零部件加工與五軸數控加工研究論文
摘要：為了解決零部件精密加工這一復雜問(wèn)題，在加工過(guò)程中引入五軸數控加工，通過(guò)對刀具路徑自適應微分算法的優(yōu)化，它可以有效提高農業(yè)機械的加工效率和加工精度的復雜部分。實(shí)際測試結果表明，數控系統可以獲得復雜農機部件的精密加工效果，為復雜加工提供了新的方向。
關(guān)鍵詞：零部件加工；五軸數控；加工中心；刀具算法
由于我國農業(yè)現代機械化水平越來(lái)越高，導致現在的農業(yè)機械對自動(dòng)控制的部件精度也越來(lái)越高，而影響部件精度的主要關(guān)鍵問(wèn)題是機械加工技術(shù)，對復雜的曲面進(jìn)行加工對于提高加工效率是具有非常高的意義的。但是，當前我國企業(yè)使用的五軸機床大部門(mén)都沒(méi)有使用相關(guān)的經(jīng)驗以及理論來(lái)進(jìn)行五軸數控加工。對于部件加工來(lái)說(shuō)，切削量的優(yōu)化是提高復雜零件加工精度的有效方法。所以，如果企業(yè)采用了五軸數控加工技術(shù)，需要引進(jìn)農業(yè)機械在復雜零件的制造過(guò)程中先研究刀具加工參數以及加工的路線(xiàn)，這樣來(lái)提供農業(yè)機械零件的加工水平。
1基于CAD/CAM的農機部件綜合數控加工系統
隨著(zhù)CAD/CAM集成系統和刀具路徑優(yōu)化算法的發(fā)展，五軸加工中心已成為復雜零件的主要加工工具。如果用于加工機械零件，可以有效提高加工效率和質(zhì)量�；谌S機床，五軸數控機床增加了兩個(gè)可選軸。在三軸的基礎上，可以任意改變五軸數控機床的位置，有效縮短夾具的使用時(shí)間。因此，在復雜的農機零件加工中，零件的加工效率將大大提高。在用5軸數控加工中心加工農機部件時(shí)，可以使用CAD/CAM集成系統來(lái)優(yōu)化刀具路徑。加工參數與CAD/CAM系統集成，并使用相關(guān)算法對刀具進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)刀具軌跡仿真，利用自適應差分算法對刀具軌跡進(jìn)行優(yōu)化，最終確定了五軸銑床的主要刀具軌跡。
2基于自適應差分算法的五軸農機零件數控加工刀具軌跡調整
由于五軸數控加工復雜的導線(xiàn)，為了協(xié)調多軸同步控制，必須優(yōu)化刀具路徑，實(shí)現各軸功能的最佳實(shí)現。本文采用自適應微分算法對農機部件的數控加工刀具軌跡進(jìn)行優(yōu)化�；谧赃m應差分進(jìn)化，算法過(guò)程包括數據初始化，自適應函數和演化計算。最后確定優(yōu)化刀具路徑的邊界條件。初始測試位置和結束位置可以根據加工零件確定。處理路徑和處理時(shí)間是獨立變量，處理路徑可以表示為三個(gè)處理時(shí)間多項式。通過(guò)優(yōu)化多項式系數來(lái)獲得最佳處理路徑。三次擬合多項式為其中，θ代表代表處理路徑;t是處理時(shí)間;a代表要優(yōu)化的參數。初始和最終處理參數根據農業(yè)機械部件的結構來(lái)確定：其中，T是在加工循環(huán)中加工五軸數控機床的時(shí)間。在此基礎上，可以將三次多項式的優(yōu)化系數作為五軸數控加工中心刀具路徑規劃中最短樣條曲線(xiàn)優(yōu)化的目標函數進(jìn)行計算。其中，T是加工循環(huán)中5軸數控機床的時(shí)間。在此基礎上，可以估計三次多項式優(yōu)化系數是五軸數控加工中心最短的樣條曲線(xiàn)優(yōu)化目標函數。其中，ix表示加工5軸數控機床i所需的時(shí)間;n表示數控加工點(diǎn)中的點(diǎn)數;代表基本的加工工具粘合劑約束，其中>0;.θ、.θ、...θ、分別表征加工刀具的角速度，角加速度，角加速度和位移矩。給出了角速度約束，角加速度約束，角加速度約束和關(guān)節扭矩約束。Ture表示可以通過(guò)降低適應性而將其置于約束內的二進(jìn)制表達式。最佳的刀具軌跡位置在ti或者(ti，ti+1)區間，則：其中，.θ指示工具最佳位置的絕對值;||.θ刀具處于最佳位置時(shí)的速度的絕對值;||.ixθ,i=1,2,…,n-1表示區間（ti，ti+1）中絕對值的最大值，優(yōu)化后的參數直接輸入到CAD/CAM集成系統中�？梢�?xún)?yōu)化5軸數控機床的刀具路徑。
3五軸數控加工中心刀具算法應用于農機配件的加工
為了驗證自適應差分算法在五軸機床刀具路徑優(yōu)化算法中的實(shí)際應用，研究了凹凸切削機床復雜零件的加工過(guò)程，設計了刀具路徑。實(shí)際的處理結果驗證了算法的可靠性。一種新型自動(dòng)修剪機器人農業(yè)機械由于其傳動(dòng)過(guò)程中的復雜運動(dòng)，經(jīng)常在其關(guān)節處使用復雜的凸形和凹形配件，這給農機零件的加工帶來(lái)了更多的麻煩；五軸數控加工中心可合理規劃刀具路徑，使刀具完成曲線(xiàn)運動(dòng)，實(shí)現復雜零件的加工。為了驗證刀具路徑優(yōu)化算法的可靠性，有必要使用刀具路徑模擬方法進(jìn)行理論研究。使用算法編程技術(shù)來(lái)獲得工具曲線(xiàn)。在較復雜的表面部件中，加工工具很少，這對農機部件的加工質(zhì)量影響很大。在優(yōu)化和優(yōu)化比較之前，刀具軌跡增加了復雜零件中行走工具的密度。這種加工方法精度高，保證了零件的復雜、零件的高精度、復雜的表面光滑、加工毛刺少、加工精度高，能滿(mǎn)足農機零件復雜零件的精密加工。
4結論
本文首先介紹了基于CAD/CAM的農機部件綜合數控加工系統，然后闡述了基于自適應差分算法的五軸農機零件數控加工刀具軌跡調整，最后介紹了五軸數控加工中心刀具算法應用于農機配件的加工的例子。最后希望通過(guò)本文的研究，對今后的專(zhuān)家學(xué)者研究相關(guān)的課題有一定的幫助與借鑒作用。
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