面向能耗的多刀具孔加工刀具直径及工艺参数集成优化模型

doi:10.3901/JME.2018.15.221

机械工程学报 ›› 2018, Vol. 54 ›› Issue (15): 221-231.doi: 10.3901/JME.2018.15.221

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面向能耗的多刀具孔加工刀具直径及工艺参数集成优化模型

陈行政, 李聪波, 吴磊, 万腾, 杨青山

重庆大学机械传动国家重点实验室重庆 400030

收稿日期:2017-08-21 修回日期:2018-01-19 出版日期:2018-08-05 发布日期:2018-08-05
通讯作者: 李聪波(通信作者),男,1981年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为绿色制造与再制造。E-mail:congboli@cqu.edu.cn
作者简介:陈行政,男,1990年出生,博士研究生。主要研究方向为绿色制造。E-mail:chenxingzhengg@163.com;吴磊,男,1990年出生,硕士研究生。主要研究方向为绿色制造。E-mail:wlzjywl@163.com;万腾,男,1992年出生,硕士研究生。主要研究方向为绿色制造。E-mail:wanteng@cqu.edu.cn;杨青山,男,1994年出生,硕士研究生。主要研究方向为绿色制造。E-mail:yangqings@outlook.com
基金资助:
国家重点研发计划（2017YFF0207903）和国家自然科学基金（51475059）资助项目。

Integrating Optimization of Cutter Diameter and Cutting Parameters for Energy-aware Multi-tool Hole Machining

CHEN Xingzheng, LI Congbo, WU Lei, WAN Teng, YANG Qingshan

State Key Laboratory of Mechanical Transmission, Chongqing University, Chongqing 400030

Received:2017-08-21 Revised:2018-01-19 Online:2018-08-05 Published:2018-08-05

摘要/Abstract

摘要： 刀具直径和工艺参数对机床加工能耗影响显著。与单独优化刀具直径或单独优化工艺参数相比，开展刀具直径及工艺参数集成优化能进一步降低机床加工能耗。为实现面向低能耗的多刀具孔加工过程中刀具直径及工艺参数集成优化，首先，系统地分析了多刀具孔加工过程的加工时间和加工能耗；然后，建立以刀具直径和工艺参数为优化变量，以最小加工能耗和加工时间为优化目标的多刀具孔加工多目标集成优化模型，并采用粒子群算法对模型进行优化求解；最后，基于实际案例分析了刀具直径及工艺参数集成优化的必要性，并通过对比分析，验证了该模型的有效性和实用性。

关键词: 刀具直径, 多刀具孔加工, 工艺参数, 能耗

Abstract: During CNC machining, cutter diameter and cutting parameter dramatically affect the energy consumption of the final product. Compared with single optimization of cutter diameter or cutting parameters, the energy consumption can be further reduced by an integrating optimization of the both. In order to conduct an integrating optimization of cutter diameter and cutting parameters for energy-aware multi-tool hole machining, the machining time and energy consumption of multi-tool hole machining is firstly analyzed. Then a multi-objective optimization model for minimizing machining time and energy consumption is proposed and solved by a multi-objective particle swarm optimization algorithm. Finally, the necessity of integrating optimization of cutter diameter and cutting parameters is presented and the proposed model is validated by case studies.

Key words: cutter diameter, cutting parameters, energy consumption, multi-tool hole machining

中图分类号:

TH162

陈行政, 李聪波, 吴磊, 万腾, 杨青山. 面向能耗的多刀具孔加工刀具直径及工艺参数集成优化模型[J]. 机械工程学报, 2018, 54(15): 221-231.

CHEN Xingzheng, LI Congbo, WU Lei, WAN Teng, YANG Qingshan. Integrating Optimization of Cutter Diameter and Cutting Parameters for Energy-aware Multi-tool Hole Machining[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(15): 221-231.

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