数控车铣加工干涉检测及工艺参数优化研究

【摘要】： 车铣复合数控机床加工能力强、精度高、效率高,将被越来越广泛地应用于机械加工行业。然而,目前其利用率却很不理想,潜力并没有得到发挥,很多企业不是把它当作单一的数控车床使用就是把它当作单一的数控铣床使用,车铣复合加工这一功能并没有为生产实践带来巨大的效益。究其原因是车铣复合加工工艺复杂,获取正确的加工程序十分困难,加工过程中极易发生碰撞干涉等事故,造成机床损坏、工件报废,甚至威胁到操作工人的人生安全。面对高成本购买的车铣复合数控机床,发生任何事故都是不值得的,所以,在实际加工中,人们往往选择保守的加工方式,致使其利用效率低下。 要提高车铣复合数控机床的利用效率,关键是要提供正确、高质量的数控加工程序,特别对于车铣复合加工、多刀架同步动作的情况。因此,正式加工前对数控程序进行仿真加工成了检验程序正确与否的最佳手段,通过仿真加工,修改错误的程序段,为生产实践提供正确的加工程序。但要真正发挥车铣复合数控机床的潜力,提供正确的数控加工程序还远远不够,必须要在保证数控程序正确的基础上达到优化。 数控程序的优化主要是选择最佳的切削参数。目前,切削加工参数的选择大部分都是依据相关的切削加工手册、个人经验、切削加工实验总结,很少把切削加工参数的选择当成优化模型的最优解来求取。 面对开发车铣复合数控仿真加工及优化系统的重要意义,和目前车铣复合数控仿真加工及优化系统少,开发难度大的现实。本论文对开发过程中的关键技术进行了研究,包括虚拟机床模型的建立、碰撞干涉检测和切削参数优化。 通过在虚拟机床模型上进行碰撞干涉检测,就可以提供正确的数控加工程序。为了在正确的基础上使数控加工程序达到优化,本论文将整个切削加工过程看成一个优化模型,建立了综合加工时间和加工成本的目标优化函数。在整个加工过程中,追求目标优化函数达到极小值,来求解整个过程中一系列最佳的切削速度值与进给量值。