[发明专利]圆锥滚子球基面磨削工艺参数优化方法

说明书

本发明涉及一种圆锥滚子球基面磨削工艺参数优化方法，首先，建立以磨削成本、磨削速度和表面粗糙度为加工目标函数的优化数学模型，再通过该优化数学模型确定加工目标与磨削工艺参数之间的函数关系，即目标函数模型与约束条件，然后，采用基于遗传算法的多目标优化，使用遗传算法和线性加权法法将多目标、多变量和多约束问题简化为单目标优化问题，并对圆锥滚子球基面磨削工艺参数的多目标优化模型进行求解。因此，该发明的方法对推动磨削工艺优化技术发展和提高机床加工技术水平有着重要意义。

技术领域

本发明涉及一种圆锥滚子球基面磨削工艺，尤其是一种圆锥滚子球基面磨削工艺参数优化方法。

背景技术

圆锥滚子轴承在工作时，圆锥滚子大端的球基面与内圈挡边锥面的接触状况，对润滑条件、接触应力、摩擦磨损、使用寿命等都有重要影响，必须严格控制圆锥滚子球基面的加工精度。磨削作为圆锥滚子球基面的最后一道工序，因其成形机理较为复杂，影响加工因素较多，很难在线检测其加工参数，所以球基面磨削加工参数的选择和优化一直困扰着生产制造企业。为实现圆锥滚子球基面高效率，低成本高精度的磨削加工，需要研究圆锥滚子球基面各个磨削工艺参数对磨削加工目标的影响，找到最优的磨削工艺参数值，确定最佳工艺优化方案。

圆锥滚子球基面磨削是一种范成发磨削方式，与常见的平面磨和外圆切入磨有较大差别。在圆锥滚子球基面磨削时，砂轮磨损、球基面的几何精度和表面质量、机床相关结构的精度都受磨削工艺参数的影响。因此，基于前述研究的基础，需要结合圆锥滚子球基面难磨削的特点，综合考虑工厂生产圆锥滚子成本、圆锥滚子球基面表面质量、球基面半径散差、磨削效率等其它加工工艺要求和相关约束条件，建立圆锥滚子球基面磨削工艺参数的多目标非线性数学模型，基于权重系数法和遗传算法对此多目标问题进行优化，从而获得最佳的圆锥滚子球基面磨削工艺参数和磨削加工质量。

发明内容

为实现圆锥滚子球基面优质高效的磨削加工，本发明提出一种圆锥滚子球基面磨削工艺参数优化方法，在圆锥滚子球基面磨削原理的基础上，建立以圆锥滚子球基面磨削成本、磨削效率和球基面磨削表面质量的多目标非线性数学模型及约束条件，并采用权重系数法和遗传算法对圆锥滚子球基面磨削工艺参数进行优化，从而获得最佳的圆锥滚子球基面磨削工艺参数和磨削加工质量，为企业优化圆锥滚子球基面磨削工艺参数提供一种科学有效的方法。

本发明的技术方案是：一种圆锥滚子球基面磨削工艺参数优化方法，首先，建立以磨削成本、磨削速度和表面粗糙度为加工目标函数的优化数学模型，再通过该优化数学模型确定加工目标与磨削工艺参数之间的函数关系，即目标函数模型与约束条件，然后，采用基于遗传算法的多目标优化，使用遗传算法和线性加权法法将多目标、多变量和多约束问题简化为单目标优化问题，并对圆锥滚子球基面磨削工艺参数的多目标优化模型进行求解。

进一步，所述目标函数模型与约束条件具体包括：

1)目标函数

根据圆锥滚子球基面磨削原理，建立以圆锥滚子球基面磨削工艺参数为变量的球面表面质量、加工效率、磨削成本的多目标优化函数，具体如下：

(1)圆锥滚子球基面磨削生产成本

圆锥滚子球基面磨削总生产成本由以下数学公式定义：

由式(1)，(2)得