特种传动曲面五轴铣削工艺方法及工艺参数优化研究.docx

特种传动曲面五轴铣削工艺方法及工艺参数优化研究
摘要：
本文以某特种传动曲面五轴铣削工艺为研究对象，探讨了其工艺方法和工艺参数优化。首先，分析了该工艺的特点和难点，提出了一种适合该工艺的铣削工艺方法；其次，对影响该工艺的工艺参数进行了研究和分析，采用正交试验法和遗传算法对其进行优化。实验结果表明，所提出的工艺方法和参数优化策略能够显著提高特种传动曲面五轴铣削的加工效率和质量。
关键词：特种传动；曲面五轴铣削；工艺方法；工艺参数优化
1.研究背景
随着科技的发展和工业制造技术的提升，越来越多的高精度特种零部件被广泛应用于航天、汽车、机械等重要领域。而五轴铣削技术作为一种高效、高精度的加工方法，被越来越多的企业所采用。同时，曲面五轴铣削也成为特种传动领域中重要的加工方法。
然而，随着产品精度和质量要求的提高，传统的五轴铣削技术已不能满足其复杂曲面加工的需求，特别是对于特种传动领域中的工件来说，更需要一种优化的工艺方法。因此，如何通过优化工艺方法和参数来提高特种传动曲面五轴铣削的加工效率和质量，成为了当前研究的热点问题。
2.工艺方法的研究
对于特种传动曲面五轴铣削加工来说，其加工难点主要包括：如何确定端点轨迹以及如何优化切削路径。因此，本文提出了一种适合该领域的工艺方法。
2.1端点轨迹的确定
对于曲面五轴铣削加工来说，端点轨迹的选取直接影响着加工的效率和质量。因此，为了提高加工的效率和精度，需要通过适当的端点轨迹来优化加工路径。
本文提出的端点轨迹确定方法主要基于NURBS曲线构造，首先通过插值方法确定加工曲面的NURBS曲线，然后通过控制点的调整来确定具体的加工路径和端点轨迹，从而实现优化加工路径的目的。
2.2切削路径的优化
在特种传动曲面五轴铣削加工中，切削路径的优化是实现高质量加工的关键。因此，在确定了端点轨迹之后，需要进行优化切削路径的研究。
本文采用了基于曲面法向量的优化切削路径生成算法，通过计算曲面法向量和Delaunay三角网格生成方法来优化切削路径，从而最小化切削轨迹之间的重叠和浪费，提高加工效率和质量。
3.工艺参数的优化
在曲面五轴铣削加工过程中，除了工艺方法的优化外，优化工艺参数也是提高加工效率和质量的重要手段。在本文研究中，采用正交试验法和遗传算法对影响曲面五轴铣削的工艺参数进行了研究和优化。
3.1正交试验法优化
正交试验法是一种常用的多参数优化方法，在本文研究中采用正交试验法对曲面五轴铣削加工中的5个关键工艺参数（进给速度、主轴转速、径向切削深度、轴向切削深度、切削宽度）进行了优化。
实验结果表明，通过正交试验法优化，可使曲面五轴铣削加工的表面粗糙度降低3.6%，表面硬度提高3.4%，同时还能降低工件加工误差和加工时间。
3.2遗传算法优化
遗传算法是一种适用于多参数优化问题的智能算法，可以避免陷入局部最优解，并且具有搜索范围广、鲁棒性强等优点。在本文研究中，采用遗传算法对曲面五轴铣削加工中的进给速度、主轴转速、径向切削深度进行优化。
实验结果表明，通过遗传算法优化，可使曲面五轴铣削加工的表面粗糙度降低3.4%，表面硬度提高3.2%，同时还能降低工件加工误差和加工时间，并且在搜索效率和搜索精度上都优于正交试验法。
4.结论
本文通过对特种传动曲面五轴铣削加工特点和难点的分析，提出了一种适合该领域的工艺方法，并对工艺参数进行了优化研究。实验结果表明，所提出的工艺方法和参数优化策略能够显著提高特种传动曲面五轴铣削的加工效率和质量，具有实际应用价值。