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金刚石铣刀线切割加工参数优化系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-01-23 11:57:47 来源: 作者:用户26249    浏览次数:0    
摘要

聚晶金刚石具有高硬度、高耐磨性、高耐热性等优点,是一种性能优异的重要刀具材料。但聚晶金刚石刀具韧性较差,对表面缺陷比较敏感加工成本也相当昂贵。因此,对聚晶金刚石刀具的表面质量进行预测和控制,使其达到*佳性能,具有重要的实际意义。机械研磨和电火花加工是目前加工聚晶金刚石刀具的主要方法,但这两种方法的加工参数选择在很大程度上依赖于操作者的经验,如何对加工参数进行优化(即选用*合理的加工工艺以获得*佳的...

聚晶金刚石具有高硬度、高耐磨性、高耐热性等优点,是一种性能优异的重要刀具材料。但聚晶金刚石刀具韧性较差,对表面缺陷比较敏感加工成本也相当昂贵。因此,对聚晶金刚石刀具的表面质量进行预测和控制,使其达到*佳性能,具有重要的实际意义。机械研磨和电火花加工是目前加工聚晶金刚石刀具的主要方法,但这两种方法的加工参数选择在很大程度上依赖于操作者的经验,如何对加工参数进行优化(即选用*合理的加工工艺以获得*佳的加工效果)**研究价值。本文主要研究金刚石铣刀线切割工艺参数的优化问题。

2国内外技术发展现状目前国内还不能制造金刚石铣刀专用线切割磨床。虽然国内生产线切割成形机床的厂家较多,但产品大多属于模具加工用的双轴式线切割成形机床,只能用于粗加工,不能用于磨削加工高精密金刚石铣刀。国内仅有的几家金刚石刀具制造厂大都使用国外进口设备。东北林业大学目前正在研究利用线切割技术磨削加工金刚石铣刀,并己完成了机床设计和相关工艺机理的研究。

国外公司生产的数控型精密刀具磨削中心一线切割磨削机床(如英国的MICROSPARK-500F型、公司的QM型等)可以通过一次装夹完成对金刚石铣刀的精密线切割磨削加工。这些机床应用了*先进的设计理念和技术知识,功能十分完善,如具有监控功能以保证加工顺利进行;能在加工一个工件的过程中对另一个新工件进行加工编程等。国外加工金刚石铣刀专用线电极或盘状电极线切割机一般都采用4轴或5轴联动,可以精确地腐蚀加工具有复杂刃口形状的金刚石铣刀。这些机床具有先进的控制系统,可对整个加工过程进行监控和调节,自动完成腐蚀加工过程,并达到*佳的工作效率和加工精度。

3工艺参数优化系统的设计与实现本研究建立了金刚石铣刀线切割工艺参数优化系统。该系统能对金刚石铣刀线切割磨削工艺参数进行优势因素分析和优化,预测刀具刃磨后达到的表面质量,并能在给定的工艺条件下选择*优工艺参数,从而降低加工中的人为因素影响,提高金刚石铣刀线切割刃磨的加工效率和加工精度。

金刚石铣刀线切割工艺参数优化系统的设计框架见。该系统基于在高速走丝线切割机床上进行的大量加工试验,主要工艺参数包括脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压、峰值电流、加工速度等,并采用表面粗糙度和蚀除量来表示刃磨效果。在设定线切割磨削工艺参数时,并不存在能够满足所有刃磨指标要求的**参数组合,但对于己知的刃磨指标要求和条件去以找到1个胃参数组合,使刃结果输出一融合计*特征提取样本数据磨加工过程能够稳定、高效地进行。系统主要包括以下功能模块。

在实际生产中,工艺参数的选取将极大影响刀具的刃磨效果。优势因素分析模块能够通过对工艺参数的分析,找出影响工艺指标的优势因素。

本系统以线切割磨削的多个工艺参数作为数据资源,基于数据融合理论,从中提取出更准确、可靠的数据(数据融合过程见),并据此对磨削工艺参数和刃磨效果指标进行分析,找出影响刃磨指标的优势因素。

融合中心数据融合过程试验结果表明,在影响金刚石铣刀线切割磨削表面质量的众多工艺参数中,峰值电压为优势因素,其次为峰值电流,脉冲间隔为次要因素。

工艺参数优化模块在分析磨削工艺指标及其影响因素的基础上,建立了工艺参数多目标优化的数学模型。优化模块采用遗传算法求解该模型,即可得出适合刃磨要求且综合工艺指标*优的工艺参数。遗传算法是一种自适应搜索技术,它采用多点搜索方法,其选择、交换、变异等运算都以概率方式进行,从而增加了搜索过程的灵活性,并能以大概率收敛于*优解解具有较好的全局优化求解能力,且不受连续性、单峰等假设的限制,适合用于表达熟练操工艺参数优化模块为在实际生产中如何正确选取工艺参数组合提供了一个理论分析和解决问题的方法,从而可以避免根据经验进行选择的局限性和盲目性。

工艺参数与刃磨效果之间的关系相当复杂,难以建立一个可描述其工艺规律的严格数学模型,因此在实际生产中很难在工艺设计阶段预测刀具的刃磨效果。

刃磨效果预测模块采用人工神经网络的径向基网络进行预测,对获得的数据资源进行分析,实现相应的决策和估计。Spred选取1.5进行训练后成为预测模型,用于刀具刃磨效果的预测。

6.0工具,实现了金刚石铣刀线切割工艺参数优化系统的开发。该系统作为金刚石铣刀专用五轴联动线切割加工设备(试验样机见)的一个组成部分,己获得了实际应用。本系统在HCKX400C/MD22型数控高速走丝电火花线切割机床上进行试验时,预测模型对聚晶金刚石铣刀的刃磨效果进行了预测,预测结果表明*大误差为本研宄在比较国内外线切割工艺建模方法、工艺仿真系统和工艺数据库的基础上,建立了一个对各种型号、规格的高速走丝线切割机床均适用的金刚石铣刀线切割工艺参数优化系统。该系统能有效提高金刚石铣刀的刃磨质量、加工的智能化和操作的便利性,并能实现工艺参数的优化选择和刃磨工艺效果的预测,有利于提高国产高速走丝线切割机床的性价比,增强其在国内外市场上的竞争力。

 
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