基于加工過(guò)程特征的銑削加工智能控制知識(shí)庫(kù)研究.pdf

1、智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是面向21世紀(jì)的先進(jìn)制造模式,提高底層加工設(shè)備的智能水平是智能制造系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容之一。約束型自適應(yīng)控制(Adaptive Constraint Control,ACC)作為加工過(guò)程智能化控制一直以來(lái)都是研究中的主要方向,它通過(guò)調(diào)節(jié)某個(gè)或多個(gè)參數(shù)使某一切削參數(shù)(切削力、扭矩、功率或溫度)控制在一定約束范圍內(nèi)。但在加工過(guò)程自適應(yīng)約束控制實(shí)施過(guò)程中,圍繞自適應(yīng)約束控制目標(biāo)

2、值的確定一直都沒(méi)有很好的解決方案,常用的情況是在機(jī)床額定值約束下,考慮所選擇的刀具幾何參數(shù)、刀具材料、加工材料和進(jìn)給參數(shù)等特征條件,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定一個(gè)約束估計(jì)值,這在很大程度上限制了機(jī)床功率的充分發(fā)揮和ACC的推廣使用。因此,有必要依據(jù)不同的加工過(guò)程條件,利用人工智能技術(shù)處理非線性問(wèn)題的特點(diǎn),獲取不同加工過(guò)程條件下的加工過(guò)程知識(shí),智能化的決策出約束型自適應(yīng)控制的控制目標(biāo),最大限度的發(fā)揮機(jī)床的工作效率,提高加工機(jī)器的智能化水平。 基

3、于上述考慮,本論文從加工過(guò)程約束型自適應(yīng)控制目標(biāo)值的智能化選擇出發(fā),以數(shù)控加工過(guò)程特征描述、特征的知識(shí)獲取和推理及其在ACC控制目標(biāo)值決策中的應(yīng)用作為研究方向,建立了基于加工過(guò)程特征的銑削加工智能控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)獲取模型,該模型以加工深度、每齒進(jìn)給量、工件材料硬度、刀具磨損特征、刀具齒徑比及切削液特征為輸入,切削速度和銑削功率為輸出,智能化的推理出銑削功率,為實(shí)現(xiàn)ACC控制目標(biāo)的智能決策探求了一條途徑,論文在以下幾方面展開(kāi)研究：

4、 (1) 詳細(xì)闡述加工過(guò)程特征及其相關(guān)概念,描述加工過(guò)程特征的具體含義,運(yùn)用面向?qū)ο蟮姆椒▽?duì)加工過(guò)程特征進(jìn)行表示,并對(duì)加工過(guò)程特征的識(shí)別方法展開(kāi)討論。 (2) 利用集中參數(shù)模型詳細(xì)描述銑削過(guò)程的非線性、時(shí)變性和不確定性特點(diǎn),通過(guò)分析功率約束型ACC控制目標(biāo)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇的不足,在專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,構(gòu)建功率約束型ACC的數(shù)控銑削加工過(guò)程智能控制知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)模型,分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并給出了MRR(Material removal r

5、ate,MRR)優(yōu)化引擎的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)與分層遞階控制ACC的通訊接口。 (3) 研究建立了以加工深度、每齒進(jìn)給量、工件材料硬度、刀具磨損特征、刀具齒徑比及切削液特征為輸入,切削速度和銑削功率為輸出的BP網(wǎng)絡(luò)知識(shí)獲取和表示模型。運(yùn)用改進(jìn)的BP算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,表現(xiàn)出較好的收斂性和較高的擬合度,能夠根據(jù)不同的加工過(guò)程特征,推理出銑削功率和切削速度。該模型的建立為加工過(guò)程特征匹配知識(shí)庫(kù)的建立奠定了基礎(chǔ)。 (4)