試論數(shù)控加工表面粗糙度的預(yù)測

周游

摘要：數(shù)控加工作為現(xiàn)代化機(jī)械加工的主要方式，在對數(shù)控加工質(zhì)量判斷上，最為主要標(biāo)準(zhǔn)就是為加工表面粗糙度。在數(shù)控實際生產(chǎn)加工過程中，研究人員一直在探索最合理切削參數(shù)，進(jìn)而對數(shù)控加工表面粗糙度進(jìn)行控制。本文在對數(shù)控加工表面粗糙度預(yù)測分析研究中，首先對表面粗糙度理論進(jìn)行研究，進(jìn)而探索對表面粗糙度影響的因素，最后對數(shù)控加工表面粗糙度進(jìn)行預(yù)測研究，希望能夠有效提高數(shù)控加工表面粗糙度的控制質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；表面粗糙度；影響因素；預(yù)測模型

1前言

在對一個國家工業(yè)發(fā)展水平判斷上，主要標(biāo)準(zhǔn)就是機(jī)械加工技術(shù)。機(jī)械加工技術(shù)水平對國家國防建設(shè)具有直接性影響，同時也是國家科學(xué)技術(shù)建設(shè)的集中體現(xiàn)。在改革開放之后，我國開始引入了一些先進(jìn)技術(shù)，其中數(shù)控加工技術(shù)就是其中典型案例。在對數(shù)控加工質(zhì)量判斷上，主要指標(biāo)就是產(chǎn)品表面粗糙度，現(xiàn)代數(shù)控加工之前就會對產(chǎn)品表面粗糙度及加工質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測，也就是構(gòu)建數(shù)控加工表面粗糙度預(yù)測模型。

2表面粗糙度理論

任何零件在生產(chǎn)加工過程中，零件表面都不是完全平整的，即便是零件表面上并不存在肉眼能夠看見的凹凸，一旦將零件放在顯微鏡之下，就會發(fā)現(xiàn)零件表面還是存在一定凹凸的。研究人員在對零件表面凹凸程度判斷上，主要利用表面粗糙進(jìn)行判斷。

3數(shù)控加工表面粗糙度的影響因素

3.1數(shù)控加工表面粗糙度受到進(jìn)給量的影響

數(shù)控加工過程中需要進(jìn)給運動。進(jìn)給運動需要將材料表面上多余材料進(jìn)行切削，進(jìn)而保證加工出所需要的表面形狀及粗糙度。假設(shè)數(shù)控加工在進(jìn)行橫向進(jìn)給運動過程中，銑刀需要按照工件進(jìn)行相對進(jìn)給運動。進(jìn)給量就是在規(guī)定時間內(nèi)，進(jìn)給運動一共運動的范圍。進(jìn)給量是數(shù)控切削加工過程中的主要參數(shù)，同時與零件表面粗糙度之間有著十分緊密的關(guān)聯(lián)。數(shù)控加工一旦進(jìn)給量選擇不合理，就會造成零件表面粗糙度較高，同時銑刀應(yīng)用壽命也會有效縮短。

在計算分析研究之后認(rèn)為，要是在切削速度與切削行程相同背景之下，表面粗糙度影響因素就是進(jìn)給量，在這個過程中提高進(jìn)給量數(shù)值，對零件數(shù)控加工表面粗糙度具有直接性影響。

因此，在對零件表面粗糙度確定上，可以采取控制進(jìn)給量方式，提高零件數(shù)控加工精確度。但是進(jìn)給量在減小之后，對數(shù)控加工經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)效率都會造成影響，所以需要保證選擇合適的進(jìn)給量。

3.2殘留面積對表面粗糙度的影響

數(shù)控加工過程中，對零件表面粗糙度影響的另一個因素就是殘留面積高度。刀具與零件表面在進(jìn)行切削運動過程中，一定會產(chǎn)生殘留面積高度，零件殘留面積高度在計算過程中，可以通過利用刀具及切削運動有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

在對復(fù)雜表面加工過程中，零件表面粗糙度還會受到刀具行距方向及進(jìn)給方向殘留面積高度確定。在對復(fù)雜零件殘留高度計算上，研究人員經(jīng)常使用等殘留高度法對殘留面積高度進(jìn)行計算，同時還能夠有效提高零件表面粗糙度。

等殘留高度法原理是按照相鄰軌道，對軌道內(nèi)殘留面積進(jìn)行控制，進(jìn)而研究人員完成對刀具軌道的預(yù)算。造成進(jìn)給殘留面積高度形成的主要原因由于零件所具有的幾何形狀存在一定差別。

4表面粗糙度預(yù)測模型

表面粗糙度是評價零件表面加工質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)。對于零件加工系統(tǒng)而言，零件加工表面粗糙度與數(shù)控加工系統(tǒng)安裝精度與穩(wěn)定性之間有著十分緊密的關(guān)聯(lián)；對于獨立零件而言，零件表面加工粗糙度與零件耐磨性與耐腐蝕性之間有著十分緊密的關(guān)聯(lián)。除了進(jìn)給量、殘留面積高度影響因素之外，還會受到較多因素的影響。所以，為了能夠有效對數(shù)控加工零件表面粗糙度進(jìn)行預(yù)測，構(gòu)建數(shù)控加工零件表面粗糙度預(yù)測模型十分必要。

現(xiàn)階段，人們經(jīng)常應(yīng)用的數(shù)控加工零件表面粗糙度預(yù)測模型主要由三種，分別為自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)、基于響應(yīng)曲面法的表面粗糙度預(yù)測模型、基于回歸分析對表面粗糙度預(yù)測模型。

4.1自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)

自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)是以知識系統(tǒng)作為前提條件，進(jìn)而構(gòu)建針對性知識庫。自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)有效將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊推理系統(tǒng)相融合，該系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中具有良好的推廣能力及收斂速度特征。

4.2基于響應(yīng)曲面法的表面粗糙度預(yù)測模型

基于響應(yīng)曲面法的表面粗糙度預(yù)測模型有效地將統(tǒng)計學(xué)和數(shù)學(xué)原理相融合，在實際應(yīng)用過程中具有良好精確性，能夠有效判斷零件表面粗糙度與切削參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)。

4.3基于回歸分析對表面粗糙度預(yù)測模型

基于回歸分析對表面粗糙度預(yù)測模型是應(yīng)用最為廣泛的預(yù)測模型，該模型比較適合應(yīng)用在繁瑣加工流程上，利用回歸方程，對因變量數(shù)值進(jìn)行判斷，具有良好精確性。

5結(jié)語

科學(xué)技術(shù)在快速發(fā)展過程中，人們對零件及機(jī)械設(shè)備需求不斷提高，其中主要判斷標(biāo)準(zhǔn)就是表面粗糙度。為了能夠最大程度降低零件表面粗糙度，研究人員投入了大量人力物力，構(gòu)建粗糙度預(yù)測模型就是有效的解決方法。