CN103500251A - 数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法 - Google Patents
数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103500251A CN103500251A CN201310446224.0A CN201310446224A CN103500251A CN 103500251 A CN103500251 A CN 103500251A CN 201310446224 A CN201310446224 A CN 201310446224A CN 103500251 A CN103500251 A CN 103500251A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- milling
- cutting
- speed
- constraint
- feed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明涉及数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,所述方法包括如下步骤:1)确定模型优化变量步骤;2)确定模型目标函数步骤;3)确立模型中约束条件步骤;4)使用遗传算法确定切削用量;5)加工刀具步骤。本发明优化了数控铣削中刀具切削用量的加工方法,使得刀具切削用量更加精确,从而提高生产效率,降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,属于机械加工领域。
背景技术
随着制造业数控制造技术的快速发展,生产自动化水平不断提高,面对数量庞大的生产、配套和管理信息,如何有效管理品种多样、规格各异的刀具,已成为企业面临的新课题。刀具管理水平是衡量数控车间综合集成制造能力的重要标志之一。借助计算机辅助刀具管理,对刀具的合理配置、有效使用、生产效率的提高及成本的降低都非常重要。机床切削用量的合理选择影响到生产率、生产成本和加工质量,在机械工程领域是一个十分重要的研究课题。建立切削用量数学模型,并采用一定的算法进行优化求解,是合理选择切削用量的一种有效方法。
发明内容
本发明涉及数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,所述方法包括如下步骤:1)确定模型优化变量步骤;2)确定模型目标函数步骤;3)确立模型中约束条件步骤;4)使用遗传算法确定切削用量;5)加工刀具步骤。本发明优化了数控铣削中刀具切削用量的加工方法,使得刀具切削用量更加精确,从而提高生产效率,降低了生产成本。
附图说明
通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例,本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚,在附图中:
图1为本发明的数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法的切削用量优化流程图;
图2为本发明的数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法的遗传算法流程图。
具体实施方式
在下文中,现在将参照附图更充分地描述本发明,在附图中示出了各种实施例。然而,本发明可以以许多不同的形式来实施,且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反,提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的,并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
在下文中,将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
参考附图1,本发明涉及数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,所述方法包括如下步骤:1)确定模型优化变量步骤;2)确定模型目标函数步骤;3)确立模型中约束条件步骤;4)使用遗传算法确定切削用量;5)加工刀具步骤。本发明优化了数控铣削中刀具切削用量的加工方法,使得刀具切削用量更加精确,从而提高生产效率,降低了生产成本。
所述确定模型优化变量步骤具体包括:本模型选取的优化变量为每齿进给量fz、铣削速度vc,输出时优化的切削用量换算成主轴转速N、进给速度vf。
所述确定模型目标函数步骤包括:本模型的优化目标为:
最大生产率目标函数为
一次走刀立铣的最低加工成本,不含毛坯费用,目标函数为:
式中:
ti-平均单位零件的加工时间(min)
tl-装卸及其它辅助时间
tc-铣削时间
tr-换刀时间
tac-有效切削时间
T-刀具寿命
Ct-单件平均成本,不含工件材料费用
tr′=tr+y/x
X-单位时间劳动力与管理费用
Y—刀具成本
其中,铣削时间Ct,包括刀具从起始位置开始进刀到回到起始位置的全过程,包括进刀时间、铣削时间、退刀时间。
所述确立模型中约束条件步骤包括确立如下约束:
1)机床约束
a、主轴转速范围约束:铣削速度换算为转速后,不能小于主轴最低转速,也不能大于主轴最高转速;
b、主轴进给率范围约束:每齿进给量和铣削速度换算为铣削进给速度后,即不能小于机床最小铣削进给速度,也不能大于机床最大铣削进给速度;
c、主轴进给力约束:铣削扭矩不能超过主轴最大扭矩;
d、合理的刀具寿命:加工时的刀具寿命不能超出切削手册或其他资料推荐的范围;
e、机床有效功率约束:铣削功率不能大于机床的有效功率;
2)刀具夹具约束
加工时每齿进给量不得大于手册推荐的最大值。
3)毛坯约束
每齿进给量不得小于手册推荐的最小值。
如图2所示,所述使用遗传算法确定切削用量包括:
首先,产生初始种群;接着计算个体的适应度;然后看该适应度是否满足优化原则,如果是,则列为最佳个体,如果不是则进入下一步;选择适应度高的个体;对上述适应度高的个体进行交叉操作;对交叉操作结果进行变异操作;如果得到的变异结果不满意,重新返回计算适应度步骤。
所述加工步骤包括:铣削加工,然后进行测量与检测。
以上所述仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,其特征在于:
所述方法包括如下步骤:
1)确定模型优化变量步骤;
2)确定模型目标函数步骤;
3)确立模型中约束条件步骤;
4)使用遗传算法确定切削用量;
5)加工刀具步骤。
2.如权利要求1所述的数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,其特征在于:
所述确定模型优化变量步骤具体包括:本模型选取的优化变量为每齿进给量fz、铣削速度vc,输出时优化的切削用量换算成主轴转速N、进给速度vf。
3.如权利要求2所述的数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,其特征在于:
所述确定模型目标函数步骤包括:本模型的优化目标为:
最大生产率目标函数为
一次走刀立铣的最低加工成本,不含毛坯费用,目标函数为:
式中:
ti-平均单位零件的加工时间(min)
tl-装卸及其它辅助时间
tc-铣削时间
tr-换刀时间
tac-有效切削时间
T-刀具寿命
Ct-单件平均成本,不含工件材料费用
tr′=tr+y/x
X-单位时间劳动力与管理费用
Y—刀具成本
其中,铣削时间Ct,包括刀具从起始位置开始进刀到回到起始位置的全过程,包括进刀时间、铣削时间、退刀时间。
4.如权利要求3所述的数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,其特征在于:
所述确立模型中约束条件步骤包括确立如下约束:
1)机床约束
a、主轴转速范围约束:铣削速度换算为转速后,不能小于主轴最低转速,也不能大于主轴最高转速;
b、主轴进给率范围约束:每齿进给量和铣削速度换算为铣削进给速度后,即不能小于机床最小铣削进给速度,也不能大于机床最大铣削进给速度;
c、主轴进给力约束:铣削扭矩不能超过主轴最大扭矩;
d、合理的刀具寿命:加工时的刀具寿命不能超出切削手册或其他资料推荐的范围;
e、机床有效功率约束:铣削功率不能大于机床的有效功率;
2)刀具夹具约束
加工时每齿进给量不得大于手册推荐的最大值。
3)毛坯约束
每齿进给量不得小于手册推荐的最小值。
5.如权利要求4所述的数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,其特征在于:所述使用遗传算法确定切削用量包括:首先,产生初始种群;接着计算个体的适应度;然后看该适应度是否满足优化原则,如果是,则列为最佳个体,如果不是则进入下一步;选择适应度高的个体;对上述适应度高的个体进行交叉操作;对交叉操作结果进行变异操作;如果得到的变异结果不满意,重新返回计算适应度步骤。
6.如权利要求5所述的数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法,其特征在于:
所述加工步骤包括:铣削加工,然后进行测量与检测。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310446224.0A CN103500251A (zh) | 2013-09-26 | 2013-09-26 | 数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310446224.0A CN103500251A (zh) | 2013-09-26 | 2013-09-26 | 数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103500251A true CN103500251A (zh) | 2014-01-08 |
Family
ID=49865461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310446224.0A Pending CN103500251A (zh) | 2013-09-26 | 2013-09-26 | 数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103500251A (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109317927A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-02-12 | 合肥常青机械股份有限公司 | 一种壳体零件特征加工方法 |
CN110531722A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-03 | 四川长虹电器股份有限公司 | 基于数据采集的工艺参数推荐系统及方法 |
CN110782082A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-11 | 太原科技大学 | 一种基于差分进化法的刀具组合推荐方法 |
US10564624B2 (en) | 2018-02-16 | 2020-02-18 | General Electric Company | Optimal machining parameter selection using a data-driven tool life modeling approach |
CN111105069A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-05-05 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) | 数控加工工艺参数优化方法、装置、系统及计算机设备 |
CN111832129A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-27 | 上海交通大学 | 基于多约束优化的榫槽粗拉削余量优化方法 |
CN117852216A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-09 | 山东天工岩土工程设备有限公司 | 一种地层盾构的盾构机刀具配置方法、设备及介质 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5903474A (en) * | 1996-11-08 | 1999-05-11 | University Of Kentucky Research Foundation | Optimization of machining with progressively worn cutting tools |
CN102184276A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-09-14 | 西安交通大学 | 一种切削加工中进给速度的优化方法 |
-
2013
- 2013-09-26 CN CN201310446224.0A patent/CN103500251A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5903474A (en) * | 1996-11-08 | 1999-05-11 | University Of Kentucky Research Foundation | Optimization of machining with progressively worn cutting tools |
CN102184276A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-09-14 | 西安交通大学 | 一种切削加工中进给速度的优化方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
许锋: "基于遗传算法的高速铣削参数优化系统的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》, no. 1, 15 January 2008 (2008-01-15) * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10564624B2 (en) | 2018-02-16 | 2020-02-18 | General Electric Company | Optimal machining parameter selection using a data-driven tool life modeling approach |
CN109317927A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-02-12 | 合肥常青机械股份有限公司 | 一种壳体零件特征加工方法 |
CN110531722A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-03 | 四川长虹电器股份有限公司 | 基于数据采集的工艺参数推荐系统及方法 |
CN110782082A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-11 | 太原科技大学 | 一种基于差分进化法的刀具组合推荐方法 |
CN110782082B (zh) * | 2019-10-23 | 2022-06-21 | 太原科技大学 | 一种基于差分进化法的刀具组合推荐方法 |
CN111105069A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-05-05 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) | 数控加工工艺参数优化方法、装置、系统及计算机设备 |
CN111105069B (zh) * | 2019-11-18 | 2023-08-08 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) | 数控加工工艺参数优化方法、装置、系统及计算机设备 |
CN111832129A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-27 | 上海交通大学 | 基于多约束优化的榫槽粗拉削余量优化方法 |
CN117852216A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-09 | 山东天工岩土工程设备有限公司 | 一种地层盾构的盾构机刀具配置方法、设备及介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103500251A (zh) | 数控铣削中刀具切削用量的优化加工方法 | |
CN102621932B (zh) | 一种数控机床服役过程的能量消耗预测方法 | |
US11481630B2 (en) | Machining condition adjustment device and machining condition adjustment system | |
CN103197552B (zh) | 一种面向低碳制造的机械加工参数优化控制方法 | |
CN105488282B (zh) | 一种基于动态加工特征的切削参数分段和变切深优化方法 | |
Shi et al. | An improved cutting power-based model for evaluating total energy consumption in general end milling process | |
CN104808587B (zh) | 一种基于机加工设备运行状态的稼动率统计方法 | |
CN104517033B (zh) | 一种面向能量效率的数控加工工艺参数多目标优化方法 | |
CN111113150B (zh) | 一种机床刀具状态的监控方法 | |
CN103198186A (zh) | 基于特征的飞机结构件切削参数优化方法 | |
CN103235554A (zh) | 一种基于nc代码的数控车床加工工件能耗获取方法 | |
CN104281090A (zh) | 一种数控机床系统的功率建模方法 | |
CN102179727A (zh) | 机床主传动系统加工过程能耗信息在线检测方法 | |
TWI616272B (zh) | 加工參數調整系統及加工參數調整方法 | |
CN105269402A (zh) | 一种基于铣削加工的钛合金材料表面粗糙度预测方法 | |
CN102081376A (zh) | 一种基于指令序列优化的加工负荷控制系统 | |
Zhao et al. | Specific energy consumption prediction model of CNC machine tools based on tool wear | |
CN109901512A (zh) | 一种基于加工参数标准化的车削工时定额方法 | |
Gu et al. | An energy-consumption model for establishing an integrated energy-consumption process in a machining system | |
CN110531702B (zh) | 一种机床服役周期能效潜力获取方法 | |
CN110658782B (zh) | 一种基于特征的数控机床固有能效预测方法 | |
CN110514335B (zh) | 一种数控机床的能效比确定方法 | |
CN106020132B (zh) | 基于现场实测切削力数据与离线优化的粗加工进给速度优化方法 | |
CN111007801B (zh) | 一种基于多维属性状态判断的刀具寿命实时采集方法 | |
CN110750074B (zh) | 基于物理仿真的数控加工优化系统及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140108 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |