高速铣削加工中的螺旋刀具轨迹生成及铣削用量优化研究

论文摘要

高速铣削是数控切削加工的发展方向,具有传统数控加工不可比拟的优势。随着高速铣削加工的广泛应用,对高速铣削加工技术的研究越来越重要。我国研究高速铣削技术起步较晚,与国外相比,仍有很大差距。本文结合企业的实际需求,对高速铣削加工的螺旋刀具轨迹生成算法及铣削参数优化进行了研究。主要研究内容如下:研究了高速铣削加工螺旋刀具轨迹生成算法。通过研究三角网格模型文件、数据结构及基于三角网格模型的数控编程技术,提出了基于三角网格模型的高速铣削螺旋刀具轨迹生成算法,对该算法生成的刀具轨迹进行了加工仿真和实例验证。研究了应用数控加工仿真软件VERICUT进行加工参数优化的问题。分析了该软件的优化变量、优化目标及优化方法,探讨了如何充分利用加工仿真技术达到优化加工程序、提高加工效率的途径。研究了基于遗传算法的高速铣削用量优化技术。建立了铣削用量优化数学模型,提出了基于遗传算法的高速铣削用量多目标优化算法,对优化后的数控程序进行了仿真验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高速切削
• 1.2.1 定义和优越性
• 1.2.2 研究体系
• 1.2.3 研究现状
• 1.2.4 发展与展望
• 1.3 刀具轨迹规划方法
• 1.4 选题背景
• 1.5 论文内容
• 第二章 基于三角网格模型的高速铣削螺旋刀具轨迹生成
• 2.1 引言
• 2.2 三角网格模型
• 2.2.1 STL 文件
• 2.2.2 STL 的数据结构
• 2.3 基于STL 的高速铣削加工刀具轨迹研究现状
• 2.4 高速铣削螺旋刀具轨迹生成算法
• 2.4.1 三角网格参数化
• 2.4.2 平面圆形参数域螺旋线规划
• 2.4.3 曲面螺旋刀触点轨迹生成
• 2.4.4 曲面螺旋刀位点轨迹生成
• 2.4.5 算法优点
• 2.5 刀具轨迹验证
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于VERICUT 的高速铣削加工仿真优化
• 3.1 引言
• 3.2 数控加工仿真
• 3.3 铣削加工参数优化
• 3.3.1 铣削加工的主要参数
• 3.3.2 数控铣削加工参数优化研究
• 3.4 数控机床加工仿真系统软件VERICUT
• 3.4.1 VERICUT 的功能模块
• 3.4.2 VERICUT 的优化操作
• 3.4.3 VERICUT 的高速加工
• 3.5 VERICUT 仿真优化实例
• 3.5.1 仿真对象
• 3.5.2 建模过程
• 3.5.3 仿真优化过程
• 3.5.4 仿真优化结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于遗传算法的高速铣削用量多目标优化
• 4.1 引言
• 4.2 铣削用量优化的数学模型
• 4.2.1 设计变量
• 4.2.2 目标函数
• 4.2.3 约束条件
• 4.2.4 综合加工参数优化模型
• 4.3 基于遗传算法的铣削用量多目标函数优化建模
• 4.3.1 遗传算法
• 4.3.2 优化步骤
• 4.3.3 优化策略
• 4.4 优化验证实例
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文