基于主軸電流分析的數(shù)控機(jī)床粗加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于主軸電流分析的數(shù)控機(jī) 床粗加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在數(shù)控加工過(guò)程中，切削參數(shù)的合理選擇對(duì)生產(chǎn)效率和加工精度的提高以及生產(chǎn) 成本的降低具有非常重要的意義。例如，在手機(jī)殼的數(shù)控加工過(guò)程中，由于加工過(guò)程中切削 條件不斷變化，為了實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)當(dāng)對(duì)進(jìn)給速度F進(jìn)行優(yōu)化，在保證 加工過(guò)程中工件沒(méi)有過(guò)切現(xiàn)象的前提下，優(yōu)化后的NC程序既能保證刀具時(shí)刻都處于安全 載荷的工作狀態(tài)，又能生成效率最高的G代碼程序，提高生產(chǎn)效率。
[0003] 雖然CAM軟件都具有刀具路徑自動(dòng)生成的功能，但是主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削 深度等工藝參數(shù)都要由編程人員指定，工藝參數(shù)選擇的好壞取決于編程人員的經(jīng)驗(yàn)和水 平。一般情況下，受限于編程人員的加工經(jīng)驗(yàn)，往往在編制數(shù)控程序時(shí)，針對(duì)于不同的程序 區(qū)段通常選擇一個(gè)恒定的進(jìn)給速度，以保證安全生產(chǎn)。但是在這種情況下對(duì)于大多數(shù)加工 區(qū)域來(lái)說(shuō)，給定的進(jìn)給速度是一個(gè)保守值，不能充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能，加工效率較低。 同時(shí)，由于加工區(qū)域的切削深度是不斷變化的，在采用相同進(jìn)給速度時(shí)，必然會(huì)引起切削力 的不斷變化，而切削力的變化過(guò)大會(huì)引起刀具振動(dòng)加劇，由此加劇刀具的磨損，進(jìn)而降低刀 具的壽命，此外，振動(dòng)的加劇，還會(huì)引起加工零件表面質(zhì)量的惡化，因此，選擇合理的加工工 藝參數(shù)，能使切削力均衡，達(dá)到提高加工效率，增加刀具壽命的目的。
[0004] 現(xiàn)有的優(yōu)化加工效率的方法主要是從優(yōu)化幾何特征的角度來(lái)減少加工時(shí)間。例 如，通過(guò)修正刀路中的空切走刀段，如刀具的后退、移動(dòng)、接近刀軌，來(lái)提高加工效率；通過(guò) 將刀路中不平滑移動(dòng)路徑修正為平滑路徑，來(lái)縮短加工時(shí)間。以上方法均無(wú)法優(yōu)化與加工 效率直接相關(guān)的進(jìn)給速度，而能優(yōu)化與加工效率直接相關(guān)的進(jìn)給速度的方法是以狀態(tài)數(shù)據(jù) 的不連續(xù)性特征為判斷標(biāo)準(zhǔn)，而不是以狀態(tài)數(shù)據(jù)的目標(biāo)值為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于主軸電流分析的數(shù) 控機(jī)床粗加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法，其目的在于提高粗加工過(guò)程中的加工效率，由此解決現(xiàn) 有G代碼在粗加工過(guò)程中效率低下的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)控機(jī)床粗加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法，其特征 在于，包括如下步驟：
[0007] (1)運(yùn)行原始G代碼，得到包括指令序列號(hào)和進(jìn)給速度在內(nèi)的工作任務(wù)數(shù)據(jù)以及 包括主軸電流在內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0008] (2)令優(yōu)化次數(shù)η= 0 ;
[0009] (3)建立第η次優(yōu)化后的G代碼的工作任務(wù)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系，得 到指令域波形圖；其中，指令域波形圖以指令序列號(hào)為橫坐標(biāo)，以各行指令的主軸平均電流 為縱坐標(biāo)，η= 0時(shí)，第0次優(yōu)化后的G代碼為原始G代碼；
[0010] (4)根據(jù)指令域波形圖，計(jì)算G代碼各行指令的第n+1次迭代后的進(jìn)給速度；其 中，G代碼第m行指令的第n+1次迭代后的進(jìn)給速擇
?為 G代碼指令的總行數(shù)，Γ為根據(jù)指令域波形圖在指令域內(nèi)求得的初始目標(biāo)電流，k為調(diào)節(jié)系 數(shù)，k·Γ為優(yōu)化的目標(biāo)電流，為G代碼第m行指令的第η次迭代后的進(jìn)給速度，f為第 η次優(yōu)化的G代碼的第m行指令的主軸平均電流，η= 0時(shí)，G代碼第m行指令的第0次迭 代后的進(jìn)給速度巧*為原始G代碼的第m行指令的進(jìn)給速度，第0次優(yōu)化的G代碼的第m行 指令的主軸平均電流< 為原始G代碼的第m行指令的主軸平均電流；
[0011] (5)根據(jù)工藝系統(tǒng)的最大允許進(jìn)給速度？_和原始G代碼的各行指令的進(jìn)給速度， 對(duì)G代碼各行指令的第n+1次迭代后的進(jìn)給速度序列巧+1 = 進(jìn)行修正，得到G代碼各 行指令的第n+1次優(yōu)化后的進(jìn)給速度序列，進(jìn)而得到第n+1次優(yōu)化后的G代碼；
[0012] (6)運(yùn)行第n+1次優(yōu)化后的G代碼，得到加工效率和主軸電流；
[0013] (7)判斷加工效率是否大于預(yù)設(shè)效率，是則順序執(zhí)行步驟（8)，否則令η=n+1，返 回步驟（3);
[0014] (8)判斷主軸電流是否超過(guò)工藝系統(tǒng)允許的最大主軸電流1_，是則令η=n+l，返 回步驟（4)，否則說(shuō)明加工效率和主軸電流均達(dá)到優(yōu)化要求，結(jié)束優(yōu)化過(guò)程。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟（4)中，初始目標(biāo)電流Γ為G代碼所有指令行的主軸平均電流 的平均值或所有指令行的主軸平均電流的最大值。
[0016] 優(yōu)選地，每次迭代時(shí)，所述步驟（4)中保持k的值不變，對(duì)初始目標(biāo)電流Γ，用迭代 值替換原有值。
[0017] 優(yōu)選地，每次迭代時(shí)，所述步驟（4)中保持初始目標(biāo)電流Γ不變，使其恒等于運(yùn)行 原始G代碼得到的初始目標(biāo)電流，修改k的值。
[0018] 優(yōu)選地，對(duì)調(diào)節(jié)系數(shù)k的修改，是針對(duì)G代碼特定指令行的局部修改，或者是針對(duì) G代碼所有指令行的全局修改。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟（5)中，通過(guò)如下方式對(duì)Fn+1進(jìn)行修正：在時(shí)，調(diào) 整的值，使其不大于肘，保持的值不變，或者調(diào)整的值，使得 OK、
[0020] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效 果：優(yōu)化后保證數(shù)控程序在整個(gè)加工過(guò)程中都保持工件沒(méi)有過(guò)切現(xiàn)象，保證刀具時(shí)刻都處 于最大安全載荷的穩(wěn)定工作狀態(tài)下，生成材料去除率最優(yōu)的數(shù)控程序，提高數(shù)控程序的質(zhì) 量；刀具在加工過(guò)程中載荷狀態(tài)被優(yōu)化，可以減小刀具突變載荷的沖擊，提高刀具使用壽 命；優(yōu)化后能生成效率最尚的G代碼程序，提尚生廣效率。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)控機(jī)床粗加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法流程圖；
[0022] 圖2是對(duì)手機(jī)殼進(jìn)行加工得到的主軸電流的指令域波形圖；
[0023] 圖3是加工工藝參數(shù)優(yōu)化前后的電流對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0025] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)控機(jī)床粗加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法包括如下步驟：
[0026] (1)運(yùn)行原始G代碼，得到包括指令序列號(hào)和進(jìn)給速度在內(nèi)的工作任務(wù)數(shù)據(jù)以及 包括主軸電流在內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0027] 以加工手機(jī)殼零件為例，運(yùn)行手機(jī)殼零件加工原始G代碼，得到指令序列號(hào)和原 始進(jìn)給速度匕=5000mm/min，運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括手機(jī)殼零件加工過(guò)程中的主軸負(fù)載電流， 初始加工時(shí)間為210s。
[0028] (2)令優(yōu)化次數(shù)η= 0 ;
[0029] (3)建立第η次優(yōu)化后的G代碼的工作任務(wù)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系，得 到指令域波形圖；
[0030] 其中，指令域波形圖以指令序列號(hào)為橫坐標(biāo)，以各行指令的主軸平均電流為縱坐 標(biāo)，η= 0時(shí)，第0次優(yōu)化后的G代碼為原始G代碼。
[0