數(shù)控車銑加工凸輪軸工藝優(yōu)化及實(shí)例探究

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1、數(shù)控車銃加工凸輪軸工藝優(yōu)化及實(shí)例探究摘要：該文分析了數(shù)控車銃加工凸輪軸工藝的缺陷，建立了以最低生產(chǎn)成本與最高生產(chǎn)率的目標(biāo)函數(shù)，選擇了以切削速度和軸向進(jìn)給量作為進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量，對(duì)數(shù)控車銃加工切削用量進(jìn)行了相關(guān)的優(yōu)化。最后以實(shí)例來驗(yàn)證，結(jié)果表明在實(shí)際生產(chǎn)加工中，以通過生產(chǎn)成本的降低，來提高生產(chǎn)效率為目的的優(yōu)化方式，是企業(yè)生存以及增強(qiáng)競爭力的主要方向，是完全符合企業(yè)要求的關(guān)鍵詞：數(shù)控車銃加工凸輪軸工藝分析中圖分類號(hào)：TK426文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2016)10(b)-0052-021在傳統(tǒng)加工

2、方法中，凸輪軸的工藝缺陷凸輪加工是凸輪軸的加工工藝重點(diǎn)。凸輪軸的傳統(tǒng)粗銃加工方法，基本上是在數(shù)控凸輪銃床上完成加工的，由于設(shè)備老化，容易受到設(shè)備行程的限制，控制系統(tǒng)不穩(wěn)定性等因素的影響。因此并不適應(yīng)在當(dāng)前多個(gè)品種生產(chǎn)的實(shí)際情況。對(duì)凸輪軸粗銃更多的是只能在凸輪磨床靠凸輪型線進(jìn)行加工，然后在萬能銃床上完成銃削的相關(guān)加工工序。磨削凸輪都是在凸輪磨床上以仿形磨削的方式來進(jìn)行的，而仿形磨削要求是制作出精度特別高的凸輪設(shè)計(jì)型線，從而加大了凸輪靠模的制造周期，大大提高了成本，更新曲線非常困難。同時(shí)，仿形系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)彈性變形。這樣

3、一種仿形誤差對(duì)于凸輪加工精度的影響可以達(dá)到0.055mm左右。由于凸輪磨床工件的轉(zhuǎn)速是屬于固定的，因此凸輪型面上各個(gè)升程點(diǎn)的磨削速度是不一樣的。某一些點(diǎn)會(huì)存在很大的加速度，這樣一種運(yùn)動(dòng)形式對(duì)于凸輪會(huì)造成較大的震動(dòng)以及沖擊，從而使得凸輪表面形成較大的拉應(yīng)力以及較大的變質(zhì)層，以此來引起凸輪表面出現(xiàn)過早疲勞裂紋以及磨損的現(xiàn)象，最終使得零件出現(xiàn)失效的可能2數(shù)控車銃加工凸輪軸工藝優(yōu)化分析數(shù)控車銃加工凸輪軸加工工藝過程中優(yōu)化的基礎(chǔ)是切削用量的優(yōu)化分析。一般是以最高生產(chǎn)率、最低生產(chǎn)成本來作為全面優(yōu)化的目標(biāo)，用設(shè)備、刀具以及工件方

4、面的因素來作為約束的條件，在加工條件明確的情況下（加工任務(wù)、零件圖紙說明、設(shè)備、工、量、刀具等），切削用量對(duì)提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品精度、降低生產(chǎn)成本有著最為直接的影響。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)快速發(fā)展的今天，充分地應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)建模與模型分析方法、切削理論來尋找最佳的組合切削參數(shù)，是作為解決這一個(gè)問題的關(guān)鍵所在2.1確定?^化設(shè)計(jì)變量當(dāng)凸輪軸在數(shù)控車銃復(fù)合加工中心上進(jìn)行加工的時(shí)候，機(jī)床設(shè)備、刀具、工件等參數(shù)都具體確定后，真正能夠影響生產(chǎn)效率的主要工藝參數(shù)有這幾個(gè)因素：切削速度為、工件每轉(zhuǎn)一圈銃刀的軸向進(jìn)給量為、切削的深度為、工件

5、的轉(zhuǎn)速、刀具的每齒進(jìn)給量為、刀具的齒數(shù)為Z、刀具直徑為d和工件直徑為D工件每轉(zhuǎn)一圈銃刀的軸向進(jìn)給量是作為全面影響加工效率的一個(gè)重要參數(shù)之一。如果工件的轉(zhuǎn)速的單位是屬于r/min,那么銖刀軸向進(jìn)給速度的單位是屬于mm/min,則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的計(jì)算公式是：銃刀的每齒進(jìn)給量是作為車銃加工凸輪軸過程中的一個(gè)最為主要的工藝參數(shù)，它的大小與銃刀以及工件直徑、齒數(shù)、銃刀以及工件轉(zhuǎn)速都有直接的關(guān)系。其計(jì)算公式為：在數(shù)控車銃加工過程中切削用量優(yōu)化所涉及到的工藝參數(shù)是相當(dāng)多的，假若對(duì)每一個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行全面的優(yōu)化是不可取的，同時(shí)每一個(gè)工藝

6、參數(shù)之間是相互關(guān)聯(lián)的。在工藝條件一定的條件下（這里是指刀具、工件以及機(jī)床參數(shù)等）,主要影響加工質(zhì)量、加工效率以及刀具耐用度等方面的切削用量，包括軸向進(jìn)給量、切削速度、切削深度以及銃刀的每齒進(jìn)給量，而銃刀的每一齒進(jìn)給量是通過銃刀轉(zhuǎn)速、工件轉(zhuǎn)速以及軸向進(jìn)給量這些參數(shù)派生出來的，切削深度是已加工表面與待加工表面間的垂直距離，這樣對(duì)于零件表面質(zhì)量的影響是非常小的，通常來說由被加工零件的余量來進(jìn)行決定的，在整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)中是屬于常數(shù)2.2建立目標(biāo)函數(shù)(1)建立生產(chǎn)率目標(biāo)函數(shù)數(shù)控車銃的加工效率優(yōu)化更多的是以單件平均生產(chǎn)時(shí)間作為主

7、要的目標(biāo)函數(shù)，其中刀具使用壽命會(huì)受耐用度的影響，這是屬于中間的控制因素。因此，單件平均生產(chǎn)時(shí)間的組成是這樣計(jì)算的：(2)建立生產(chǎn)成本目標(biāo)函數(shù)單件單工序平均加工成本一般包括這兩個(gè)部分：一部分是工時(shí)費(fèi)；另一部分是加工設(shè)備耗損費(fèi)(以刀具損耗費(fèi)為主)我們假設(shè)某一工序在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的費(fèi)用率為M,那么所使用刀具平均費(fèi)用是，工時(shí)費(fèi)是；刀具損耗費(fèi)計(jì)算公式是(3)建立雙目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的基本原則是希望各個(gè)分量目標(biāo)可以達(dá)到最優(yōu)，如果可以達(dá)到那樣的效果，那么這個(gè)優(yōu)化結(jié)果是最理想的。但是，在現(xiàn)實(shí)過程中全面解決多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)

8、計(jì)問題是屬于一個(gè)十分復(fù)雜的問題，特別是在各個(gè)分目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化后相互產(chǎn)生的矛盾。因此，想要全面解決這些問題，就需要全面協(xié)調(diào)各個(gè)分目標(biāo)，讓它們可以相互做出一些必要的“讓步”，以此來達(dá)到接近各個(gè)分目標(biāo)的要求，這才是最好的解決方案2.3約束條件在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中，由于加工設(shè)備、加工條件和工件質(zhì)量要求等一些技術(shù)條件方面的限制，所以可供選擇的切削用量的范圍是相當(dāng)有限的。