基于特征的切削參數(shù)建模研究.pdf

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1、·現(xiàn)代設(shè)計與先進(jìn)制造技術(shù)·王慶文張馬明山等基于特征的切削參數(shù)建模研究21基于特征的切削參數(shù)建模研究王慶文，張，馬明山，高建明，王志輝(1．北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院，北京100191)(2．天津航海儀器研究所，天津300131)摘要：為解決在選擇切削參數(shù)時如何參考工件的幾何特征信息這個難題，借用物元理論對切削參數(shù)進(jìn)行建模，并建立一種基于特征的具有通用性的切削參數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，利用物元理論中的對象識別和評判方法，解決了加工特征的相似性查詢問題，并開發(fā)了基于特征的金屬切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：幾何特征；切削參數(shù)；物元理論中圖分類號：11P182；TP

2、391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672—1616(2011)15—0021一O4隨著金屬切削加工技術(shù)的不斷發(fā)展，世界主要1基于物元的切削參數(shù)模型發(fā)達(dá)國家大都已經(jīng)開發(fā)了各自的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其中一個事物(記為N)，可以通過各種各樣的特比較著名的有德國的INF()S和美國的CU11)A—征(記為c)來體現(xiàn)。描述事物實體的特征稱為實TA。這些數(shù)據(jù)庫的最大特點就是存儲信息量豐義特征，如長、寬、質(zhì)量等。事物關(guān)于某一特征的數(shù)富，數(shù)據(jù)服務(wù)能力強(qiáng)。很多刀具廠商也都建立了切量、程度或范圍等稱為該事物關(guān)于這一特征的量削數(shù)據(jù)庫，用于向用戶推薦切削參數(shù)_1J。目前，在值。特征C

3、的取值范圍，稱為它的量域，記作實際生產(chǎn)中應(yīng)用較好的是針對具體企業(yè)開發(fā)的專v(c)。給定事物的名稱N，它關(guān)于C的量值為V，用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通用大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還不多。應(yīng)當(dāng)以有序三元組作為描述事物的基本元，簡稱為物指出，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般只是考慮到工件的材元，記作R(N，c，)。如事物』V以／-／個特征和相應(yīng)料信息，忽視了工件的幾何特征，而工件的幾何特的量值描述，則表示為：征往往對切削參數(shù)有較大的影響l。尤其對于航N1R1空航天系統(tǒng)來說，由于大型薄壁件較多，工件幾何C2R2特征對于切削參數(shù)的影響特別突出J。R=●●●●●●在航空航天領(lǐng)域，低剛度零件占很大比

4、重，加CR工此類零件，如果切削參數(shù)選擇不合理，就極易發(fā)這時，稱R為維物元，并稱R=(N，C，)為R生顫振，因而在很多情況下，零件的幾何特征對機(jī)的分物元。械加工有重要影響。國內(nèi)有部分高校建立了基于金屬切削數(shù)據(jù)庫是一個龐大的系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)工件特征的切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫，但一般都不能動態(tài)擴(kuò)結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時應(yīng)充分考慮到展工件特征，并且存在工件尺寸如何有效匹配的問所有待存儲的對象L4J。題。根據(jù)加工經(jīng)驗，經(jīng)整理得出的儲存對象應(yīng)該包如何綜合考慮上述因素，合理選擇切削參數(shù)是括在切削加工過程中涉及到的切削參數(shù)和切削效一個難題。本文運用可拓學(xué)中的物元理論，建

5、立了果，切削參數(shù)包括機(jī)床、刀具、工件材料、切削液、夾切削參數(shù)物元模型，論述了物元分析及評判模型，具和切削用量等信息，切削效果有表面加工質(zhì)量、并考慮采用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)具有開放性，支加工精度、加工效率和加工成本等。持動態(tài)特征加入，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)基于零件特征的由于數(shù)據(jù)庫是基于特征的，因而數(shù)據(jù)庫中除了切削參數(shù)查詢。記錄上述信息外，還把加工特征作為重點研究對象收稿日期：2011一O1—05、作者簡介：王慶文(1963一)，男，遼寧錦縣人，北京航空航天大學(xué)副教授，碩士，主要研究領(lǐng)域為計算機(jī)輔助工藝設(shè)計、企業(yè)信息化、工藝設(shè)計理論及方法。222011年8月中國

6、制造業(yè)信息化第40卷第l5期加以考慮。床、工件、刀具、加工方式。通過物元模型，可以將切削參數(shù)模型是基于層次的模型，這其中包含這些因素依照統(tǒng)一物元(子物元)的形式加以表示，了多種信息，包括影響切削用量選擇的因素，如機(jī)如圖1所示。切削參數(shù)尺參數(shù)～t．classvT件川桿}乏艘v刀具徑、，機(jī)床角度信息切削液加工方式切削用量材婦工臘加圖1切削參數(shù)物料元征模型“nn-；其中工件的分物元模型又可分解，如圖2所、●●●●●●示●，，，?！瘛瘛瘛馢，●●●●●●●●●、1．l}j簪一一．一～一～～一稍參啟一數(shù)羈一信息參數(shù)標(biāo)示參數(shù)名稱參數(shù)值圖2工件物元模型圖2中：表示

7、該物元的標(biāo)識屬性，是物元的可以為事物的動態(tài)描述提供有效的工具。如在加惟一性標(biāo)識；class代表該物元的層次性信息；為工特征物元中，首先將特征參數(shù)信息作為一個整體物元特征的量值，根據(jù)需要可分為數(shù)量化量值和非進(jìn)行描述，然后將其引入到特征參數(shù)信息子物元數(shù)量化量值。中，在這里對加工特征的各個參數(shù)信息進(jìn)行詳細(xì)定由此不難看出切削參數(shù)各個物元模型間的層義，通過這種方式解決了特征動態(tài)加入的問題。次關(guān)系。其中切削參數(shù)物元為第一層，而刀具、切削用量、工件物元為切削參數(shù)物元的子物元，在模2物元評價模型型中處于第二層；工件材料、加工特征為工件的子切削參數(shù)查詢的一般過程是：根

8、據(jù)用戶提供的物元，處于第三層；參數(shù)信息物元處于第四層。工件材料、加工特征、刀具和加工方式等信息從數(shù)物元理論已