基于加工能耗最小的相贯线割炬角优化算法研究.pdf

《基于加工能耗最小的相贯线割炬角优化算法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1期(总第182期)机械工程与自动化No．12014年02月MECHANICALENGINEERING＆AUT()MATI()NFeb．文章编号：1672—6413(2014)01—0119—02基于加工能耗最小的相贯线割炬角优化算法研究谭肖(湘潭大学信息工程学院。湖南湘潭41l105)摘要：在相贯线加工中，要求不断地降低生产成本并提高加工精度，故对相贯线切割中刀具的进给速度、力矩等与加工能耗相关的参数要求也越来越精确。首先对加工中的刀具碰撞回避条件、轨迹加工精度条件、轨迹加工限制条件等进行数学模型的建立；在此基础上建立整个相贯线加工中的能耗目标函数；运用加工能耗最小方法对相贯线割炬角进行

2、优化计算，以减少加工成本，提高加工效率。关键词：相贯线；加工能耗；割炬角；优化算法中图分类号：TP391．7文献标识码：AO弓l言线方向分别为y轴方向、Z轴方向。以割炬角为参相贯线切割广泛应用于桥梁、建筑、钢结构等产数，相贯线上M点可表示为：业，但其加工精度还有很大的进步空间。通过对相贯PM(Og)一(Rco~O．，Rsin0g，-R~cos20g)．(1)线切割建立数学模型并优化、对加工设备不断提升和加工过程中应满足以下条件：更新换代以及数控加工的引入，使得相贯线加工的精(1)刀具碰撞回避条件：度有了很大的进步，从原来的粗糙型手工加工发展到L>aR．(2)现在的较精密型数控加工L1]。其中

3、：为实际加工中刀具尺寸的安全系数，口>1。在实际加工中，割炬角角度的不同导致刀具与加(2)相贯线轨迹加工精度条件。设起始加工的割工平面的接触角度、面积以及加工力矩不同，相应地在炬角为01，结束加工割炬角为，将两点之间的加工区加工切割时刀具的阻力不同，对割炬角进行优化，可以段分割为0-_{，02，，⋯，。}，得到个离散加工刀减小刀具阻力、降低能量消耗，具有一定的工程意义和具刀心点PM()。设加工中连续两点的角度误差价值[3'4]。目前针对割炬角计算算法的研究已经较为△一Om一，则区间连续加工点精度条件为：深入，对割炬角的具体计算取得了一定的成果，并运用ll()一P()Il≤e(△)．(3)到了

4、实际中[5]，但就能量消耗这一方面却涉猎不多，其中：∈厂，为加工系统中的一组轴运动映射函数。缺乏对割炬角的优化算法，生产成本没有得到有效的式(3)表明：位于两加工点间的刀具空间变量所相应的控制。为此，本文提出了一种基于加工能耗最小的割空间坐标与实际加工中位置距离误差不大于￡(△)。炬角优化算法。该算法通过建立加工切割中包括加工(3)轨迹加工限制。设加工起始割炬角运动刀具碰撞回避条件、轨迹加工精度条件、轨迹加工限制到结束割炬角的总耗时为T，加工点区间运行时间等加工轨迹限定条件数学模型，确定能量消耗目标函n-1为At有一zlt，。刀具与夹具接触点以及加工数，通过计算得到能耗最小的割炬角角度。，月

5、l1加工轨迹限定条件点上的速度与力矩限定条件为：相贯线加工示意图如图1所示，令(g一1，2，fll≤ll3，⋯，)为加工刀具在相贯线上某点对应的割炬角，L【ll≤ll为加工刀具的长度，两圆管的半径分别为R和R，轴其中：为刀具在加工点区间的进给速度；为收稿日期；2013—05-20}修回日期：2013—08—20作者简介，谭肖(1988一)，男，湖南溆浦人．在渎硕士研究生．研究方向：数控技术。2014年第1期机械工程与自动化·123·化。计算实例表明该方法可以精确、快速生成刀具轨[2]BlackmoreD．LeuMC．WangLP．Thesweep-envelopedifferentialeq

6、uationalgorithmanditsapplicationtoNC迹，实现圆弧过渡区域的高效加工。machiningverification[J]．Computer-AidedDesign．1997，29(9)：629—637．[33HatnaA．GrieveRJ，BroomheadP．AutomaticCNCmillingofpockets：geometricandtechnologicalissues-[J]．ComputerIntegratedManufacturingSystems，1998．1l(4)：309—330．(a)环形刀侧铣加工刀轨(b)球头刀加工刀轨图6加工圆弧过

7、渡曲面刀轨[4]李志兵．陈志同．基于环面刀具的叶片过渡区域宽行加工参考文献：技术[J]．航空学报，201l，25(9)：1722—1731．[1]TsaiMD，TakataS，LnuiM．eta1．Operationplanning[5]黄魏．叶片圆弧过渡曲面宽行加工技术研究[D]．北京：北basedoncuttingprocessmodels[J]．AnnalsoftheCIRt’，京航空航天大学．2010