[发明专利]一种切削阶段数控车床加工参数节能优化方法

权利要求书

1.一种切削阶段数控车床加工参数节能优化方法，其特征在于：具体步骤为：

步骤一、建立切削加工阶段的能耗和加工时间模型，选取加工参数中的切削速度、进给量、背吃刀量为优化变量，初始化蚁群位置和信息素；

步骤二、计算蚂蚁位置和信息素浓度，找到迭代中切削能耗单目标函数的最小解，再将最小解蚂蚁的位置作为本次迭代中其余蚂蚁的移动方向，进行全局搜索；

步骤三、在步骤二所述的最小解蚂蚁的周边进行局部搜索，得到的局部搜索的解与步骤二所述的最小解相比较，如果局部搜索的解更小，将最小解更新为局部搜索的解；否则，沿用步骤二所述的最小解；

步骤四、在全局搜索和局部搜索后更新每只蚂蚁留下的信息素；

步骤五、保存每次迭代的最小解蚂蚁位置，判断是否满足终止条件，若不满足，返回步骤二继续计算；若满足，则输出蚂蚁位置，得到最优车削参数。

2.根据权利要求1所述的一种切削阶段数控车床加工参数节能优化方法，其特征在于：

建立切削加工阶段的能耗模型E_c：

式中各标号为：T为切削时间，C_p为切削功率系数，v_c、f、a_p分别为切削速度、进给量、背吃刀量，w、y、x分别为各参数对切削力的影响程度系数；

单工步加工一次走刀过程中切削参数不变，能耗模型E_c简化为：

T表示实际切削阶段中在一个工步内刀具去除材料所消耗的时间，其与进给速度f_v和工件长度L有关，表示为：

将加工能耗E_c和切削时间T进行归一化处理，归一化处理后的切削能耗单目标函数表达式为：

F(a_p,f,v_c)＝a₁E_c*+a₂T* ④

其中，T^*分别为归一化后的加工能耗、加工时间数值，a₁、a₂分别为加工能耗和加工时间的决策权重，且a₁+a₂＝1。

3.根据权利要求1或2所述的一种切削阶段数控车床加工参数节能优化方法，其特征在于：预先对切削速度、进给量和背吃刀量进行范围约束。

4.根据权利要求3所述的一种切削阶段数控车床加工参数节能优化方法，其特征在于：

范围约束具体步骤为：

(1)切削速度v_c约束

切削速度v_c与机床主轴速度n之间存在计算公式：

式中，D是工件直径；

机床主轴转速n必须介于机床最高转速n_max和最低转速n_min之间，则切削速度v_c的约束条件为

(2)进给量f约束

进给量f必须在机床允许的最小进给量f_min和最大进给量f_max之间，即：

f_min≤f≤f_max ⑦

(3)背吃刀量a_p约束

背吃刀量a_p介于最小背吃刀量和最大背吃刀量之间，即：

5.根据权利要求3所述的一种切削阶段数控车床加工参数节能优化方法，其特征在于：加工参数选取还满足表面粗糙度要求，表面粗糙度表示为：

式中，r_ε为车刀刀尖圆弧半径。