[发明专利]一种面向能耗的孔加工刀具及工艺参数集成优化方法

权利要求书

1.一种面向能耗的孔加工刀具及工艺参数集成优化方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：描述多刀具孔加工过程能耗构成，系统地分析了先钻后铣的多刀具孔加工过程的能耗特性，并构建了多刀具孔加工能耗优化函数；

步骤2：在能耗优化函数的基础上建立了以刀具直径及工艺参数为优化变量，以能耗和时间最小为优化目标的多刀具孔加工多目标集成优化模型；

步骤3：提出了一种基于粒子群算法的优化求解方法。

步骤4：采用步骤3得到的最优刀具组合和工艺参数对孔进行先钻后铣加工。

2.根据权利要求1所述的一种面向能耗的孔加工刀具及工艺参数集成优化方法，其特征在于：步骤1中，所述多刀具孔加工能耗优化函数为：

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为孔加工过程中钻削能耗，该过程采用某组钻头刀具组合T_f(m把可行刀具)进行钻孔和扩孔加工，T_k(k＝1…m)为该刀具组合中第k把可行刀具；E_m为孔加工过程中铣削能耗，该过程采用一把立铣刀C_f进行铣孔加工。P_ud^k为钻削加工过程第k(k＝1,2…,m)把钻头的空载功率，P_um^r、P_um^f分别为粗铣加工阶段和精铣加工阶段的空载功率，T_lm^r、T_lm^f分别为粗铣加工阶段和精铣加工阶段的刀具寿命。

3.根据权利要求1所述的一种面向能耗的孔加工刀具及工艺参数集成优化方法,其特征在于：步骤2中，所述以能耗和时间最小为优化目标的多刀具孔加工多目标集成优化模型：

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

其中最优钻削刀具组合T_f^*

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

式中T_f为可进行钻削的刀具集，各可行刀具按照直径尺寸由小

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

其中C_f^*为最优铣刀

Cf*={Cm*}∈Cf={C1,C2,...,Cn}]]>

式中C_f为可进行铣削的刀具集，各可行刀具按照直径尺寸由小到大进行排列，即d(C₁)﹤d(C₂)﹤…﹤d(C_n)且d(C_n)﹤D；

P_drill(n,f)为钻削加工参数，P_mill(n,f_z,a_p,a_e)为铣削加工参数。

T_total为多刀具孔加工过程时间

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

式中t_d为钻削过程时间，t_m为铣削过程时间。

为第k把刀的钻削过程空走刀时间，为第k把刀的钻削过程的切削时间，t_pct单位磨钝换刀时间，为第k把钻头的刀具寿命。

t_cm为孔铣削加工过程切削时间，和分别为轴向每层粗铣切削时间和精铣切削时间，为第r把铣刀的刀具寿命。t_ch为换刀时间。