計算機技術(shù)在數(shù)控加工切削優(yōu)化中實際應(yīng)用

楊雯俐

摘 要： 本文將會針對計算機技術(shù)在數(shù)控加工切削優(yōu)化中的實際應(yīng)用等內(nèi)容進行具體的分析和論述，為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞： 計算機技術(shù);數(shù)控加工;切削;優(yōu)化

近些年，我國工業(yè)迅猛發(fā)展，與此同時也為該行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，很多技術(shù)都已經(jīng)實現(xiàn)了智能化的發(fā)展趨勢，而數(shù)控機床也在不斷的完善自身的技術(shù)優(yōu)勢，例如將數(shù)控機床中的加工切削技術(shù)與計算機實現(xiàn)完美的融合，這不僅能夠提升其加工效率，還能夠增強加工精準度。數(shù)控加工離不開計算機技術(shù)，兩者有著相輔相成的內(nèi)在聯(lián)系，從目前情況來看，數(shù)控加工過程中，切削速度、深度、寬度和進給量等都屬于切削參數(shù)，參數(shù)值的大小、精準度會對切削質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。這些因素也將會直接影響零件加工質(zhì)量、效率、成本等，數(shù)控加工切削優(yōu)化可以分為很多種，其中參數(shù)優(yōu)化是最為重要的一部分，所以本文將對其進行重要論述，只有做好參數(shù)優(yōu)化工作，才能夠為零件加工提供更高效、更優(yōu)越的加工環(huán)境，繼而為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。進入二十一世紀后，計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，為人們的生活和機械制造發(fā)展帶來了很多幫助，傳統(tǒng)的數(shù)控機床在切削工藝中存在很多問題，經(jīng)過人們不斷地改良和完善，現(xiàn)在已經(jīng)有了明顯進展，加工工藝開始不斷完善，要想更好地適應(yīng)現(xiàn)代化社會的發(fā)展，滿足人們的需求，就要不斷地探索和前進，將現(xiàn)代化的計算機技術(shù)與數(shù)控機床加工工藝完美融合到一起，彰顯出數(shù)控機床智能化的優(yōu)勢。

一、數(shù)控加工切削優(yōu)化問題

數(shù)控機床的切削方式有很多，較為常見的有車削、銑削、鉆削等，這些切削加工工藝對精準度都有嚴格要求，不同的切削形式有著各自的參數(shù)表述形式，例如切削功率、切削速度、切削深度、切削寬度等，這些都是切削的各種參數(shù)。其中比較重要切削參數(shù)為切削速度、進給量、切削深度，即切削三要素。要想更好地確保切削質(zhì)量和切削精準度，就應(yīng)當提高刀具的耐用度，并以刀具的耐用度為衡量標準，一定要將這一問題視為關(guān)鍵點，只有優(yōu)化刀具自身質(zhì)量和耐用度，才能夠為加工切削優(yōu)化給予更多幫助。通常情況下，人們在確定切削用量的時候，都根據(jù)背吃刀量的最大值來斷定，這是較為常用的切削用量測量形式，數(shù)控機床與傳統(tǒng)的手動機床有著很大差異性，相比之下數(shù)控機床不僅僅工作效率高、精準率高，還能夠滿足很多動力和剛性要求，在切削零件的時候，所考慮的給進量大小不僅僅要根據(jù)尺寸，還需要根據(jù)零件表面是否粗糙等來判定，兩者綜合才能決定進給量大小。但是在實際數(shù)控加工切削過程中，經(jīng)常會遇到加工效率低、加工切削速度慢等問題，這與人們選擇的切削方式有很大關(guān)系，查表法會大大降低加工效率，不能夠更好地確保零件的高質(zhì)量，這是零件加工切削過程中急需解決的問題。完善數(shù)控加工切削工藝，首先就要采取科學(xué)的切削參數(shù)優(yōu)化方法，這是基礎(chǔ)條件也是前提條件，只有充分的認識到現(xiàn)有問題，并且加以改進和完善，才能夠更好地促使數(shù)控加工質(zhì)量和效率同時得到提高。[1]

二、計算機技術(shù)在數(shù)控加工切削優(yōu)化中的引用

（一）建立優(yōu)化模型

計算機技術(shù)的應(yīng)用方式有很多，要想將其與數(shù)控加工切削技術(shù)緊密結(jié)合，就需要注意機械設(shè)計問題，運用計算機將物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，通過模型的優(yōu)化構(gòu)建來實現(xiàn)模型參數(shù)的記錄和整理。需要注意的是，對現(xiàn)有模型參數(shù)，人們一定要融入數(shù)學(xué)計算方法來完成參數(shù)簡單有效的計算，這一過程非常重要。在實際的操作過程中，人們可以借助計算機來設(shè)計相應(yīng)的函數(shù)模型，然后在實際的加工切削操作過程中設(shè)備就會按照事先設(shè)計好的參數(shù)準確反映，進而得到相應(yīng)的參數(shù)對照優(yōu)化模型，在這個過程中計算機技術(shù)發(fā)揮了非常大的優(yōu)勢。建立優(yōu)化模型一定要考慮一些影響因素，例如機床參數(shù)、刀具參數(shù)、加工條件等，這些因素都會影響切削的加工效率與加工質(zhì)量。計算機技術(shù)的融入大大提高了切削的效率與質(zhì)量，因為當具體變量確定后，人們可以結(jié)合目標函數(shù)完成具體參數(shù)優(yōu)化模型的構(gòu)建，最大生產(chǎn)率就是最終的目標，其中已知量與變量的關(guān)系一目了然。切削工藝不僅受上述因素的影響，還會受進給力、切削扭矩、主軸轉(zhuǎn)速、工件質(zhì)量及機床功率等因素的限制，當面對這些問題的時候，人們可以通過構(gòu)建模型來求解，這一過程充分發(fā)揮出了計算機技術(shù)的作用和價值所在。[2]

（二）選擇優(yōu)化算法

計算機技術(shù)的融入不僅可以提升數(shù)控加工切削的效率和質(zhì)量，還能夠完善傳統(tǒng)算法，使數(shù)控加工技術(shù)更精確。合適優(yōu)化算法的選擇非常重要，通常情況下人們會通過計算程序進行編程，然后將程序輸入到控制計算機存儲器當中。很多時候，人們習(xí)慣性的使用遺傳算法，將其看作是最優(yōu)算法，這種算法的使用需要以計算機為前提，基于自然選擇理論以及自然遺傳機制來進行尋找最優(yōu)值的一種計算方法。遺傳算法的使用比較簡單，首先人們要隨機創(chuàng)建一個初始種群，確保其個體數(shù)目保持一定，在這種情況下對其中的個體染色體進行編碼，然后利用計算機內(nèi)的程序計算個體適應(yīng)度，再根據(jù)適應(yīng)度來選擇再生個體，這個環(huán)節(jié)是一個很重要的環(huán)節(jié)。

遺傳算法在切削參數(shù)計算中應(yīng)用十分廣泛，在計算這類問題的時候，首先將優(yōu)化參數(shù)的各個變量和在群體中適應(yīng)值區(qū)域計算出來，先解碼然后再進行編碼，這個順序需要注意。而如果個體的適應(yīng)值在零下，則需要對現(xiàn)有字符進行串編碼變異操作，這樣可以使個體重新復(fù)活，被選中的概率也大大提升。

（三）判斷優(yōu)化結(jié)果

模型所計算出的優(yōu)化結(jié)果未必準確，需要人們進一步對其進行細致分析和計算，將先分析數(shù)據(jù)與以往經(jīng)驗所得數(shù)據(jù)進行對比分析，這樣做也是為了更好地優(yōu)化切削參數(shù)結(jié)果，通過分析可以判斷優(yōu)化結(jié)果是否能夠真正的取得優(yōu)化效果。通過對比分析可以明顯的得出相應(yīng)結(jié)論，也就是該種優(yōu)化結(jié)果能夠大大提高機床的利用率，在減少切削時間的同時提高零件的生產(chǎn)效率，真可謂是一舉兩得。計算機技術(shù)在數(shù)控加工切削中具有舉足輕重的地位，據(jù)有關(guān)調(diào)查研究結(jié)果顯示，在融入計算機技術(shù)之后，單道工序優(yōu)化能力減少0.96s切削時間，如果是半精加工的化能夠減少3.6s的切削時間，可見優(yōu)化力度之大，按照這樣的計算方法，數(shù)控加工切削一個零件可以節(jié)省112s以上。

隨著信息化技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控加工機床也在不斷的完善各項功能，計算機的融入已經(jīng)實現(xiàn)了對加工工藝的檢測，系統(tǒng)可以自行選擇切削參數(shù)，將數(shù)控機床調(diào)整到最佳狀態(tài)，這是傳統(tǒng)數(shù)控切削技術(shù)所不具備的優(yōu)勢和特點。除此之外，計算機技術(shù)的融入也為自控系統(tǒng)帶來很大幫助，使加工系統(tǒng)可以根據(jù)切削熱度、挺度、材料以及磨損情況等對主軸轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，這樣有助于保持數(shù)控機床整體處于最佳狀態(tài)。

近些年也有人專注于研究計算機集成技術(shù)的發(fā)展，該項技術(shù)能夠使現(xiàn)有數(shù)控加工工藝變得更加精細化、規(guī)范化，為實現(xiàn)計算機數(shù)控加工切削優(yōu)化的高效發(fā)展夯實基礎(chǔ)。

三、計算機數(shù)控的其他功能

數(shù)控機床運轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)速非常高，這時要想借助計算機技術(shù)來實現(xiàn)無誤差的調(diào)節(jié)非常重要，因為速度增益在一定范圍內(nèi)是沒有阻尼的，因此進給軸的插補控制意義非常大，要想從根本上滿足HSC的特殊加工需求，就應(yīng)當注重研究開發(fā)新的速度控制及軌跡插補變化法。計算機技術(shù)在數(shù)控加工切削中的應(yīng)用非常重要，即可以進行幾何變換，又可以補償機械誤差，能夠更好地提高軌道的精確度。

如今計算機技術(shù)能夠有效的補償基礎(chǔ)的熱誤差與靜態(tài)誤差，沒有這些誤差可以確保零件的精準度更高，更符合人們的用工需求。而基于HSC技術(shù)的應(yīng)用誤差補償主要分為幾大類，分別是補償測量系統(tǒng)誤差和絲桿導(dǎo)程誤差;補償進給軸轉(zhuǎn)向點處的摩擦誤差;補償由進給軸速度高和絲桿轉(zhuǎn)速高引起的熱誤差等。

綜上所述，本文主要論述了計算機技術(shù)在數(shù)控加工切削優(yōu)化中的應(yīng)用等內(nèi)容，通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)代化的數(shù)控加工過程中，人們始終在探尋可以提高切削精準度的方法，而計算機技術(shù)的融入不僅僅可以建立切削參數(shù)優(yōu)化模型，還能夠?qū)﹀e誤的操作給予相應(yīng)提示，這些都是手動機床所不具備的優(yōu)勢。利用計算機技術(shù)能夠通過概率搜索的技術(shù)來對切削參數(shù)進行優(yōu)化處理，進而找到更適合的參數(shù)值，有助于提高人們的操作效率，在未來的數(shù)控機床加工過程中，計算機技術(shù)必將得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]崔海龍，關(guān)麗雯，王小龍.基于VERICUT二次開發(fā)的數(shù)據(jù)加工切削力仿真研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2016（09）：109-111.

[2]歐敏.分析數(shù)控加工工藝決策與切削參數(shù)規(guī)范化[J].煤炭技術(shù)，2017（08）：121-128.