集成摆线轨迹的型腔多刀具加工策略研究

发布时间：2020-11-19 02:06

　　 近年来加工中心已经越来越广泛地使用在工业制造中,在过往被认为是低效率的2.5D型腔的多刀具加工方法,因加工中心的自动换刀的实现,而得到应用的可能。而且由于多刀具加工能够有效地发挥加工刀具的切削能力,提高切削效率,所以越来越受到重视,目前国内外也有许多的学者对此进行研究。本文围绕集成摆线刀轨与环切刀轨的2.5D型腔多刀具铣削加工策略进行研究,主要内容包括:(1)提出集成摆线刀轨与环切刀轨的走刀策略。对2.5D型腔使用多刀具加工,在型腔的整个加工过程中,加工刀具在大部分的时间里均处于铣削窄槽的状态。传统的环切刀轨在加工窄槽因径向切深过大而出现刀具负载过大的情况,而摆线刀轨虽然能够避免这种情况,但在加工宽阔区域时效率比较低下。通过材料去除速率的分析,提出集成摆线与环切刀轨的走刀策略,并且说明该走刀策略能够克服摆线刀轨以及环切刀轨的缺点。(2)提出基于蚁群算法的加工刀具组合选取方法。在多刀具的加工策略中,选取高效的加工刀具组合是一个关键的问题。本文将该问题转化为有向图中的最优路径寻找问题,综合考虑材料去除速率、换刀次数与刀具的退刀等各种因素的影响,并使用蚁群算法对之求解,以得出最优的加工刀具组合。同时,所提出的刀具选取策略在两个型腔案例上实施,并通过其他方法进行对比,说明该方法所选取的加工刀具能够实现更为高效的多刀具加工。(3)提出以基于恒定加工安全系数的自适应进给速度进行多刀具加工。加工安全系数是本论文提出的以刀具切削力为基础的表征加工安全性的一个概念,加工安全系数能够为不同尺寸的加工刀具提供一个统一的安全性标准。以恒加工安全系数计算得出的自适应进给速度能够使得各加工刀具处于同一受力情况,有效地发挥加工刀具的切削能力。同时,本研究进行加工实验并对加工过程中的各加工刀具的切削力进行测量,通过与使用恒定进给速度的加工实验进行对比,证明使用自适应进给速度能够保证加工的安全性与高效性。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG659
【部分图文】：

薄壁件高速铣削中摆线加工的应用进行了说明，该文章基于 UG构件的加工顺序进行了讨论，并总结了薄壁结构件的高速切削的刀轨能够使得薄壁件加工的切削力更加均匀，使得加工更加安全究表明，摆线刀轨能够很好地适用于高速铣削、型腔切削加工与领域，已经逐渐为了一种应用较为广泛的加工刀轨。刀轨在型腔加工中的优越性用摆线刀轨于 2.5D 型腔铣削加工，在传统的 2.5D 型腔铣削加工环切法，环切法的生成因等距偏移时在拐角处会有间距过大的情过程中刀具的径向切深不可控制。而摆线刀轨能够很好地克服这中径向切深得到控制。许多学者针对这一点，对使用摆线刀轨进了研究。

图 1-2 在刀具负载过大的危险区域插入摆线刀轨[19] Ibaraki S 等学者指出了环切刀轨在加工特定的区域的时候。该论文给出了一个泛用性强的刀具负载过大的危险区域的加工环切刀轨，并基于加工过程仿真以计算出刀具的切触角负载过大的危险区域与型腔的中轴在环切刀轨中插入摆线刀述方法生成的加工刀轨。最后该研究通过加工刀具的磨损情，加工刀具的磨损有所下降[19]。

图 1-8 最优刀具序列的刀轨及其加工区域[37] 和 Gau Y S 提出了一种 2.5D 型腔加工的多刀具选刀根据型腔的 Voronoi 图，去确定其中每一部分的材同时生成它们的加工刀轨，第二，以加工时间为基取最优加工刀具组合，实现总的加工时间最小化的，证明了使用该方法选取的加工刀具，特别是对于能够有效地提高加工效率[38]。但是这个方法不能很中，各加工刀具具有不同的尺寸，因此，它们各自在进行多刀具加工时，为了能够更好地发挥各加工具的进给速度，使得其切削力与刀具尺寸相匹配。因素，有不少学者对此进行了研究。
【参考文献】

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1 雷伟军;程筱胜;戴宁;郭保苏;;复杂型腔环切拐角过渡刀轨生成技术[J];计算机集成制造系统;2014年09期

2 张英杰;;面向多刀具组合方案选择的加工成本评价模型的研究[J];计算机集成制造系统;2008年08期

3 刘胤;胡小秋;;基于UG CAM的薄壁结构件高速铣削走刀策略研究[J];机床与液压;2008年05期

4 马玉伟;安鲁陵;;均匀偏置型腔加工残留区域分析[J];机械制造与自动化;2008年02期

5 邵子东;孙杰;贾秀杰;李剑峰;;立铣刀高速加工铝合金铣削力试验研究[J];组合机床与自动化加工技术;2007年08期

6 王玉,高崇辉,徐和国;模具型腔数控加工计算机辅助刀具选择研究[J];计算机集成制造系统-CIMS;2004年02期

7 孙全平,廖文和;基于摆线的高速铣削刀轨生成算法研究[J];机械制造;2003年05期

8 单岩,王水来;型腔环切加工的非均匀偏置算法[J];中国机械工程;2000年05期

9 许津恕;;多刀具机加工优化[J];大连轻工业学院学报;1987年02期

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1 孙全平;高速铣削数控编程基础算法的研究与实现[D];南京航空航天大学;2005年

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1 江兰兰;起落架外筒型腔加工轨迹优化及软件开发[D];华中科技大学;2016年

2 蒋飞;摆线加工轨迹的进给速度离线优化方法研究[D];华南理工大学;2016年

3 王帅;基于变半径摆线刀轨的复杂型月空智能加工方法研究[D];华南理工大学;2015年

4 王广强;高速加工中心自动换刀装置研究[D];河北工业大学;2015年

5 陈佩娜;型腔多工序数控铣削中的刀具组合优化研究[D];华南理工大学;2012年

6 李修平;基于ANSYS的高速加工中心有限元分析[D];华中科技大学;2005年

本文编号：2889536