高速切削加工單元的實例推理研究

戶春影+張吉軍+代洪慶

摘 要：深入研究已有的高速切削實例，構(gòu)建基于實例的高速切削數(shù)據(jù)推理機制，在建立高速切削數(shù)據(jù)庫理論模型的基礎(chǔ)上，建立基于知識的集成制造參考模型，采用知識庫的建模方法建立了數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)，并對系統(tǒng)的功能進行了設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高速切削；數(shù)據(jù)庫；實例推理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.050

1 高速切削實例參數(shù)模型

由于系統(tǒng)模型的參量劃分粒度較大，為了更好的實現(xiàn)功能描述，正確地構(gòu)建實例，根據(jù)實例的特點，將工件條件和解決方案有機結(jié)合起來，提出一種新的實例參數(shù)模型，將參量劃分為控制參量、非控制參量、輸出參量和過程參量四類，如圖1所示。

2 高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)信息建模

依據(jù)IDEF建模方法，分析加工過程中切削參量，選擇工藝參數(shù)的流程，采用UML標準建模語言，確定加工實例的信息模型，如圖2所示。包括的信息有機床、刀具、切削用量和刀具的幾何參數(shù)。

選擇機床時主要考慮工件的最大尺寸、加工方法和加工精度；選擇刀具時主要考慮工件的材料、材料硬度和毛坯熱處理狀態(tài)。確定切削用量時主要依據(jù)工件材料、加工精度和刀具材料。確定刀具幾何參數(shù)的根據(jù)是工件材料、工件剛性、刀具材料和加工精度。

為了改變制造單元之間相互獨立的狀況，采用加工實例的信息模型，通過對制造單元進行描述，引入機床、切削介質(zhì)、加工余量、刀具等切削用量信息，可以使高速切削制造單元有機地聯(lián)系起來，與此同時，加工實例綜合考慮不同的加工方法能夠完整地表達產(chǎn)品的制造信息，有助于把加工過程中相對封閉的制造單元，如數(shù)控加工單元、加工中心、柔性制造單元和系統(tǒng)，發(fā)展成為支持敏捷制造的可編程重組的模塊化加工單元，以及全能制造中獨立的全能制造單元。

3 高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

依據(jù)高速切削數(shù)據(jù)庫的建模原則，提出基于知識的集成制造參考模型，如圖3所示。這種模型由信息集成模塊、資源集成和功能集成模塊三個模塊和物理層、應(yīng)用層和邏輯功能層三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。物理層由所有的物理裝備和設(shè)備構(gòu)成；邏輯層是實例推理的核心部分，它是邏輯功能的控制單元；應(yīng)用層是實現(xiàn)人機交互的頂層部分，結(jié)合了人和制造系統(tǒng)接口，是一種軟件系統(tǒng)，這三層通過信息集成、資源集成有機結(jié)合在一起。

信息集成是指通過程序使人和設(shè)備之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；資源集成是指技術(shù)數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù)的兩者共享；功能集成是指通過功能校驗和智能控制實現(xiàn)優(yōu)化的過程。這種模型實現(xiàn)了信息、資源和功能的集成。

4 結(jié)論

提出了適用于高速切削數(shù)據(jù)庫的推理機制的構(gòu)建方法。對加工工藝的影響因素進行了分析，提出了通過工藝特征描述加工實例的方法，并針對高速切削技術(shù)的特點，使通過實例推理求得的加工實例能夠滿足高速切削加工的精度要求，充分發(fā)揮高速切削的優(yōu)勢。

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基金項目：項目名稱：（大慶市指導性科技計劃項目）高速切削加工單元的實例推理機制研究，項目編號：zd-2016-063

作者簡介：戶春影（1979-），女，山東曹縣人，在讀博士，講師，主要從事機械設(shè)計制造及其自動化方向教學與研究工作。endprint