微銑削功率建模及參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、目前，隨著制造業(yè)發(fā)展對能源的大量消耗及世界范圍內(nèi)的資源緊縮，“低碳制造”，其核心內(nèi)涵也是資源和能源的節(jié)約。對于機械加工過程的能耗進行建模并通過優(yōu)化參數(shù)以降低能耗具有極大意義。作為一種融合數(shù)控加工、精密超精密加工、微小型設備檢測、微型刀具制備等先進技術(shù)的新興加工技術(shù)，微銑削加工技術(shù)可以用于制造航空航天、生物醫(yī)學等領域需求的具有三維復雜結(jié)構(gòu)的微型零部件，并具有加工精度高、能耗小等優(yōu)點。微銑削過程中，由于加工尺度小，刀具磨損較傳統(tǒng)銑削過程更為

2、嚴重且對切削過程能耗影響很大。
　　本文基于DEFORM軟件建立了微銑削三維仿真模型，研究了微銑削參數(shù)對于刀具磨損的影響規(guī)律并對微銑刀后刀面磨損進行預測?？紤]刀具磨損影響，構(gòu)建了微銑削過程切削功率解析模型?；贚EM電流傳感器、變壓器及LabVIEW平臺，搭建了微銑削機床主軸系統(tǒng)功率在線監(jiān)測系統(tǒng)。分別建立了以最小表面粗糙度及最大材料去除率為目標的微銑削過程切削參數(shù)多目標優(yōu)化模型，和以最小表面粗糙度及最小單位切削能耗為目標的微銑削過

3、程切削參數(shù)多目標優(yōu)化模型，得到了微銑削切削參數(shù)優(yōu)化組合。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，基于DEFORM有限元軟件建立微銑削過程三維仿真模型，研究了每齒進給量對于微銑削刀具磨損的影響規(guī)律?；诖罱ǖ娜S仿真模型，提出一種新的微銑削刀具磨損預測方法，并通過實驗證明了預測結(jié)果的準確性。
　　其次，考慮刀具磨損的影響，在課題組前期研究的微銑削三維動態(tài)切削力模型的基礎上建立了改進的微銑削力解析模型。驗證實驗結(jié)果表明，所提出的微銑削

4、力改進模型預測精度更高?；谇邢髁εc切削功率間的關(guān)系建立微銑削切削功率解析模型。
　　再次，基于LabVIEW平臺，搭建了微銑削機床主軸系統(tǒng)功率在線監(jiān)測系統(tǒng)。通過與主軸系統(tǒng)空載功率及切削功率的理論值對比，驗證所搭建的微銑床主軸系統(tǒng)功率在線監(jiān)測系統(tǒng)的準確性。
　　最后，開展微細銑削工藝試驗研究，基于遺傳算法解決了以最小表面粗糙度及最大材料去除率為目標的微銑削過程切削參數(shù)優(yōu)化問題；基于田口-灰關(guān)聯(lián)分析法解決了以最小表面粗糙度及最