铣削参数智能优化系统的研究与设计

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文方向发展。切削加工技术未来必将面临自动化制造环境的一系列新的挑战，它必然要与计算机、自动化、系统论、控制论及人工智能、计算机辅助设计与制造、计算机集成制造系统等高新技术及理论相融合，向着精密化、柔性化和智能化方向发展，并由此推动其他各新兴学科在切削理论和技术中的应用。随着机械加工技术的快速发展，模具加工在机械加工中所占的比重越来越大，而铣削加工是模具加工的主要手段，因而，加工的应用在机械加工中的地位不断提高。铣削参数的智能优化系统研究具有重要的意义。1．3切削加工参数选择的现状及发展方向

2、随着数控技术的广泛应用，使普通机械被数控机械所代替，全球制造业发生了根本性变化。因此，数控技术的水准、拥有和普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志15J。长期以来，我国的数控系统多为传统的专用体系结构，CNC只能作为非智能的机床顺序动作控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，数控程序在加工前以手工方式或通过CAD／CAM及自动编程系统进行编制。在整个制造过程中CNC只是一个专用的开环执行机构。由于数控系统识别和处理切削加工过程中的模糊和不确定性情况的能力较差，在复杂环境以及多变的

3、条件下，加工过程中的工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正设定量。为避免或减少可能出现的异常，在实际加工时一般都选用较保守的切削工艺参数，制约了数控机床加工潜力发挥和切削效率的提高。就我国数控技术的发展现状而言，大多数工艺人员仍然依靠工作经验或是通过查询有关的资料来选择加工参数。由于切削参数选择不当而影响零件的加工质量和加工效率的情况还较严重。尤其在分工越来越细致的今天，编程员往往对于实际数控切削加工应采

4、用的参数不太清楚，而通过查询有关的资料来选择加工参数，就使得编程效率很低，而且容易产生错误，致使往往需要现场的工人进行人工干预，加工效率大大降低，工时定额不准，难以提高数控加工的管理水平。切削用量优选专家系统就是在这样一个社会大背景下提出的。因为专家系统能够利用专家的知识进行启发式推理，能够解释其推理过程，对用户的询问做出回答，并且能够不断地、灵活地增加新的知识。所以使用专家系统技术能够将专家知识和经验直接应2太原理工大学硕士研究生学位论文用于生产实践，并指导具体的加工过程，从而增强了加工过程的自动化程度，大大提高了

5、加工效率【6】。1．4国内外研究动态金属切削数据库是CAD／CAM，CAPP等现代制造技术的支持环境。在它的支持下，可以从数据库中选取刀具和切削用量等参数，从而实现零件加工过程、加工工序设计和NC程序编制的自动化。建造一个大型通用的金属切削数据库，对发展机械制造业具有长远的战略意义，一旦系统建成，便可通过计算机网络实现数据共享，获取所需的各种切削数据。1．4．1国外研究动态；世界上第一个金属切削数据库是1964年美国切削技术联合研究公司和美国空军材料实验所联合建立的，名为美国空军切削加工性数据中-L,(MCD)trl

6、。此后，各工业发达国家相继发展了各自的金属切削数据库。据不完全统计，迄今已有德国、美国、瑞典、英国、日本、挪威、比利时、匈牙利等12个国家建立了30多个金属切削数据库，提供”各种形式的信息服务，其中最有名的是德国的切削数据情报中心．fINFOS(InformationsazaentrumFurSchnittwerte)和美国的切削加工性数据中心‘?MDC(MachiningDataCenter)。切削数据库的经济效益是相当可观的，据报道，美国的金属切削加工性数据中心MDC在建库初期即为生产部门节约了1．6亿美元，采用

7、了切削数据库之后，车削效率提高了50％，铣削效率提高了一倍以上。国际生产工程学会(CIRP)曾对世界上半数以上的切削数据库的经济效益进行了统计，统计结果表明，应用切削数据库可使加工成本降低10％以上，其中德国1971年建立的切削数据情报中心(tNFOS)存储的材料可加工性信息达二百多万个单数据，成为世界上存储信息最多、软件系统最完整和数据服务能力最强的切削数据库之一。1．4．2切削数据库在国内的进展【8】我国建立的切削数据库是从20世纪80年代开始的。目前，国内有成都工具研究所、南京航空航天大学、北京理工大学、西北工

8、业大学、上海工业大学、山东大学、哈尔滨理工大学和天津大学等单位，在切肖g数据库方面开展了一些研究工作。成都工具研究所在1987年建成了我国第一个试验性车削数据库TRNl0。又于19883太原理工大学硕士研究生学位论文年从当时的联邦德国引进了INFOS车削数据库软件(在国内运行后，被称为ATRN90)，并加以推广，向国内推出其修订版ATRN90E