數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

閻競(jìng)實(shí)

（長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)春 130012）

數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

閻競(jìng)實(shí)

（長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)春 130012）

摘要：數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)前比較先進(jìn)的一種制造技術(shù)，為提高生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率做出了很大的貢獻(xiàn)。但是當(dāng)前數(shù)控加工技術(shù)還存在著一些的問(wèn)題，給生產(chǎn)和制造帶來(lái)了一定的影響。本文對(duì)數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，探討了由于其優(yōu)化不當(dāng)所帶來(lái)的影響，并有針對(duì)性的提出了一些優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；參數(shù)優(yōu)化；研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

0　前言

數(shù)控加工是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)編程和控制進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)加工活動(dòng)的技術(shù)。在對(duì)于數(shù)控加工的優(yōu)化方面，主要是在其加工路徑和工藝參數(shù)方面。而當(dāng)前對(duì)于加工路徑的優(yōu)化已經(jīng)取得了很大的成果，但是對(duì)于工藝參數(shù)方面的優(yōu)化研究卻比較少。數(shù)控加工參數(shù)關(guān)系到生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及超頻的質(zhì)量，對(duì)于現(xiàn)代生產(chǎn)制造十分的重要。因此，要加強(qiáng)對(duì)這方面的研究，才能全面提高數(shù)控加工的技術(shù)水平。

1　數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化的發(fā)展

1.1數(shù)控加工的發(fā)展

數(shù)控加工技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)中葉，為生產(chǎn)制造行業(yè)帶來(lái)了很大的變革。它是一種機(jī)電一體化的技術(shù)，能夠加工和生產(chǎn)一些精密的零件。相比于傳統(tǒng)的加工工藝，它具有更高的效率和更好的質(zhì)量。到了今天，隨著科技的不斷發(fā)展，對(duì)于零件的要求也越來(lái)越高。因此，對(duì)于數(shù)控加工也提出了更高的要求?，F(xiàn)代化的數(shù)控加工技術(shù)正在朝著更高速、更精密、更可靠、更智能的方向發(fā)展。

1.2數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化的發(fā)展

加工參數(shù)是整個(gè)數(shù)控加工技術(shù)當(dāng)中一個(gè)十分重要的組成部分，它在很大程度上影響著加工質(zhì)量和加工效率[1]。由于加工參數(shù)基本上不會(huì)涉及到管理及維護(hù)的各方面的問(wèn)題，可以直接應(yīng)用到數(shù)控加工當(dāng)中，所以，應(yīng)該用科學(xué)化的手段選擇最為合理的參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)加工效率和加工質(zhì)量的最大化。多年來(lái)，人們?cè)谶x擇加工參數(shù)方面雖然取得了一定的進(jìn)展，但仍然存在著很大的局限性。近年來(lái)、隨著新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷誕生和發(fā)展，數(shù)控加工參數(shù)也在不斷的優(yōu)化和進(jìn)步，在此過(guò)程中，要采取科學(xué)、合理的優(yōu)化方案，對(duì)數(shù)控加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以進(jìn)一步提高數(shù)控加工的效率。

2　數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化中不當(dāng)造成的影響

傳統(tǒng)的數(shù)控加工參數(shù)是根據(jù)實(shí)際加工生產(chǎn)中得出的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，加上一些計(jì)算，所得出的結(jié)果。但是，由于受到了各種內(nèi)外部原因的影響，所得到的數(shù)據(jù)始終無(wú)法達(dá)到最優(yōu)。而加工參數(shù)的選擇和優(yōu)化不當(dāng)，將會(huì)對(duì)加工生產(chǎn)活動(dòng)造成很大的影響。

2.1加工結(jié)果不可控

由于加工參數(shù)在優(yōu)化過(guò)程中的局限性，使得其與加工結(jié)果之間的關(guān)系無(wú)法確定。這就導(dǎo)致了無(wú)法對(duì)加工生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行控制，使得所加工零件的質(zhì)量難以得到保障。除此之外，對(duì)于加工生產(chǎn)的時(shí)間也無(wú)法進(jìn)行控制，會(huì)對(duì)工時(shí)定額產(chǎn)生影響，使得對(duì)數(shù)控加工的管理水平無(wú)法進(jìn)一步提升。

2.2生產(chǎn)成本不可控

對(duì)于單件或小批量的加工生產(chǎn)，生產(chǎn)人員通常根據(jù)對(duì)加工手冊(cè)或以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定加工參數(shù)。而對(duì)于大批量的加工，則還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行修改和校正。這些問(wèn)題都是由于數(shù)控加工參數(shù)的優(yōu)化不當(dāng)造成的，不僅增加了加工成本，拖延了加工進(jìn)度，無(wú)法滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需求[2]。

2.3生產(chǎn)效率不可控

在加工一些諸如自由曲面等特殊的零件時(shí)，數(shù)控加工參數(shù)是需要進(jìn)行變化的。但是由于加工參數(shù)的優(yōu)化不到位，在加工生產(chǎn)過(guò)程中，為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，大多根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)選擇了比較保守的、保持不變的加工參數(shù)，使得加工效率大大降低。因此，應(yīng)采取科學(xué)、有效的優(yōu)化措施，對(duì)數(shù)控加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以解決這些問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率。

3　數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化方案

3.1試驗(yàn)

對(duì)數(shù)控加工參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)是以最優(yōu)化思想為指導(dǎo)，以具體加工實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，來(lái)實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)的優(yōu)化[3]。將優(yōu)化思想貫穿于整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，合理的運(yùn)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)。在眾多的試驗(yàn)方法中，最常用的是田口方法，將方差分析、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、信噪比分析等技術(shù)手段綜合運(yùn)用。在實(shí)際應(yīng)用中，它具有信息豐富、次數(shù)少、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)，這種試驗(yàn)方法需要進(jìn)行一定數(shù)量的試驗(yàn)和長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)于人力、物力、時(shí)間的消耗較大。因此，在采用這種方法的時(shí)候，一定要慎重的選擇。

3.2數(shù)值模擬

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)值模擬的方法在數(shù)控加工參數(shù)的優(yōu)化當(dāng)中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。隨著CAD、CAM、CAE等技術(shù)日益普遍的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬也變得越來(lái)越常用。在具體的實(shí)踐當(dāng)中，首先要對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行模擬和分析，從而能夠正確的對(duì)目標(biāo)函數(shù)、約束條件、進(jìn)行正確的優(yōu)化，并選擇適合的設(shè)計(jì)變量。利用數(shù)值模擬的方法對(duì)數(shù)控加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以將時(shí)間大大縮短，提高工作效率，還能夠?qū)庸どa(chǎn)的質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。

3.3專家知識(shí)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用當(dāng)中，有將人類專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行歸納和總結(jié)，建立知識(shí)庫(kù)的專家系統(tǒng)[4]。它能夠模擬人類專家的思維方式進(jìn)行問(wèn)題的解答，利用知識(shí)庫(kù)當(dāng)中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)實(shí)中存在的問(wèn)題進(jìn)行判斷和解決。在數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化方面，專家系統(tǒng)能夠利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)、數(shù)值模擬、結(jié)果解釋的工作，選擇最為合適的優(yōu)化方案。從而達(dá)到減少試驗(yàn)次數(shù)，提高精確度，降低優(yōu)化成本等目的。

因此，建立和完善一個(gè)科學(xué)、合理的數(shù)控加工專家系統(tǒng)對(duì)于數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化乃至加工生產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展都具有十分重要的意義。一旦成功，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資料的共享，以輕易獲取各種所需要的加工參數(shù)。

4　總結(jié)

數(shù)控加工參數(shù)是影響數(shù)控加工的效率和質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，科學(xué)、合理的加工參數(shù)能夠保證數(shù)控加工產(chǎn)品的質(zhì)量，提高加工效率，還能夠有效的降低加工成本。因此，對(duì)于數(shù)控加工參數(shù)的優(yōu)化具有十分重要的意義。針對(duì)當(dāng)前數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化和選擇過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，本文提出了幾點(diǎn)解決方案和優(yōu)化措施。這些方法由于技術(shù)特點(diǎn)的不同，各有利弊。因此在具體的加工參數(shù)優(yōu)化實(shí)踐當(dāng)中，要根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的優(yōu)化方案，以達(dá)到最好的優(yōu)化目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新宇.數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].航空制造技術(shù),2010（11）.

[2]應(yīng)培源.數(shù)控加工過(guò)程工藝參數(shù)優(yōu)化的研究[D].吉林大學(xué),2013.

[3]董世鋼.數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化的研究[D].長(zhǎng)春理工大學(xué),2011.

作者簡(jiǎn)介：閻競(jìng)實(shí)（1959—），男，吉林長(zhǎng)春人，副教授，高級(jí)工程師，研究方向：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用及教學(xué)。