整體銑制葉輪切削參數(shù)優(yōu)化方法研究

富巖巖 張艷梅

摘 要： 對(duì)于整體銑制葉輪加工，提供了一種有效的切削參數(shù)優(yōu)化方法，利用VERICUT仿真軟件，制作了仿真用機(jī)床模型，通過(guò)模擬切削軌跡計(jì)算的切削量與實(shí)際切削參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較，計(jì)算分析后在代碼上修改相應(yīng)的切削進(jìn)給速度，從而使得程序運(yùn)行更加平穩(wěn)，提高了刀具使用壽命與加工效率。

關(guān)鍵詞： 進(jìn)給速度;Vericut;仿真;加工效率

中圖分類號(hào)： TB????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.12.092

0 前言

保證銑削加工過(guò)程中切削余量的均勻具有非常重要的意義。在已完成的閉式葉輪加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)切削余量不均勻?qū)Φ毒邏勖挠绊懛浅４蟆Ｔ谟嗔枯^大的地方降低進(jìn)給速度，在空切的時(shí)候提高進(jìn)給速度，這樣不僅能減少對(duì)刀具沖擊，增加刀具使用時(shí)間，還能縮短空行程時(shí)間，提高加工效率。

傳統(tǒng)進(jìn)給速度的改變是在機(jī)床上通過(guò)倍率開(kāi)關(guān)調(diào)整進(jìn)給速度，然后手工修改，但由于受到客觀條件的限制，所修改的并非為最優(yōu)結(jié)果。隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)仿真軟件進(jìn)行模擬，對(duì)進(jìn)給速度進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。從而實(shí)現(xiàn)提高刀具壽命，提高加工效率的目的。本文以銑削過(guò)程中的進(jìn)給速度為優(yōu)化變量，建立切削余量相對(duì)均勻的優(yōu)化模型。

1 優(yōu)化模型的建立

1.1 優(yōu)化變量

當(dāng)工件、刀具、機(jī)床參數(shù)都確定后，影響生產(chǎn)效率的主要因素為主軸速度、進(jìn)給速度、切削寬度和切削深度。對(duì)于已經(jīng)編制完成的機(jī)床加工代碼，刀具軌跡已經(jīng)確定，部分切削數(shù)據(jù)（如切削深度、切削寬度、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度等切削數(shù)據(jù)）也就確定。在修改數(shù)控加工程序時(shí)為了不引起刀具軌跡的變化，以及避免刀具與工件、夾具發(fā)生干涉、碰撞的情況，本文著重對(duì)切削速度進(jìn)行優(yōu)化完成切削余量均勻的優(yōu)化目標(biāo)。

1.2 優(yōu)化目標(biāo)與方法

本文通過(guò)在VERCICUT軟件上進(jìn)行仿真，模擬生產(chǎn)過(guò)程切削模型，根據(jù)當(dāng)前所使用的刀具及每步走刀軌跡，計(jì)算每步程序的切削量，再與切削參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值（這些參數(shù)保存在刀具庫(kù)的優(yōu)化記錄中）進(jìn)行比較，計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)余量大，就降低速度，余量小，就提高速度，進(jìn)而修改程序，插入新的進(jìn)給速度。只是根據(jù)切削量，優(yōu)化數(shù)控程序的進(jìn)給速度，并不改變程序的軌跡，加工形狀沒(méi)有發(fā)生任何改變。從而達(dá)到優(yōu)化目的：第一，避免切削余量大，損壞刀具和損傷機(jī)床;第二，保證零件質(zhì)量;第三，提高加工效率。

本文所研究的切削參數(shù)優(yōu)化方法是在給定的機(jī)床數(shù)控加工代碼的前提下，對(duì)切削進(jìn)給速度進(jìn)行優(yōu)化，使得切削余量均勻，最后得到優(yōu)化后的數(shù)控加工代碼。

2 優(yōu)化過(guò)程及實(shí)現(xiàn)

閉式葉輪加工是采用“鉆—粗銑—半精銑—精銑”的工藝方法，鉆孔后，流道內(nèi)各處余量是不均勻的，在粗加工時(shí)就必須采用不同的進(jìn)給速度，加工后如圖1所示。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化，利用VERCICUT仿真軟件，并根據(jù)具體的情況進(jìn)行如下操作：

（1）根據(jù)PAMA機(jī)床結(jié)構(gòu)形式，制作了仿真用機(jī)床模型。

（2）對(duì)宏程序進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)了對(duì)IJK形式G代碼的支持。

（3）根據(jù)實(shí)際加工情況，對(duì)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)在H1279、H1241等產(chǎn)品葉輪上試用，優(yōu)化后的程序取得了較明顯的效果。實(shí)際加工與仿真對(duì)比如圖2所示。

3 結(jié)論

整體銑制加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了葉輪加工工藝跨越性的飛躍。本文針對(duì)整體銑制數(shù)控程序進(jìn)行更加深入的分析和優(yōu)化，使程序的運(yùn)行更加平穩(wěn)，有效降低了加工過(guò)程中因切削量大對(duì)刀具的沖擊，減少了刀具損壞，提高刀具使用壽命，對(duì)于部分程序還能提高加工效率。雖然經(jīng)過(guò)多個(gè)葉輪的檢驗(yàn)，但是目前優(yōu)化庫(kù)尚不全，對(duì)于部分葉輪材料的優(yōu)化參數(shù)還沒(méi)有實(shí)踐驗(yàn)證過(guò)，還需不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，使閉式葉輪銑制程序的優(yōu)化更加完善。

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