[发明专利]改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法

权利要求书

1.一种改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一、构建任意一道螺旋线的参考点处球形工具头材料去除廓形的数学模型，用以计算抛光过程中产生的轮廓的波峰波谷；

步骤二、构建优化目标函数，分为评价中频误差大小的加工质量函数与评价加工效率的时间函数，确定避免产生塌边现象的约束条件；

步骤三、提出一种改进的基于分解的多目标粒子群优化算法，在算法早期的迭代过程中引进了轮盘赌选择算子，设定粒子的取值范围、初始值，设定粒子速度及位置的更新原则、约束条件和终止条件，利用所述的改进的基于分解的多目标粒子群算法获得当前种群中的非支配解，将其加入帕累托最优解集，在所述算法的迭代过程中不断更新帕累托最优解集，在算法达到终止条件时输出帕累托最优解集及其所对应的目标函数值。

2.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，所述步骤一中的材料去除廓形的数学模型为：

其中，h_i(ρ)是任意一段螺旋线的参考点处的去除廓形中任意点ρ的材料去除深度，K_p是Preston经验系数，F_n为加工点处受到的法向正压力，ω_p是球形工具头转速，R_i是该参考点处螺旋线的曲率半径，v_i是该参考点处工件的转动线速度，r_i是该参考点处工具头与工件接触区域圆半径，σ是抛光倾角，R_pi是该参考点处球形工具头的球心与工件表面的距离。

3.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，步骤二评价中频误差大小的加工质量函数的表达式为：

其中，Ra是轮廓算数平均差，用来评价抛光后表面具有的微小峰谷的不平度，n是波峰和波谷数目的总和，z_i是各个波峰和波谷到轮廓的最小二乘中线的距离；

抛光表面的波谷值是利用步骤一中所述的材料去除廓形的数学模型计算每段螺旋线轨迹的参考点处的去除廓形最低点得到的，抛光表面的波峰值是利用步骤一中所述的材料去除廓形的数学模型计算相邻两段螺旋线参考点处的去除廓形相交点得到的。

4.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，步骤二中评价加工效率的时间函数的表达式为：

其中，T是螺旋线抛光轨迹总的加工时间，t_i是加工第i段螺旋线轨迹所需要的加工时间，x_i是第i段螺旋线轨迹距离工件回转轴的水平距离，v_i是加工第i段螺旋线轨迹时工件在该螺旋线的参考点处的线速度。

5.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，步骤二中确定避免产生塌边现象的约束条件可以描述为螺旋线轨迹在工件最外侧加工时需要对工件边缘进行覆盖，但是其接触面积不能由于工具头在工件边缘有太多悬空而过度减少，其表达式为：

其中，是该螺旋线最外侧轨道距离工件回转中心的在工件表面上的距离，r_n是该螺旋线最外侧轨道的参考点处工具头与工件接触区域圆半径，D是工件回转中心与工件边缘的在工件表面上的距离。

6.根据权利要求1所述的改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法，其特征在于，步骤三中多目标粒子群的多目标分解方法是为粒子群中每个粒子赋予不同的对于目标函数的权重向量，将全体粒子的多目标问题分解成每个粒子在其邻域内的子问题，每个粒子对于目标函数的权重向量表达式为：

其中，λ_i是第i个粒子对于目标函数的权重向量，i表示第i个粒子，n是粒子群中粒子的总数目。