基于重型機(jī)床大型零件銑削加工性能及參數(shù)優(yōu)化的研究.pdf

1、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)中,合理的切削參數(shù)選擇對于產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及設(shè)備利用率等有著很大的影響。傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和查閱手冊獲取的切削參數(shù)進(jìn)行的生產(chǎn)加工效率低下,加工成本偏高。因此,在基于材料切削加工性能的基礎(chǔ)上引入先進(jìn)的智能優(yōu)化算法獲取優(yōu)化工藝參數(shù)對于企業(yè)的生產(chǎn)加工有著重要的指導(dǎo)意義。本文以重型機(jī)床的大型零部件的精銑削加工過程為研究對象,分別采用涂層硬質(zhì)合金刀具GC3220和GC1010對重型機(jī)床大型零件常用材料灰鑄鐵和表面淬火

2、鑄鐵進(jìn)行干式精銑削加工,綜合不同切削參數(shù)下的切削力、已加工表面粗糙度、刀具磨損狀況等方面研究采用較小背吃刀量、較大切削速度和進(jìn)給量的輕快切削方式下材料的銑削加工性能和刀具磨損機(jī)理,分析各切削參數(shù)對切削力、表面粗糙度及刀具磨損量的影響規(guī)律并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型；根據(jù)最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和實(shí)際的切削加工狀況建立銑削加工參數(shù)優(yōu)化的模型,并通過遺傳算法對指定目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,比較優(yōu)化的切削參數(shù)與實(shí)際生產(chǎn)加工參數(shù)進(jìn)行的單個(gè)工序的生產(chǎn)成本、加工效率以及表面

3、質(zhì)量,對實(shí)際的生產(chǎn)加工提出工藝改進(jìn)方案,從而為企業(yè)的生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。研究結(jié)果表明：
　　 ⑴在普通切削加工方式下,涂層硬質(zhì)合金刀具GC3220以較小背吃刀量干式精銑削HT300的銑削速度應(yīng)不高于475m/min,每齒進(jìn)給量不高于0.54mm/z。切削速度的增大會使得加工表面粗糙度降低,但同時(shí)會引起切削力增大,刀具磨損加劇；每齒進(jìn)給量的增大對切削力的影響幅度較小,但其增大引起表面粗糙度的不斷增大,刀具到達(dá)特定磨損量時(shí)的切削時(shí)間減

4、少,而總切削面積卻不斷增大；刀具磨損主要以粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損和涂層剝落為主,且切削速度越大,磨損越快。
　　 ⑵涂層硬質(zhì)合金刀具GC1010干式精銑削表面淬火鑄鐵材料時(shí),切削速度應(yīng)不高于110m/min,每齒進(jìn)給量不高于0.26mm/z。切削速度對切削力和表面粗糙度的影響最為顯著,且在切削速度大于90m/min時(shí)精銑削加工基本上能獲取小于0.8μ m的表面粗糙度,滿足零件表面的精加工要求。
　　 ⑶結(jié)合最優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和遺

5、傳算法原理,以及MATLAB中遺傳算法用以解決非線性約束的多目標(biāo)問題求解的方法,針對實(shí)際生產(chǎn)需求描述了切削參數(shù)優(yōu)化中常見的優(yōu)化目標(biāo)問題和約束條件,并通過遺傳算法對選定的約束條件下的特定目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化求解,結(jié)果表明,遺傳算法能夠快速有效的解決此類復(fù)雜的非線性函數(shù)的尋優(yōu)問題。
　　 ⑷在上述研究的基礎(chǔ)上,針對華鼎重型機(jī)床廠目前的生產(chǎn)狀況,對常見箱體類零件的特定平面的精銑削加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化的結(jié)果表明,在限定的刀具壽命前提下,以最大