数控铣削参数库的研究

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根据某机械制造企业的现场生产数据和各种相关的文献资料数据，建立-个适合企业内部使用的数控铣削参数库。其不仅可以方便地为工艺人员和操作者提供合理优化的铣削加工工艺参数u，提高企业铣削加工的效率，且对数控机床铣削加工技术的发展有重要的推动作用；同时，为研究企业的生产水平和生产能力的发展奠定了良好的指导基础 。

1 开发背景目前，创建-个系统庞大而又通用的数控铣削参数库需要耗费大量的人、物和财力，就具体的生产状况而言有些力不从心，但建立-个属于企业内部的数控铣削参数库则可以轻松实现。收集、整理企业在生产实践中长期积累起来的铣削加工工艺参数的经验数据，在此基础上再通过神经网络技术口 建立优选系统对铣削加工工艺参数进行优选，就可以创建-个适合具体机械制造企业使用的数控铣削参数库。 2 数控铣削参数库的总体设计3操作人员使用数控铣削加工工艺参数优选系统时，先要根据指定的加工条件和工艺指标要求来选取铣削加工工艺参数。在已有铣削加工工艺参数库 (文献手册工艺参数数据库、工程经验工艺参数数据库)中查看是否有现成的满足条件的铣削加工工艺参数数据，如果铣削加工工艺参数库中有满足指定加工条件要求的铣削加工工艺参图l数控铣削参数库流程图数数据，则我们就可以将它作为最终要输出的铣削加工工艺参数来直接使用；否则我们就要将所指定的加工条件和工艺指标要求带进数控铣削加工工艺参数优选模型中，通过神经网络算法对铣削加工工艺参数进行优勋优选的铣削加工工艺参数数据添加到工程经验工艺参数数据表中，即可作为铣削加工工艺参数库中已有的-员直接使用。

收稿日期：2012-12-07作者简介：姚艳 (1986-)，女，陕西西安人，助教，主要从事数控技术方面的教学与研究工作。

第35卷 第2期 2013-02(下) 31l l 訇 似3 基于神经网络的数控铣削参数优选系统的建立通过多目标优化选取原则H 的数学应用模型和实 际 铣 削 加 工 生 产 过 程 中 的 相 关 经 验 ，1， XSb xF CxT 口bc1o对神经网络的预测模型的训练样本工艺参数数据和验证样本工艺参数数据进行合理选取，最终选取的样本工艺参数数据如表1所示。对样本工艺参数数据分别采用下面的方法进行归-化规范处 理 。

： ： 兰 二 -1max -rain2×atan(x) Y- - 万z ： -2x(y--miny)maxy--rainy -。g。c z -采用BP网络针对数控铣削加工工艺参数优化选萨行建模。通过实际运行调整法，最终所选的BP网络的结构为9-36-3。观察图2所示的网络训练误差曲线和网络性能测试曲线，图示表明此网络模型具有良好的网络性能。

(a)误差收敛曲线 (b)性能测试曲线图2 网络训练误差和性能测试曲线由图3所示的神经网络预测与验证数据对比图和表2所示的预测值和试验值误差对比表可知，我们所建立的基于BP神经网络的数控铣削加工工艺参数优选模型能够满足制造企业实际加工、生产及试验的要求。其预测精度、收敛速度和泛化能力都令人满意。

图3 S、F、T样本与预测数据对比表2 预测值和试验值误差对b匕表主轴转速 进给速度 加工时间预测 试验 相对 预测 实验 相对 预测 试验 相对数据 数据 误差 数据 数据 误差 数据 数据 误差3O47.27 30oO 0.0157 234.05 260 0.1108 39.14 39 0.00378l6.18 800 O.O202 887.61 80o O.O987 4.70 4.8 O.O197409.04 400 0.0226 59.66 60 0.0o56 135.95 l35 0.007l210.90 200 0.0545 39.81 40 0.0047 137.36 130.8 0.0501平均相对误差 0.0551 平均相对误差 O.0364 平均相对误差 0.03894 系统功能演示铣削参数库管理拈包括文献手册数据、工程经验数据 、神经网络优选数据。其中文献手册数据表和工程经验数据表如图5、图6所示。

表1样本工艺参数数据表输入 输出基本尺寸 切削宽度 切削深度 尺寸精度 粗糙度 主轴转速 进给速度 加工时间 刀具类型into mln innl mm IT U m r/min mm/min S悬伸量 刀具直径 孔径比m ill10 37 12 2.91 12.5 0.5 O.5 11 0-8 1800 600 4.8510 37 12 2.9l 12.5 O.5 2 10 1.6 30o0 l000 4.2810 49 12 4.1 14.5 1.5 l 12 1.6 2O0o 650 32.810 39 15 2.6 16.5 2 1 1l 3.2 550 850 61310 34 10.3 2.91 12.5 1 1.5 11 1.6 l0o0 600 6.810 78 16 4.88 14 0.7 0.7 9 3.2 2500 50o 4210 78 16 4.88 17 0.7 0.7 9 1.6 280o 500 4220 91 20 4.55 22 2 0.5 l1 3.2 2500 3000 7610 97 20 4.85 22 0.5 1 12 3.2 3ooO 6oo 9832 第35卷 第2期 2013-02(下) 2j Ⅱ 6 le 0 53 -四 Il2 l l·晴 ∞ 。 f 0 B曾lH 'l J∞ ，溜 - l 两 l 5f1 i l2 ；0 51懂 l5 lT 0 B瑚Ⅺ lI-B 懈 5 I口0lDj嘣 《 IZ4 ∞ 2 liilrlYJ sl I∞ §3 il z嘲 ∞ 2 n1嘲Tl j 2 il图4 文献手册数据表示意图I ：器 ： e ： 2： I I5 E ST ti I l哪 - di瞰 l1z 0 5 iI I2 I -H耶 lⅡ嚏 瞰r 陋 s I m f ～ 面 ～～n-- t ti - Ⅲ l 撕 j ii r - 蛳 j i n6 I i 。i Il l 1 f I f 酾- i I I 3 2 l - 2 -l， 1 I li：l.H I l 5tl I I 蛳 - 汹 ～I5 I il -0 杠 ；i jⅫ 瑚 傅 舢 蛳 黼 蛳州蝴 懈 ～-懈 J ～ - ～ - - - -器 I r 籼 l "ti6 -l ∞ iH 5 l u I 2～ - 狮 K ii 20 l i日 iI I3 2 l瓢 螂 图5 工程经验数据表不意图通过神经网络优选的数据可以添加到工程经验数据库中，并可作为经验数据直接使用。同时使用者可以对经验数据进行添加、修改、查询和删除等管理操作。铣削参数库管理系统的部分界面如图6、图7所示。

图6 神经网络优宴面图7 工程经验数据添加或编辑界面5 结束语- 个行之有效的企业内部数控铣削参数库系统，是企业提升产品质量和数控设备使用效率的基础工程，也是提高企业生产能力的动力源。因此，建立-个适合制造企业内部使用的数控铣削参数库系统，是可行的，也是非常必要的。