基于MWOA算法的侧铣加工刀位优化方法

发布时间：2021-12-30 14:23

　　针对圆柱刀侧铣加工非可展直纹面的原理性误差问题,提出了一种改进鲸鱼刀位优化算法,旨在减少侧铣加工时的原理性误差。首先构建单刀位和多刀位下的误差度量函数;其次在鲸鱼算法中引入混沌扰动来更新迭代过程中鲸鱼群体中较差的个体;最后通过MATLAB仿真检验本文算法的有效性。仿真结果表明,该方法相比PSO算法在加工误差上减少了15.7%。 

【文章来源】：计算机时代. 2020,(12)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

误差函数示意图

2 MWOA算法优化初始刀位在构造了误差度量函数后，通过两点偏置法确定初始刀位，随后构建MWOA刀位优化算法调整若干个刀轴以进一步减小误差。经验可知，刀轴数目越大，刀轴形成的轨迹面越精确，但计算效率却会下降。刀轴矢量的分布如图2所示，26个刀轴被作为初始优化目标，把刀轴离散为11个数据点，通过MWOA刀位优化算法，计算这11个离散数据点下最小加工误差，能够求得单刀位下最优刀轴矢量。

w1(x1,y1,z1)和wn (xn,yn,zn)是待求的刀轴两端点，其也在刀轴离散点误差的计算之内，由于所在的搜寻区域为半径等于5毫米球型区域，搜索区域较大，可能出现端点越界的情况，造成较大的误差。如图3所示，w1为优化过程中刀轴的首端点，wn为刀轴的末端点，Tα为当前刀轴矢量，设计曲面表示为s(u,v),P1为w1到曲面上最近的一点，Pm为wn到曲面上最近的一点，w2为第二个刀轴离散点。以首端点w1为例，若其所在位置在u∈[0,1]之外，则判定为越界，越界会造成较大的计算误差，需要重新对两端点所在的位置进行规划以减小计算误差。如图3所示，wwi为第一个刀轴离散点w1和第二个刀轴离散点w2之间的一点，wwi的位置可以认为是w1和w2之间的均分点，i=(0,1,2,…,z)。无论w1越不越界，首先计算w1到曲面s(u,v)的距离的最近点P1，得到P1的位置之后，计算每一个均分点wwi与P1之间的距离di，若存在di<|w1-s(u,v)|，则判定w1为越界点，取最小值di对应的wwi作为新的刀轴端点进行误差计算；若所有di≥|w1-s(u,v)|，则判定w1不是越界点，按原刀轴端点w1进行误差计算。同理，另一端点wn同上处理。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工鱼群和粒子群优化混合算法的侧铣刀轴轨迹规划[J]. 刘红军,魏宇祥.  中国机械工程. 2018(23)
[2]基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划[J]. 邓伟,张其万,刘平,宋锐.  计算机集成制造系统. 2018(01)
[3]基于四点偏置法的非可展直纹面侧铣刀位计算[J]. 严涛,刘志兵,王西彬,樊勇.  图学学报. 2015(06)
[4]圆锥刀侧铣非可展直纹面刀轴轨迹规划的特征线方法[J]. 阎长罡,刘宇,崔云先,邓晓云.  机械工程学报. 2015(19)



本文编号：3558379