多横梁水切割加工过程协调与优化方法的研究

摘要

水射流切割因其加工没有热变形、切割速度快、对加工材料无要求、切割无污染,与其他切割方式相比具有明显的优势。近年来随着大型平面工件水切割需求的迅速增长,多横梁组合式机床已成为大型平面水切割的首选。然而,多横梁组合式水切割方案存在各横梁系统的加工任务重叠、相邻切割过程干涉等问题。此外,由于工件尺度大,加工过程中的能耗、效率和系统可靠性的提高都是值得关注的议题。
　　 首先,针对多横梁组合式水切割机床存在的加工任务重叠的问题,从切割工艺的角度出发,制定了加工任务分解的基本原则,在此基础上设计了大型工件任务分解软件。
　　 然后,对多横梁组合式水切割机床相邻切割过程的干涉问题做了分析,提出提出了解决干涉问题的一种静态协调方法,其主要思想是把位置干涉问题转化为时间干涉问题并通过时序调整予以消除；同时也提出了一种在线协调方法,并对其进行了Petri网建模与正确性分析。
　　 接着,对多横梁组合式水切割机床的加工过程进行了优化。依据节能、提高效率、加强可靠性等不同应用要求,分别以路程最短、加工时间最少和协调次数最小为指标,进行了单目标遗传算法优化求解加工序列,然后综合各指标进行了加工序列的多目标Pareto遗传优化。
　　 最后,设计与开发了多横梁组合式水切割机床优化、协调与仿真软件。并以一大型工件为例,进行了任务分解、静态协调处理与优化,生成最终加工代码,并进行了仿真。仿真结果表明,提出的方法与设计的软件已基本满足多横梁式水切割加工的协调和优化的需求。