高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化解析

栾春宇

摘要：复杂曲面目前已经被广泛应用在机械产品中，特别是在飞机零件应用十分广泛，而且取得了不错的应用效果。在对复杂曲面进行加工时，要做好相应的研究工作。下面，主要针对高精度复杂曲面的数控铣削加工工艺参数的优化内容进行全面分析，希望文中内容对相关工作，以及行业发展都可以有所帮助。

关键词：复杂曲面；加工工艺；数控铣削；工艺参数

对于数控铣削加工参数来说，多数数控技术人员在实际工作开展期间，主要结合自身工作经验对参数进行确定，这也就导致在进行铣削参数设定时十分保守，而且效率偏低。若切削参数搭配存在问题或切削参数不合理，将会导致切削期间发生颤振，质量超差、尺寸不合理等多项问题。由此可见，要优化数控铣削参数，不仅降低了生产成本，而且又提高了加工效率。

1 选择切削参数对数控铣削造成的影响

数控切削参数会对数控加工造成直接影响，主要取决于数控加工环境中的各项信息资源，例如，数控机床设备、设计信息、数控切削刀具等。高效、准确选择高效数控切削数据是生产作业开展的关键。第一，针对数控编程来说，规范、高效切削参数选择机制可以简化数控编程，减少更改次数，降低编制要求，同时，对于技术人员的经验要求也不高^[1]。第二，针对虚拟加工过程来说，可以真实、高效模拟生产效果。第三，科学的数控切削参数能够实现对采用的刀具、机床进行保护，而且能够提高加工效率，改善切削效果^[2]。数控加工效率偏低对制造业发展造成了较为严重制约，特别是会造成较为严重的资源浪费问题，而且会造成一定的经济损失。

2 优化数控铣削工艺参数的意义

随着人们对数控加工技术研究的不断深入，该项技术更加先进，而且被合理应用到了复杂曲面加工中，特别是在飞机零部件中应用取得了不错效果。从目前数据加工的具体应用情况来看，其应用水平相对较低，优势和效应未得到合理发挥，导致该现象的主要原因就是数控铣削参数选择不合理^[3]。多数数控技术人员对于数控铣削参数的确定都过分依赖老师傅的经验，这种方式不仅会降低数控机床在应用期间的加工效率，而且在切削时容易发生颤振，会降低最终加工零件的质量，若情况严重，甚至会导致采用的刀具和主轴被破坏。由此可见，优化数控铣削参数，能够大幅度降低生产作业成本，提高生产效率。

3 优化数控铣削参数的研究

优化数控铣削工艺参数指的就是在特定加工下，为了达到某一指定目标或多个目标，最终选择出一种与实际情况相符的切削用量组合。在实际优化设计期间，为了达到优化目的，要建设一个与实际情况相符的数学模型，而建设的数学模型是否可以准确、严密体现优化问题是整个优化能否够取得成功的核心，设计数学模型优化主要包括三个要素如图1所示。

设计数学模型优化三要素

设计变量

约束条件

目标函数

图1 设计数学模型优化三要素

3.1 优化设计变量

合理选择设计参数，对各项参数进行确定，在实际设计期间将对设计目标产生较大影响，基本的参数都作为设计参数，而对于设计目标影响较小，且次要的参数通常都被视作常数。通常来说，设计参数越多，在设计时相对越自由，这能够找到一个合理设计方案，但是，随着设计变量的增多，求解难度也会变大。因此，在对复杂问题进行求解时，要对各项设计变量进行确定^[4]。在数控机床控制期间，不能时刻对加工参数进行调整，而且切削条件在该期间会发生较大改变，但是，在某一路径内，并不会发生明显改变，因此，可采用某一刀位点表示该段内刀位点的具体切削状况，能够实现合理控制，同时，可以降低被优化问题的难度。

3.2 优化目标函数

对于优化目标函数的确定要以能够获取到最大经济效益的基础原则。常用切削参数优化过程中的目标函数有许多，在实际优化期间，加工优化目标主要包括最高生产率、最低成本、最大利润几项内容作为优化目标^[5]。在对这些目标进行优化是一项复杂工作，在实际优化期间需要考虑的内容较多，许多因素都会对优化目标函数造成影响，在优化时难以让三个优化目标都为最优解，因此，在优化时要采取多目标优化法进行优化。

3.3 优化约束条件

飞机零部件生产期间，加工作业的开展会受到加工条件、环境、设备等各项因素的影响，因此，可以选择的切削参数值受各种条件约束，在优化切削时要考虑各项因素的影响。切削作业开展期间，对于参数限制的因素有机床特性、工件的具体质量、工件尺寸精度、夹具最大夹紧力等因素，在具体问题分析期间，对于约束条件不需要全部考虑，一些不必要的约束条件可以适当忽略。而在一些特殊场合，要对一些制定约束条件进行考虑，例如，切屑形态要对切削速度和进给量的具体取值范围进行约束。

4 结语：

高精度复杂曲面加工是一项复杂工作，并且加工对于工艺的要求较高，在实际加工期间，为了提高加工质量，要做好数控铣削加工工艺参数的优化。

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