高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化

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，以人一机对话的形式，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。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

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 Masteream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

本章小结

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