基于遗传算法的曲面加工优化双刀具选择算法
第1期2018年1月组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique
No.1Jan.2018
文章编号:1001-2265(2018)01-00４3-03 DOI:10．13４62/j．cnki．mmtamt．2018．01．011
收稿日期:2017-03-29;修回日期:2017-0４-06
?基金项目:国家自然科学基金资助项目(51305379);江苏省 青蓝工程 资助项目
作者简介:赵世田(1979 )，男，山东日照人，盐城工学院讲师，博士，研究方向为数控技术二CAD /CAM 技术研究，(E -mail)zhao sq2005@126．
com三
基于遗传算法的曲面加工优化双刀具选择算法?
赵世田,付莹莹,曾 勇,郑 雷
(盐城工学院机械工程学院，江苏盐城 22４051)
摘要:针对球头刀加工自由曲面时的局部干涉影响曲面加工效率问题,提出了优化双刀具选择算法三基于曲率模型求取无曲率干涉加工自由曲面的最小刀具尺寸,给出对应不同尺寸刀具划分自由曲面干涉区域和非干涉区域,等面积平面近似曲面计算刀具路径总长度计算方法,基于遗传算法求解由刀具尺寸与刀具路径长度建立的双刀具选择模型三验证实例表明该算法能够显著提高自由曲面加工效率三
关键词:遗传算法;自由曲面;无曲率干涉;双刀具中图分类号:TH162;TG506 文献标识码:A
Optimize Double-cutter Selection Algorithm of Surface Machining Based on Genetic Algorithm
ZHAO Shi-tian，FU Ying-ying，ZENG Yong，ZHENG Ｌei
(School of Mechanical Engineering，Yancheng Institute of Technology，Yancheng Jiangsu 22４051，China)Abstract :In order to solve the problem that local interference will affect the efficiency of free-form surface machining by using ball cutter ，double-cutter selecton algorithm is put forward.Firstly ，the minimum cutter that can machine the whole surface without local interference is acquired from the curvature model.Then ，the freeform surface is divided into interference area and non-interference area corresponding to different cut-ter size.The simplified calculation method of total length of toolpath is given by replacing the free-form sur-face areas with same size flat surface.So the double cutter selection model is constructed from the cutter size and the total length of toolpath.The optimized cutter size can be solved by genetic algorithm.The experi-mental results show that the proposed algorithm can significantly improve the efficiency of free-form surface machining.
Key words :genetic algorithm ;free-form surface ;non-curvature interference ;double-cutter
0 引言
自由曲面加工刀具尺寸与加工效率密切相关，如果刀具尺寸太小，则加工步距小，刀具路径轨迹长，加工效率低下;如果刀具尺寸太大，则加工曲面时易于发生局部干涉，产生过切或欠切，因此，自由曲面加工刀具尺寸选择极为重要三现有的UG二Pro /E 等商业CAD /CAM 软件，由编程人员依据经验选择刀具[1]，尺寸选择偏保守，需要反复试选择;另一种方法是基于曲面曲率分析[2-3]确定刀具尺寸，直接求取自由曲面的最大主曲率确定无干涉刀具尺寸三但是对于基于递推形式定义[４]的自由曲面等，难以直接确定最大主曲率三ＬI 和ZHANG [2]根据曲面曲率分析，Ding 等[3]通过细分曲面，计算各个离散点处的最大主曲率，确定无曲率干涉最大刀具尺寸R T ，但是几何特征变化复杂的曲面，能满足无曲率干涉加工的刀具尺寸很小，加工效率低三
论文从加工刀具尺寸与加工效率关系入手，提出
了一种基于遗传算法的自由曲面无曲率干涉加工优化双刀具选择算法三该算法求取的双刀具组合不但极大的提高了自由曲面加工效率，而且在建立优化求取模型时的等面积平面近似代替曲面的刀具路径总长度的简化计算方法，同样提高了算法效率三
1 自由曲面加工刀具尺寸与加工效率分析
1.1 加工效率分析
在残余高度允差h 相同的前提下，加工自由曲面的凸面比凹面区域时的加工步距大，凹面区域易发生局部干涉三实际计算中，一般曲面正交于刀具进给方向的曲率半径ρ远大于残余高度允差h ，简化的步距近似公式[5]:
L ?22hR
ρρ-R
(1)
其中，R 是刀具半径三
假设残余高度允差相同，加工刀具尺寸大，则加工步距也大，刀具路径总长度就短，加工效率就高三为了
万方数据