高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化

论文摘要

当今社会中,复杂曲面在机械产品中应用广泛,在对其进行加工时,数控铣床切削参数的合理选择关系到铣床加工系统的加工生产率、生产成本以及产品的加工质量,是现代制造技术中一个迫切需要解决的重要课题。通过建立铣床切削参数优化模型,采用一定的优化算法进行参数寻优,得到切削参数的最优解,是合理选择切削参数的一种有效的方法。研究切削参数和加工策略的优化问题时,在数控铣削加工参数选择方面,绝大多数数控技术人员通常是根据自己的经验来确定,导致选择的铣削参数过于保守,铣床加工效率低,从而难于充分发挥数控铣床特别是高速数控铣床所具有的优势；如果选择的切削参数过高或搭配不合理时,往往又容易导致切削过程中产生颤震,导致工件尺寸超差、表面质量差,严重的还会造成刀具甚至主轴的损坏。因此,对数控铣削加工参数进行优化是提高生产效率、降低生产成本的重要手段之一。本文建立数控铣削加工参数优化的数学模型,通过对铣削过程中的主要影响因素进行分析,得到优化函数和相应的约束函数。通过MATLAB软件对参数进行约束性优化。得到理论优化结果。然后使用Mastercam软件,对计算出的将理论优化结构在该软件中模拟加工,因为,该软件可以实现自动编程。其自动编程过程是在三维绘图软件的控制下,以人—机对话的形式,在图形终端上绘制出加工零件及其毛坯,选择相应的机床和制定加工工艺,可以在计算机上显示刀具加工轨迹,然后由机床的后处理器自动生成NC代码。编程人员可以对此模式过程进行实时观察,及时地发现不合理的地方和错误的参数,并对其进行修改,因此,最后生成的NC代码是符合实际的。尤其对于三维的复杂曲面零件,只要对NC代码作适当的修改,就能产生新的NC代码,因此,Mastercam具有相当大的柔性,这样它为提高生产率、缩短新产品研制周期、保证产品产量、降低成本提供有力条件。最后将OMAT自适应控制中的优铣控制器与数控铣床连接,可以监测实际的铣削条件,并对每一步走刀的情况自动地调节到最合适的数值,即对前面得到的优化参数进一步的优化。由于优铣控制器的自动报警功能,最终避免了加工时铣削参数的不合理,刀具的破坏,加工效率的降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 切削参数地选择对数控铣削加工的影响
• 1.2 铣削加工工艺参数优化的意义
• 1.3 铣削加工工艺参数优化的国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究动态
• 1.3.2 国外研究动态
• 1.4 铣削参数选择存在的问题
• 1.5 课题内容和主要工作
• 1.6 本章小结
• 第2章 数控铣削加工工艺参数优化方法的研究
• 2.1 优化方法介绍
• 2.2 数控铣削加工切削参数
• 2.3 铣削加工切削参数优化的研究
• 2.3.1 优化设计变量
• 2.3.2 优化目标函数
• 2.3.3 铣削加工切削参数约束条件
• 2.4 最优化数学模型
• 2.5 铣削参数优化算法
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于Mastercam的数控铣削加工优化切削参数
• 3.1 Mastercam软件介绍
• 3.1.1 Mastercam软件系统的曲面多轴加工方法
• 3.1.2 Mastercam软件系统的CAD/CAM数控编程加工流程
• 3.1.3 图形交互自动编程
• 3.2 Mastercam的几何造型功能
• 3.3 Mastercam的数控加工功能
• 3.3.1 铣削加工
• 3.3.2 Mastercam的工作流程
• 3.3.3 Mastercam9.0自动编程的数据流程
• 3.3.4 Mastercam9.0自动编程的特点
• 3.4 Mastercam的后置处理及NC代码生成
• 3.4.1 后置处理原理
• 3.4.2 Mastercam软件后置处理数控程序的修改
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于Mastercam复杂曲面实际加工验证
• 4.1 复杂曲面数控加工工艺流程
• 4.2 利用Mastercam软件的绘制如图4.2所示的图形
• 4.3 确定切削参数、选取刀具
• 4.4 数控加工仿真
• 4.5 后置处理
• 4.6 传输
• 4.7 本章小结
• 第5章 数控铣床与优铣控制器OptiMil-XL相连接
• 5.1 优铣控制器OptiMil-XL概述
• 5.2 优铣控制器功能说明
• 5.2.1 刀具损坏保护
• 5.2.2 主轴驱动保护
• 5.2.3 刀具磨损的监测
• 5.2.4 刀具的损坏检测
• 5.2.5 刀具过载检测
• 5.2.6 刀具寿命的延长
• 5.2.7 切削功率的监测
• 5.2.8 刀具性能统计数据
• 5.2.9 冷却液监测
• 5.3 操作
• 5.4 应用
• 5.4.1 优控器与数控机床的连接
• 5.4.2 控制器的设置与调整
• 5.5 本章小结
• 第6章 加工实例
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录