基于matlab平台的车铣切削用量优化的研究

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1、科学·创新·振兴洁。随着科学技术的进步与发展，数控机床已经朝着高速、高精密、多功能、智能化、高可靠性及网络化和环保型方向进行发展。并不断地推出新的机型和概念化数控机床，以满足不同领域对切削加工的需求。参考文献[1]张伯霖，高速切削技术及应用，机械工业出版社，2002，9[2]陈长年，技术新发展与e制造，制造技术与机床，2003，1[3]徐盛林，从第20届JIMTOF着日本机床制造业，制造技术与机床，2001，4[4]从芝加哥国际机床展看世界机床发展趋势，中国机电日报，2002，12基于Matlab平台的车铣切削用量优化的研究金成哲王敏亮(沈阳理工大

2、学)摘要：本文针对最高生产率和最低生产成本的切削用量优化I"1题，对切削用量进行优化设计，并建立起相应的切削用量优化设计目标函数，在考虑了实际应用情况下，针对车铣加工建立约束书件方程，采用Matlab软件求解车铣切削用量优化问题。关键词：车铣Matlab软件切削用量忱化中图分类号：TGS01在优化理论和计算机技术迅速发展的今天，计算机在切削加工中的应用日益增多，我们可以利用计算机方便、迅速、有效地对切削用量进行优化设计，从而解决这一问题。本文利用Matlab软件的优化理论和方法，指导正交车铣时切削用量的最佳组合。1数学模型的建立1．1确定优化设计变

3、量一般来说，在典型的正交车铣加工中，车铣工艺参数有切削速度、轴向进给量、切削深度、工件转速、每齿进给量、刀具齿数、刀具和工件直径以及偏心量等。如果对每一个工艺参数进行优化是没有必要的，丽且，有些工艺参数之闻是相互关联的。因此，在工艺条件一定时(这里是指刀具、工件的直径，正交车铣偏心量，铣刀齿数等)，影响车铣加工效率、加工质量以及刀具磨损和耐用度等的切削用量主要是轴向进给量、切削速度、每齿进给量和切削深度，而铣刀的每齿进给量是由铣刀转速、工件转速和轴向进给量派生出来的。另外，切削深度经常是由被加工零件的余量决定，在优化设计过程中可以认为是常数。所以，

4、本文选取”，丘为优化设计变量，即：X=[口，fo]1。1，2建立目标函数1．2．1生产率目标函数单件平均生产时间包括三个部分：(1)平均实际切削时间t。(min)：178fa-n，(1．2)护㈨。一般；给进向轴为p叶程路削四铣车际实勾L中式科学·创新·振兴整理得Lk2万：(I．3)(2)换刀时间t。’(rain)：假定某道工序需要的机动时间为t。，而刀具耐用度为r，换刀一次所需时间为t。，则该工序所需总的换刀时间为tG’=tG帚(I．4)式中T按广义刀具耐用度泰勒公式：口=k·P·正其中：＆一常数；n，m一刀具耐用度指数。最后整理得，∥砘等州c志“

5、Lu音o(15)(3)辅助时间￡。(亦即非生产时间)(min／件)：它包括工件装卸时间、刀具进退刀时间以及操作者每件平均休息时间等。上述三者之和，生产率目标函数为：‘。=f。+fc’+‘。=＆；(￡1+‘G砖·口一÷·扣宁)+￡。(1。6)式中k。=兰7l”故最高生产率单目标函数为：^(X)=￡。jm讯12．2单件生产成本的目标函数每道切削工序单件平均加工成本包括两个方面：一是工时费，二是刀具费。假定该工序单位时间的费用率为M，所用刀具平均费用为C。，则工时费应为胁。，刀具费应为等·C：，于是可得C：l。+l。c。／T：Mk；皈1+￡c砖V-皇∥)

6、+Mr。+c。女；≈÷∞皇尸4(1．7)故最低生产成本单目标函数为：^(x)=Cjmin至此，经对公式(1．6)、(1．7)整理，得两单目标函数分别为工(x)=；=§；皈1+#G砖·#斧)+￡。(1．8)五(互)：C：Mk。(‘1+#。＆÷”走∥)+胁。+C,k。々屯一i尸(1．9)1．3约束条件本文根据具体的实际正交车铣加工条件，选择了以下几个方面作为约束条件。(1)刀具耐用度该项约束条件可用数学不等式表达为上等≤r(1．10)10m、‘、k了j(2)加工表面粗糙度由正交车铣已加工表面理论粗糙度公式[11得，该项约束条件可表达为：179科学·创新

7、·振兴愀。=丽D·[高一p式中，A：～IZ，(3)铣刀的每齿进给量铣刀的每齿进给量的大小将影响车铣刀片磨损强度，给量加以约束，该项约束条件可表达为：譬≤瓦J；(1．11)f112、直接影响到刀具使用寿命。因此，需要对每齿进f1．13、(4)最大、最小切削用量对于具体的NI_T_序来说，往往由于机床调速能力和工艺余量的限制，而对切削用量的选取产生下列约束条件㈨：芝巍)∽∽厶乱气kJ至此，即可建立最高生产率和最低生产成本的目标优化数学模型为：mi颤(盖)：一[^；(f1+如k’÷．Ⅳ÷．／了)+z。]。i蛎(x)：臌，圻1+f。砖”。皇芦)+Mr。+e

8、§。茹”一专∥s．t．告≤兀k¨“。c丽D’(孤1一卜z孚≤兀胛”％。≤∥≤％。五。。≤五≤庙m“2优化目标函数的求解科学