基于PSO-ACO的刀具路径优化在加工长工件热变形控制中的研究

来源：机床与液压杂志2025年第18期北京时间：

作者：任重义，刘继宁

单位：宁夏大学机械工程学院；宁夏大学机械工程学院

摘要：在超长工作台数控机床加工横梁过程中，切削热累积导致的长工件热变形显著影响加工精度。针对该问题，提出一种基于PSO-ACO混合算法的刀具路径优化方法，以降低加工过程中的热输入与控制热误差。对比所提方法与传统方法、蚁群优化方法、粒子群优化方法、遗传优化方法的刀具路径，结果表明：PSO-ACO方法优化路径的波动小，显著优于其他优化方法；与传统刀具加工路径相比，经PSO-ACO方法优化后总加工路径长度和平均加工时间均缩短25%。基于此，建立传统加工路径和PSO-ACO方法优化路径对工件温度的影响模型，采用有限元仿真对比二者对长工件热变形的影响。结果表明：与传统刀具加工路径相比，经PSO-ACO方法优化后，工件总体温升降低约100 ℃，工件变形从1.660 mm降低至0.907 mm，且最大应力降低至屈服强度以下。最后通过加工实验验证了PSO-ACO优化刀具路径在维持刀具稳定性的同时，显著降低了加工过程中的几何误差，证明了所提方法的有效性与可行性。

关键词：超长工作台;切削热累积;刀具路径优化;热变形

基金资助：宁夏回族自治区重点研发计划项目（2023BDE03004）