[发明专利]基于主轴电流分析的数控机床粗加工工艺参数优化方法

说明书

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，更具体地，涉及一种基于主轴电流分析的数控机床粗加工工艺参数优化方法。

背景技术

在数控加工过程中，切削参数的合理选择对生产效率和加工精度的提高以及生产成本的降低具有非常重要的意义。例如，在手机壳的数控加工过程中，由于加工过程中切削条件不断变化，为了实现最大的生产效率和经济效益，应当对进给速度F进行优化，在保证加工过程中工件没有过切现象的前提下，优化后的NC程序既能保证刀具时刻都处于安全载荷的工作状态，又能生成效率最高的G代码程序，提高生产效率。

虽然CAM软件都具有刀具路径自动生成的功能，但是主轴转速、进给速度及切削深度等工艺参数都要由编程人员指定，工艺参数选择的好坏取决于编程人员的经验和水平。一般情况下，受限于编程人员的加工经验，往往在编制数控程序时，针对于不同的程序区段通常选择一个恒定的进给速度，以保证安全生产。但是在这种情况下对于大多数加工区域来说，给定的进给速度是一个保守值，不能充分发挥数控机床的效能，加工效率较低。同时，由于加工区域的切削深度是不断变化的，在采用相同进给速度时，必然会引起切削力的不断变化，而切削力的变化过大会引起刀具振动加剧，由此加剧刀具的磨损，进而降低刀具的寿命，此外，振动的加剧，还会引起加工零件表面质量的恶化，因此，选择合理的加工工艺参数，能使切削力均衡，达到提高加工效率，增加刀具寿命的目的。

现有的优化加工效率的方法主要是从优化几何特征的角度来减少加工时间。例如，通过修正刀路中的空切走刀段，如刀具的后退、移动、接近刀轨，来提高加工效率；通过将刀路中不平滑移动路径修正为平滑路径，来缩短加工时间。以上方法均无法优化与加工效率直接相关的进给速度，而能优化与加工效率直接相关的进给速度的方法是以状态数据的不连续性特征为判断标准，而不是以状态数据的目标值为判断标准。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于主轴电流分析的数控机床粗加工工艺参数优化方法，其目的在于提高粗加工过程中的加工效率，由此解决现有G代码在粗加工过程中效率低下的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种数控机床粗加工工艺参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)运行原始G代码，得到包括指令序列号和进给速度在内的工作任务数据以及包括主轴电流在内的运行状态数据；

(2)令优化次数n＝0；

(3)建立第n次优化后的G代码的工作任务数据和运行状态数据间的映射关系，得到指令域波形图；其中，指令域波形图以指令序列号为横坐标，以各行指令的主轴平均电流为纵坐标，n＝0时，第0次优化后的G代码为原始G代码；

(4)根据指令域波形图，计算G代码各行指令的第n+1次迭代后的进给速度；其中，G代码第m行指令的第n+1次迭代后的进给速度m＝1,2,...,M，M为G代码指令的总行数，I^*为根据指令域波形图在指令域内求得的初始目标电流，k为调节系数，k·I^*为优化的目标电流，为G代码第m行指令的第n次迭代后的进给速度，为第n次优化的G代码的第m行指令的主轴平均电流，n＝0时，G代码第m行指令的第0次迭代后的进给速度为原始G代码的第m行指令的进给速度，第0次优化的G代码的第m行指令的主轴平均电流为原始G代码的第m行指令的主轴平均电流；

(5)根据工艺系统的最大允许进给速度F_max和原始G代码的各行指令的进给速度，对G代码各行指令的第n+1次迭代后的进给速度序列进行修正，得到G代码各行指令的第n+1次优化后的进给速度序列进而得到第n+1次优化后的G代码；

(6)运行第n+1次优化后的G代码，得到加工效率和主轴电流；

(7)判断加工效率是否大于预设效率，是则顺序执行步骤(8)，否则令n＝n+1，返回步骤(3)；

(8)判断主轴电流是否超过工艺系统允许的最大主轴电流i_max，是则令n＝n+1，返回步骤(4)，否则说明加工效率和主轴电流均达到优化要求，结束优化过程。

优选地，所述步骤(4)中，初始目标电流I^*为G代码所有指令行的主轴平均电流的平均值或所有指令行的主轴平均电流的最大值。

优选地，每次迭代时，所述步骤(4)中保持k的值不变，对初始目标电流I^*，用迭代值替换原有值。