[發明專利]一種面向能耗的孔加工刀具及工藝參數集成優化方法

在審

• 申請號: 201710480175.0
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107272574A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 李聰波;吳磊;陳行政;萬騰;楊青山;肖溱鴿;李鴻凱;付松
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18;G06N3/00;G06Q10/04;G06Q50/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向能耗的孔加工刀具及工藝參數集成優化方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：描述多刀具孔加工過程能耗構成，系統地分析了先鉆后銑的多刀具孔加工過程的能耗特性，并構建了多刀具孔加工能耗優化函數；

步驟2：在能耗優化函數的基礎上建立了以刀具直徑及工藝參數為優化變量，以能耗和時間最小為優化目標的多刀具孔加工多目標集成優化模型；

步驟3：提出了一種基于粒子群算法的優化求解方法。

步驟4：采用步驟3得到的最優刀具組合和工藝參數對孔進行先鉆后銑加工。

2.根據權利要求1所述的一種面向能耗的孔加工刀具及工藝參數集成優化方法，其特征在于：步驟1中，所述多刀具孔加工能耗優化函數為：

Etotal=Σk=1m(Eu+Ec+Ea+Eo)Tk+(Eu+Ec+Ea+Eo)Cf=Σk=1mPudk×(tudk+tcdk)+(1+bm)×(Pcd1×tcd1+Σk=2mPcd2×tcdk)+Pst×Σk=1m(tudk+tcdk+tcdk+tpct·tcdkTldk)+Pumr×Σi=1W-1tcmr+Pumf·tcmf+(1+bm)×(Σi=1W-1Pcmr·tcmr+Pcmf·tcmf)+Pst×(tcm+tch+tpct·Σi=1W-1tcmrTlmr+tpct·tcmfTlmf)+Σi=1nPaui×taui]]>

式中E_d為孔加工過程中鉆削能耗，該過程采用某組鉆頭刀具組合T_f(m把可行刀具)進行鉆孔和擴孔加工，T_k(k＝1…m)為該刀具組合中第k把可行刀具；E_m為孔加工過程中銑削能耗，該過程采用一把立銑刀C_f進行銑孔加工。P_ud^k為鉆削加工過程第k(k＝1,2…,m)把鉆頭的空載功率，P_um^r、P_um^f分別為粗銑加工階段和精銑加工階段的空載功率，T_lm^r、T_lm^f分別為粗銑加工階段和精銑加工階段的刀具壽命。

3.根據權利要求1所述的一種面向能耗的孔加工刀具及工藝參數集成優化方法,其特征在于：步驟2中，所述以能耗和時間最小為優化目標的多刀具孔加工多目標集成優化模型：

min F(Tf*,Pdrill(n,f),Cf*,Pmill(n,fz,ap,ae))=(min Etotal,min Ttotal)]]>

其中最優鉆削刀具組合T_f^*

Tf*={T1*,T2*,...,Tm*}⊆Tf={T1,T2,...,Tn},m≤n]]>

式中T_f為可進行鉆削的刀具集，各可行刀具按照直徑尺寸由小

到大進行排列，即d(T₁)﹤d(T₂)﹤…﹤d(T_n)且d(T_n)﹤D；

其中C_f^*為最優銑刀

Cf*={Cm*}∈Cf={C1,C2,...,Cn}]]>

式中C_f為可進行銑削的刀具集，各可行刀具按照直徑尺寸由小到大進行排列，即d(C₁)﹤d(C₂)﹤…﹤d(C_n)且d(C_n)﹤D；

P_drill(n,f)為鉆削加工參數，P_mill(n,f_z,a_p,a_e)為銑削加工參數。

T_total為多刀具孔加工過程時間

Ttotal=td+tm=Σk=1m(tudk+tcdk+tpct·tcdkTldk)+(tcm+tpct·Σi=1W-1tcmrTlmr+tpct·tcmfTlmf)+(m+1)tch]]> 1

式中t_d為鉆削過程時間，t_m為銑削過程時間。

為第k把刀的鉆削過程空走刀時間，為第k把刀的鉆削過程的切削時間，t_pct單位磨鈍換刀時間，為第k把鉆頭的刀具壽命。

t_cm為孔銑削加工過程切削時間，和分別為軸向每層粗銑切削時間和精銑切削時間，為第r把銑刀的刀具壽命。t_ch為換刀時間。