)算模型中的待定系數(shù)。通過設(shè)計(jì)零件,進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)通過公式計(jì)算的功率與實(shí)際采集功率之間的誤差基本在10%以內(nèi),驗(yàn)證了在特定條件下主軸功率計(jì)算模型的準(zhǔn)確性和可行性。其次,定義了本文中歷史數(shù)據(jù)的概念。確定了型腔銑削粗加工過程中優(yōu)化目標(biāo)和約束條件�；谏鲜鲋鬏S功率計(jì)算的理論模型,研究了基于歷史數(shù)據(jù)的主軸功率仿真技術(shù)。隨后根據(jù)該主軸功率仿真技術(shù),設(shè)計(jì)了一套進(jìn)給速度優(yōu)化方案。通過實(shí)際加工,對比優(yōu)化前后兩次實(shí)驗(yàn),效率提升了29.5%,功率波動性降低了16.61%,驗(yàn)證了該功率仿真技術(shù)和進(jìn)給速度優(yōu)化方案的可行性及有效性。本文根據(jù)上述優(yōu)化方案的要點(diǎn),基于C#編程語言開發(fā)了基于主軸功率分析的進(jìn)給速度優(yōu)化工具軟件。該軟件提供了交互式的可視化界面輔助用戶進(jìn)行進(jìn)給速度的優(yōu)化。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG54
【部分圖文】：

圖 2-1 切削動力學(xué)模型上的軸向力 dFa，徑向力 dFr和切向力 dFt可以表達(dá)為a aA aCr rA rCt tA tCdF K h dz K dzdF K h dz K dzdF K h dz K dz KtA分別為切向力系數(shù)，徑向力系數(shù)和軸向力系數(shù)；系數(shù)，徑向刃口力系數(shù)和軸向刃口力系數(shù)；dz 為銑=fzsinφj,l為瞬時(shí)切削厚度，其單位是 mm；fz為每齒模型中參數(shù)的具體形式如表 1 所示，該表引自文獻(xiàn)[表 1 切削力模型分類削力模型

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文cos( )cos( )2cos( )2efa R R wtv tR RSSR RS 末末（2-11）式中：ae為銑削寬度，其單位是 mm；R 為刀具半徑，其單位是 mm；S 為刀具當(dāng)前行程，其單位是 mm；S末為刀具剛切完標(biāo)定曲線時(shí)，刀具的行程，其單位是 mm。（1）切削寬度連續(xù)變化加工實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由VDL-600A立式加工中心，實(shí)驗(yàn)刀具為SGO直徑12mm的三刃立銑刀，實(shí)驗(yàn)工件的材料為鋁合金 7075。如圖 2-7 所示。

3-1 基于歷史數(shù)據(jù)的進(jìn)給速度優(yōu)化模型圖工藝參數(shù)優(yōu)化目標(biāo)及工藝優(yōu)化約束條件 工藝優(yōu)化目標(biāo)工藝人員在進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化時(shí)會著重考慮加工效率，零件加工質(zhì)量和刀具重要參考因素。提升加工效率必然會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是在提升效率會導(dǎo)致零件加工質(zhì)量和刀具壽命一定程度上的下降。因此，工藝人員在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮零件加工效率，加工質(zhì)量和刀具壽命三個(gè)工藝優(yōu)化目標(biāo)而本文主要的研究對象是型腔銑削過程中的粗加工，在粗加工中最關(guān)注的問加工效率，而對零件的加工質(zhì)量并沒有太大的要求[5]。因此在進(jìn)行工藝優(yōu)化標(biāo)是通過工藝參數(shù)優(yōu)化提升加工效率。其次是刀具壽命，通過對加工過程中數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得加工時(shí)的主軸功率波動性降低，對刀具起到保護(hù)作用。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2830916