[发明专利]一种引入三维稳定性约束的铣削加工多目标优化决策方法

说明书

本发明公开了一种引入三维稳定性约束的铣削加工多目标优化决策方法，包括：构建关于铣削主轴转速、轴向切深以及径向切深的三维稳定性模型；建立以高效率、低成本和高利润为目标函数，以机床性能、刀具性能、工件性能、稳定性要求以及加工要求为约束条件的铣削参数优化模型；利用基于聚类原理的多目标萤火虫优化算法求解铣削参数优化模型，得到多组最优工艺参数。本发明针对铣削加工工艺参数的多目标优化提出了更为合理的优化决策方法，为多次走刀高速铣削工艺参数的优化选择提供了一种有效且实用的技术。

技术领域

本发明属于机械加工工艺领域，尤其涉及一种引入三维稳定性约束的铣削加工多目标优化决策方法。

背景技术

数控技术作为现代先进制造装备行业中的核心技术，其切削参数的合理选择极大的影响了加工效率、加工质量以及加工成本，因此国内外的学者针对铣削加工工艺参数优化进行了大量研究。

国内，公开号为CN201410487219.9的发明专利公开了一种机械加工能量效率的切削参数优化方法，该方法未对径向切深进行优化，且未考虑铣削颤振稳定性约束的影响，因此用所获得的工艺参数进行加工极有可能导致振纹及崩刃等问题。公开号为CN201310109671.7的发明专利公开了一种基于特征的飞机结构件切削参数优化方法，该方法不能保证铣削的稳定性，且该方法在实际生产中操作过于繁琐，鲁棒性无法预估，因而工程应用意义不大；除此之外，该专利中对于优化的多个不同量纲的目标采用加权相加的方法转化为单目标进行处理，然而在相加之前需要对目标函数进行标定，但目标值的最大、最小边界不可预测，因此该方法是不合理的，且这样不能同时得到多组具有不同特性的非劣最优解，无法真正发挥多目标优化的优势。公开号为CN201410201398.5的发明专利公开了一种铣削工艺参数优化方法，该方法未对径向切深进行优化，且该专利同样采用不同量纲的目标函数加权相加的方法转化为单目标进行处理。胡瑞飞等(胡瑞飞,殷国富,殷鸣.切削稳定性约束下的铣削参数优化技术研究[J].机械工程学报,2017,53(5):190-198.)提出的该方法未考虑加工粗糙度，主轴功率等约束；所用的铣削稳定性约束模型虽然同时考虑了主轴转速，轴向切深以及径向切深，但是这里的约束是多个二维稳定性约束所构成的伪三维稳定性约束，并不能找到真正意义上的最优解。