CN112379637B - 一种插铣加工参数优化方法、系统、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插铣加工参数优化方法、系统、设备及介质，属于机械加工领域，方法包括：建立切削力计算模型，以预测加工过程中的切削力；在各阶模态周围扫描颤振频率以计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图；在预设的主轴转速范围、切削宽度范围、侧向步距范围、每齿进给量范围、最大切削力以及稳定性叶瓣图所形成的约束条件内，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立多目标工艺参数优化模型并对模型进行求解，得到最优主轴转速、最优切削宽度、最优侧向步距和最优每齿进给量。结合颤振稳定性、参数范围等约束条件，对各加工参数进行优化，提高材料去除率的同时，减小切削力。

Description

一种插铣加工参数优化方法、系统、设备及介质

技术领域

本发明属于机械加工领域，更具体地，涉及插铣加工参数优化方法、系统、设备及介质。

背景技术

难加工材料是指切削加工性能差的材料，具有热硬强度高、切削变形系数大等难加工特性。目前的切削加工方式如车削、铣削等的加工效率低且刀具磨损大。插铣加工也叫Z轴铣削加工，其加工方式为：插铣刀沿主轴方向进给运动，利用刀具底部的切铣刃进行钻、铣组合切削加工，加工到一定深度后偏离一段距离继续向下进给，如此往复。对于难加工材料的切削加工而言，插铣加工方法的加工效率远远高于常规的车削加工和铣削加工。

插铣技术是一项正在发展的新型加工技术，在切削机理、刀具磨损、工艺参数优化等方面还需进一步研究。在插铣加工工艺参数选取方面，由于我国现有的加工制造工艺尚不成熟，很多工厂采用经验法选取经验参数，无法达到理想的加工效果。尤其在难加工材料插铣加工领域，工艺参数优化还没有系统的、准确的方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种插铣加工参数优化方法、系统、设备及介质，其目的在于建立以颤振稳定性、切削力、参数范围等为约束条件的多目标工艺参数优化模型来对各加工参数进行优化，提高材料去除率的同时，减小切削力。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种插铣加工参数优化方法，包括：S1，建立切削力计算模型，以预测加工过程中的切削力，所述切削力由切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；S2，在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据所述颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据所述对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图，所述稳定性叶瓣图与切削过程中机床颤振引起的再生效应相关；S3，在预设主轴转速范围、预设切削宽度范围、预设侧向步距范围、预设每齿进给量范围、预设最大切削力以及所述稳定性叶瓣图所形成的约束条件内，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立多目标工艺参数优化模型，材料去除率由主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；S4，对所述多目标工艺参数优化模型进行求解，得到最优主轴转速、最优切削宽度、最优侧向步距和最优每齿进给量。

更进一步地，所述多目标工艺参数优化模型的多目标优化函数为：

其中，f(n，f_z，a_e，a_s)为所述多目标优化函数，Q(n，f_z，a_e，a_s)为所述材料去除率，Q_e为材料去除率期望值，F(f_z，a_e，a_s)为所述切削力，F_e为切削力期望值，ω₁和ω₂分别为材料去除率和切削力对应的权重系数，n为所述主轴转速，a_e为所述切削宽度，a_s为所述侧向步距，f_z为所述每齿进给量。

更进一步地，利用遗传优化算法求解所述多目标工艺参数优化模型，得到令所述多目标优化函数f(n，f_z，a_e，a_s)取最大值时的主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量。

更进一步地，所述切削力包括切向力、径向力和轴向力，所述切向力、径向力和轴向力均与瞬时未变形切屑的横截面积正相关，所述瞬时未变形切屑的横截面积由所述切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定。

更进一步地，所述S2包括：S21，建立所述刀具-工件系统的插铣动力学模型，以确定在x轴、y轴、z轴方向受到的切削力以及扭矩在所述刀具中产生的振动分量；S22，联合所述插铣动力学模型，利用频域法在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据所述颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据所述对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图。

更进一步地，所述插铣动力学模型为：

其中，F_x、F_y、F_z分别为在x轴、y轴、z轴方向受到的切削力，F_x为所述切向力和径向力的合力在x轴方向上的分力，F_y为所述切向力和径向力的合力在y轴方向上的分力，F_z为所述轴向力；T_θ为所述扭矩；Φ_xx(s)、Φ_yy(s)、Φ_zz(s)和Φ_θθ(s)分别为x轴、y轴、z轴和扭转方向的直接传递函数，Φ_zθ(s)为扭矩在z轴方向的耦合效应的交叉传递函数，Φ_θz(s)为轴向力在扭转方向的耦合效应的交叉传递函数。

更进一步地，所述S1中预测当前刀具加工区域的第一切削力，所述第一切削力为当前时刻加工过程中的最大切削力；所述S3中以最大材料去除率和最小第一切削力为优化目标。

按照本发明的另一个方面，提供了一种插铣加工参数优化系统，包括：预测模块，用于建立切削力计算模型，以预测加工过程中的切削力，所述切削力由切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；计算模块，用于在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据所述颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据所述对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图，所述稳定性叶瓣图与切削过程中机床颤振引起的再生效应相关；建立模块，用于在预设主轴转速范围、预设切削宽度范围、预设侧向步距范围、预设每齿进给量范围、预设最大切削力以及所述稳定性叶瓣图所形成的约束条件内，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立多目标工艺参数优化模型，材料去除率由主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；求解模块，用于对所述多目标工艺参数优化模型进行求解，得到最优主轴转速、最优切削宽度、最优侧向步距和最优每齿进给量。

按照本发明的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；存储器，其存储有计算机可执行程序，所述程序在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的插铣加工参数优化方法。

按照本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的插铣加工参数优化方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)建立以颤振稳定性、参数范围、切削力等为约束条件的多目标工艺参数优化模型，以对主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量这四个加工参数进行优化，提高材料去除率的同时，减小切削力，尤其解决了难加工材料插铣加工的工艺参数选择问题；

(2)将材料去除率与材料去除率期望值之间的比值、切削力期望值与切削力之间的比值分别与相应的权重系数相乘，并将乘积的相加结果作为多目标工艺参数优化模型中的多目标优化函数，避免参数优化结果趋向于数量级较大的目标而另一目标优化结果不理想，保证材料去除率和切削力均达到更好的优化效果。

附图说明

图1为本发明实施例提出的插铣加工参数优化方法的流程图；

图2为插铣加工时的轴向切削几何示意图；

图3为本发明实施例提出的插铣加工参数优化方法S2中得到的稳定性叶瓣图；

图4为本发明实施例提出的插铣加工参数优化系统的结构框图；

图5为本发明实施例提出的电子设备的框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

图1为本发明实施例提出的插铣加工参数优化方法的流程图。参阅图1，结合图2-图3，对本实施例中的插铣加工参数优化方法进行详细说明。方法包括操作S1-操作S4。

操作S1，建立切削力计算模型，以预测加工过程中的切削力，切削力由切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定。

在执行操作S1之前，为刀具预先设置各种加工参数的范围，包括预设主轴转速范围、预设切削宽度范围、预设侧向步距范围、预设每齿进给量范围和预设最大切削力。以采用MIKPON UCP 800立式五轴加工中心，刀具采用SECO可换刀头式插铣刀，刀杆型号为No.392.410CGA-63 32 09，刀片型号为R210-025A20-09M，工件材料为镍基高温合金为例，各加工参数的范围可以预先设置为：预设主轴转速范围30m/min-60m/min，预设切削宽度范围1mm-7mm，预设侧向步距范围1mm-7mm，预设每齿进给量范围0.02mm/z-0.15mm/z，预设最大切削力1500N。

切削力是指切削加工过程中，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力，如图2所示。切削力包括切向力、径向力和轴向力。参阅图2，o₁为上一刀具位置的刀具中心，o₂为当前刀具位置的刀具中心，由ABC组成的不规则阴影部分为当前刀具位置下的切削区域，F_t、F_r、F_a分别表示刀齿在某一角度φ处受到的切向力、径向力和轴向力。切向力、径向力和轴向力均与瞬时未变形切屑的横截面积S正相关，切向力F_t、径向力F_r、轴向力F_a为：

F_t＝K_t·S

F_r＝K_r·S

F_a＝K_a·S

其中，K_t、K_r和K_a分别为插铣加工的切向力系数、径向力系数和轴向力系数，其具体取值可以通过变进给实验进行标定。

瞬时未变形切屑的横截面积S由切削宽度a_e、侧向步距a_s和每齿进给量f_z确定。具体地，S＝a·f_z，a为瞬时切削厚度。根据几何关系，可计算刀齿在角度φ时瞬时切屑宽度a，a由切削宽度a_e和侧向步距a_s表示。

进一步地，以刀具中心为原点建立XYZ直角坐标系，如图2所示，z轴方向与轴向力方向相同。通过坐标变换将动态的切向力、径向力和轴向力变换到直角坐标系，得到直角坐标系下的三向切削力F_x、F_y、F_z，其中，F_x、F_y由图2所示的切向力、径向力分别在x、y轴上分解并合成所得，F_z为轴向力。参阅图2，由于B点处的瞬时切削宽度最大，即BD为最大瞬时切削宽度，因此当前时刻加工过程中B点的瞬时切削力最大。操作S1中需要预测B点处的切削力，则最大瞬时切削力为

操作S2，在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图，稳定性叶瓣图与切削过程中机床颤振引起的再生效应相关。

本发明实施例中，操作S2包括子操作S21-子操作S22。

在子操作S21中，建立刀具-工件系统的插铣动力学模型，以确定切向力、径向力、轴向力以及扭矩在刀具中产生的振动分量。

插铣加工过程中，将插铣刀具视为柔性的，工件视为刚性的，刀具在X、Y、Z方向和扭转方向θ的振动会对机床稳定性产生影响，在频域中插铣动力学模型的方程为：

其中，F_x、F_y、F_z分别为在x轴、y轴、z轴方向受到的切削力，F_x为切向力和径向力的合力在x轴方向上的分力，F_y为切向力和径向力的合力在y轴方向上的分力，F_z为轴向力；T_θ为扭矩；x、y、z和θ分别为F_x、F_y、F_z和T_θ在刀具中产生的振动分量；Φ_xx(s)、Φ_yy(s)、Φ_zz(s)和Φ_θθ(s)分别为x轴、y轴、z轴和扭转方向的直接传递函数，Φ_zθ(s)为扭矩在z轴方向的耦合效应的交叉传递函数，Φ_θz(s)为轴向力在扭转方向的耦合效应的交叉传递函数。直接传递函数和交叉传递函数可表示为：

其中，Φ_ij(s)表示频域上j方向切削力F_j在i方向上的传递函数，i，j∈{x，y，z，θ}；r(s)表示频域上的振动量，F_j(s)表示频域上在j方向切削力；H表示模态数，通常H＝2，h表示第h阶模态；ω_nh、k_h、ξ_h分别表示在第h阶模态下刀具的固有频率、刚度系数和阻尼比。ω_nh、k_h、ξ_h这三种参数可以通过模态实验获取。

在子操作S22中，联合插铣动力学模型，利用频域法在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图。

刀具在X、Y、Z方向和扭转方向θ的振动会对机床稳定性产生影响，机床由于切削噪声等因素的影响出现微量振动，并在前后两个刀齿切入同一位置时留下不同的波纹，从而产生振动差，这称为再生效应。当前时刻t的振动矢量r(t)和前一个刀齿周期时刻(t-T)的振动矢量r₀(t)定义为：

{r(t)}＝[x(t) y(t) z(t) θ(t)]^T

{r₀(t)}＝{r(t-T)}＝[x(t-T) y(t-T) z(t-T) θ(t-T)]^T

采用傅里叶变换将时域信号变换为频域信号，从而以频率的角度分析各种时域信号。在频域中，s＝σ+iω_c，若σ＞0，系统不稳定；若σ＜0，系统稳定；若σ＝0，即s＝iω_c，系统处于临界稳定状态，工件在颤振频率ω_c处发生恒定的振幅振荡。因此，选择临界稳定状态下进行边界条件分析。

利用谐波函数，在频域可得到颤振频率ω_c处的振动和再生振动，其描述方程为：

参考操作S1中建立的切削力预测模型，在时域上，考虑再生效应的动态切削力模型可简化表示为：

对上式进行傅里叶变换之后，可得到频域上的动态切削力方程：

其中，{F}为切削力矩阵，N为刀齿数，a为瞬时切削宽度，K_t为切向力切削力系数，[α]为定向动态切削力系数矩阵，{Δ(iω_c)}为再生振动矩阵。

将再生振动矩阵{Δ(iω_c)}的方程式代入上述考虑再生效应的动态切削力方程中，可以得到插铣稳定性特征值方程，并令其行列式为0，得到闭环动态插铣系统的特征方程：

det{I+Λ·[α][Φ(iω_c)]}＝0

其中，I为四阶单位矩阵。利用特征方程求解出特征值Λ＝Λ_R+iΛ_I，Λ_R和Λ_I分别为特征值Λ的实部和虚部。根据李雅普诺夫一次近似的稳定性判定定理，如果特征值Λ的实部为负值(即Λ_R＜0)，系统稳定，可进一步求解出极限切削宽度a_lim。

将实部为负值的特征值Λ和

代入特征值表达式中，得到颤振频率ω_c处的极限切削宽度：

由于极限切削宽度a_lim是实数，所以上式的虚数部分必须为0，即：

将上式代入到a_lim表达式中，可得到无颤振条件下极限切削宽度的最终表达式：

令

为特征值的相位差，则κ可表示为：

特征值的相位差为

是当前刀齿和前一个刀齿的振纹之间的相位差。若k表示切削圆弧留下的振动波纹(即稳定性叶瓣)的整数，则：

ω_cT＝ε+2kπ，k＝0，1，2，…

因此，主轴转速n(r/min)可以由刀齿周期T(s)求出：

根据上述各式推导过程，可求解出极限切削宽度a_lim对应的主轴转速。然后，根据以下方法画出稳定性叶瓣图(即稳定性约束的边界条件)：先在主模态附近选择颤振频率，再求解极限切削宽度以及每个稳定性叶瓣对应的主轴转速，最后扫描所有模态附近的颤振频率求出所有的极限切削宽度及对应的主轴转速，即可得到各阶模态下极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据该对应关系画出稳定性叶瓣图，如图3所示。

操作S3，在预设主轴转速范围、预设切削宽度范围、预设侧向步距范围、预设每齿进给量范围、预设最大切削力以及稳定性叶瓣图所形成的约束条件内，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立多目标工艺参数优化模型，材料去除率由主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定。

材料去除率与生产成本、加工时间息息相关，因此，提高材料去除率一直是企业追求的目标。当机床、刀具、工件材料选定后，插铣的材料去除率的主要影响因素为主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量，可以表示为：

Q＝N·n·f_z·a_e·a_s

其中，N为刀具齿数，n为主轴转速，a_e为切削宽度，a_s为侧向步距，f_z为每齿进给量。刀具选定后，刀具齿数N为定值。

切削力大小影响着机床寿命，在提高材料去除率的同时，减小切削力也是生产加工中追求的目标。本发明实施例中，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立比值加权法多目标优化函数f(n，f_z，a_e，a_s)：

其中，Q(n，f_z，a_e，a_s)为材料去除率，由主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量之间的乘积决定；Q_e为材料去除率期望值；F(f_z，a_e，a_s)为切削力，由切削宽度、侧向步距和每齿进给量决定；F_e为切削力期望值；ω₁和ω₂分别为材料去除率和切削力对应的权重系数。根据生产需求或数据统计来设定ω₁和ω₂的值，本实施例中，例如ω₁＝0.4，ω₂＝0.6。

与传统加权法形成的多目标优化函数相比，本实施例中的多目标优化函数，可以避免优化结果趋向于某一个目标，从而达到更好的优化效果。本实施例中，建立的多目标工艺参数优化模型为：

其中，a_emin和a_emax分别为预设切削宽度范围的两个端点值；a_smin和a_smax分别为预设侧向步距范围的两个端点值；f_zmin和f_zmax分别为预设每齿进给量范围的两个端点值；n_min和n_max分别为预设主轴转速范围的两个端点值；F_机为预设最大切削力；λ_max(Φ(a_e，n)≤1)表示满足稳定性叶瓣图中的约束条件，即任一主轴转速下的切削宽度不大于极限切削宽度。需要说明的是，F_max(f_z，a_e，a_s)是指上述B点处的切削力。

操作S4，对多目标工艺参数优化模型进行求解，得到最优主轴转速、最优切削宽度、最优侧向步距和最优每齿进给量。

本发明实施例中，利用遗传优化算法求解多目标工艺参数优化模型，得到令多目标优化函数f(n，f_z，a_e，a_s)取最大值时的主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量，该得到的值即为最优加工参数的取值。

插铣加工常用经验参数为：切削宽度3.5mm，侧向步距3.5mm，每齿进给量0.05mm/z，主轴转速620rpm，该经验参数下的材料去除率为759.5mm³/min，最大切削力为1060.5N。本发明实施例中的插铣加工参数优化方法得到的优化参数为：切削宽度7.0mm，侧向步距3.5mm，每齿进给量0.03mm/z，主轴转速736.7rpm，该经验参数下的材料去除率为1122.9mm³/min，最大切削力为906.9N。对比可知，优化后的材料去除率提高了47.85％，最大切削力减小了14.48％。此外，利用优化后的工艺参数进行插铣实验，实验过程中，机床没有发生颤振，验证了本发明颤振稳定性模型的合理性以及多目标工艺参数优化模型的可靠性。

图4为本发明实施例提出的插铣加工参数优化系统的结构框图。参阅图4，该插铣加工参数优化系统400包括预测模块410、计算模块420、建立模块430以及求解模块440。

预测模块410例如执行操作S1，用于建立切削力计算模型，以预测加工过程中的切削力，切削力由切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定。

计算模块420例如执行操作S2，用于在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据所述颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图，稳定性叶瓣图与切削过程中机床颤振引起的再生效应相关。

建立模块430例如执行操作S3，用于在预设主轴转速范围、预设切削宽度范围、预设侧向步距范围、预设每齿进给量范围、预设最大切削力以及稳定性叶瓣图所形成的约束条件内，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立多目标工艺参数优化模型，材料去除率由主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定。

求解模块440例如执行操作S4，用于对多目标工艺参数优化模型进行求解，得到最优主轴转速、最优切削宽度、最优侧向步距和最优每齿进给量。

插铣加工参数优化系统400用于执行上述图1-图3所示实施例中的插铣加工参数优化方法。本实施例未尽之细节，请参阅前述图1-图3所示实施例中的插铣加工参数优化方法，此处不再赘述。

本公开的实施例还示出了一种电子设备，如图5所示，电子设备500包括处理器510、可读存储介质520。该电子设备500可以执行上面图1-图3中描述的插铣加工参数优化方法。

具体地，处理器510例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器510还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器510可以是用于执行参考图1-图3描述的根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

可读存储介质520，例如可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，可读存储介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。可读存储介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

可读存储介质520可以包括计算机程序521，该计算机程序521可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器510执行时使得处理器510执行例如上面结合图1-图3所描述的方法流程及其任何变形。

计算机程序521可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，计算机程序521中的代码可以包括一个或多个程序模块，例如包括521A、模块521B、……。应当注意，模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器510执行时，使得处理器510可以执行例如上面结合图1-图3所描述的方法流程及其任何变形。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种插铣加工参数优化方法，其特征在于，包括：

S1，建立切削力计算模型，以预测加工过程中的切削力，所述切削力由切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；

S2，在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据所述颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据所述对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图，所述稳定性叶瓣图与切削过程中机床颤振引起的再生效应相关；

S3，在预设主轴转速范围、预设切削宽度范围、预设侧向步距范围、预设每齿进给量范围、预设最大切削力以及所述稳定性叶瓣图所形成的约束条件内，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立多目标工艺参数优化模型，材料去除率由主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；

S4，对所述多目标工艺参数优化模型进行求解，得到最优主轴转速、最优切削宽度、最优侧向步距和最优每齿进给量。

2.如权利要求1所述的插铣加工参数优化方法，其特征在于，所述多目标工艺参数优化模型的多目标优化函数为：

其中，f(n,f_z,a_e,a_s)为所述多目标优化函数，Q(n,f_z,a_e,a_s)为所述材料去除率，Q_e为材料去除率期望值，F(f_z,a_e,a_s)为所述切削力，F_e为切削力期望值，ω₁和ω₂分别为材料去除率和切削力对应的权重系数，n为所述主轴转速，a_e为所述切削宽度，a_s为所述侧向步距，f_z为所述每齿进给量。

3.如权利要求2所述的插铣加工参数优化方法，其特征在于，所述S4包括：利用遗传优化算法求解所述多目标工艺参数优化模型，得到令所述多目标优化函数f(n,f_z,a_e,a_s)取最大值时的主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量。

4.如权利要求1所述的插铣加工参数优化方法，其特征在于，所述切削力包括切向力、径向力和轴向力，所述切向力、径向力和轴向力均与瞬时未变形切屑的横截面积正相关，所述瞬时未变形切屑的横截面积由所述切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定。

5.如权利要求4所述的插铣加工参数优化方法，其特征在于，所述S2包括：

S21，建立刀具-工件系统的插铣动力学模型，以确定所述切向力、径向力、轴向力以及扭矩在所述刀具中产生的振动分量；

S22，联合所述插铣动力学模型，利用频域法在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据所述颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据所述对应关系插铣加工的稳定性叶瓣图。

6.如权利要求5所述的插铣加工参数优化方法，其特征在于，所述插铣动力学模型为：

其中，F_x、F_y、F_z分别为在x轴、y轴、z轴方向受到的切削力，F_x为所述切向力和径向力的合力在x轴方向上的分力，F_y为所述切向力和径向力的合力在y轴方向上的分力，F_z为所述轴向力；T_θ为所述扭矩；x、y、z和θ分别为F_x、F_y、F_z和T_θ在所述刀具中产生的振动分量；Φ_xx(s)、Φ_yy(s)、Φ_zz(s)和Φ_θθ(s)分别为x轴、y轴、z轴和扭转方向的直接传递函数，Φ_zθ(s)为扭矩在z轴方向的耦合效应的交叉传递函数，Φ_θz(s)为轴向力在扭转方向的耦合效应的交叉传递函数。

7.如权利要求1-6任一项所述的插铣加工参数优化方法，其特征在于，所述S1中预测当前刀具加工区域的第一切削力，所述第一切削力为当前时刻加工过程中的最大切削力；所述S3中以最大材料去除率和最小第一切削力为优化目标。

8.一种插铣加工参数优化系统，其特征在于，包括：

预测模块，用于建立切削力计算模型，以预测加工过程中的切削力，所述切削力由切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；

计算模块，用于在各阶模态周围扫描以得到相应的颤振频率，根据所述颤振频率计算极限切削宽度与主轴转速之间的对应关系，并根据所述对应关系绘制插铣加工的稳定性叶瓣图，所述稳定性叶瓣图与切削过程中机床颤振引起的再生效应相关；

建立模块，用于在预设主轴转速范围、预设切削宽度范围、预设侧向步距范围、预设每齿进给量范围、预设最大切削力以及所述稳定性叶瓣图所形成的约束条件内，以最大材料去除率和最小切削力为优化目标，建立多目标工艺参数优化模型，材料去除率由主轴转速、切削宽度、侧向步距和每齿进给量确定；

求解模块，用于对所述多目标工艺参数优化模型进行求解，得到最优主轴转速、最优切削宽度、最优侧向步距和最优每齿进给量。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，其存储有计算机可执行程序，所述程序在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的插铣加工参数优化方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的插铣加工参数优化方法。

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