超高速磨削的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)
2018-04-13 02:30:10 點(diǎn)擊： 866次
超高速磨削通常指砂輪速度大于150m/s的磨削。超高速磨削在歐洲、日本和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快，被譽(yù)為“現(xiàn)代磨削技術(shù)的最高峰”。國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)將其確定為面向21世紀(jì)的中心研究方向，并進(jìn)行了一些著名的合作研究。超高速磨削可以對(duì)硬脆材料實(shí)現(xiàn)延性域磨削加工，對(duì)高塑性等難磨材料也有良好的磨削表現(xiàn)。與普通磨削相比，超高速磨削顯示出極大的優(yōu)越性:
大幅度提高磨削效率，減少設(shè)備使用臺(tái)數(shù)。如采用電鍍CBN砂輪以123m/s的高速磨削割草機(jī)曲軸，原來需要6個(gè)車削和3個(gè)磨削工序，現(xiàn)在只需要3個(gè)磨削工序，生產(chǎn)時(shí)間減少65%，每小時(shí)可以加工180件。再如人們以125m/s的速度應(yīng)用普通砂輪高效磨削淬硬低碳鋼42CrMo4，切除率達(dá)167mm3/mms，比緩進(jìn)給磨削大11倍。
磨削力小，零件加工精度高。速度360m/s以下的試驗(yàn)表明，在一個(gè)較窄的速度范圍(180-200 m/s)內(nèi)，摩擦狀態(tài)由固態(tài)向液態(tài)急劇變化，并伴隨著磨削力的急劇下降。筆者在單顆磨粒高速磨削45鋼和20Cr鋼試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，摩擦系數(shù)在臨界速度以下，隨速度的增大而大幅度減少;超過臨界速度后，摩擦系數(shù)卻隨速度的增大而略有增加。
降低加工工件表面粗糙度。在其它條件相同時(shí)，33m/s,100m/s，和200m/s的速度磨削時(shí)，表面粗糙度值分別為Ra2.0,Ra1.4和Ra1.1μm。
砂輪壽命延長(zhǎng)。在金屬切除率相同的條件下，砂輪速度由80m/s提高到200m/s，砂輪壽命提高8.5倍。在200m/s的速度磨削時(shí)，以2.5倍于80m/s時(shí)的磨除率，壽命仍然提高1倍。
1 超高速磨削的發(fā)展
歐洲
歐洲，高速磨削技術(shù)的發(fā)展起步早。最初高速磨削基礎(chǔ)研究是在60年代末期，實(shí)驗(yàn)室磨削速度已達(dá)210-230m/s。70年代末期，高速磨削采用CBN砂輪。意大利的法米爾(Famir)公司在1973年9月西德漢諾威國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，展出了砂輪圓周速度120m/s的RFT-C120/50R型磨軸承內(nèi)套圈外溝的高速適用化磨床。90年代初，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了最高速度350m/s的磨削實(shí)驗(yàn)。目前，實(shí)際應(yīng)用中，高速磨削和精密磨削最大磨削速度在200-250 m/s之間。
德國(guó)的Guhring Automation公司1983年制造了功率60kW，轉(zhuǎn)速10000r/min,砂輪直徑400mm的強(qiáng)力磨床。阿亨工業(yè)大學(xué)的目標(biāo)為500m/s的超高速磨床也是該公司制造的。德國(guó)CBN砂輪高速磨削的應(yīng)用，一個(gè)典型的例子是加工齒輪輪齒，在155m/s的速度下，以811mm3/mms的切除率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)16MCr5鋼齒輪的高效加工。另一個(gè)例子是，采用電鍍CBN砂輪，在300m/s的速度下，以140mm3/mms的切除率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)100Cr6高硬度(60HRC)滾動(dòng)軸承鋼水泵回轉(zhuǎn)輪窄槽的高效加工。瑞士Studer公司也曾用改裝的S45型外圓磨床進(jìn)行280m/s的磨削試驗(yàn)。瑞士S40高速CBN砂輪磨床，在125m/s時(shí)，高速磨削性能發(fā)揮最為充分，在500m/s也照常工作。此外Kapp公司,Schandt公司、Naxa Union公司、Song Machinery公司等也相繼推出了各類高速磨床。
美國(guó)
1970年美國(guó)的本迪克斯公司曾生產(chǎn)了91m/s切入式高速磨床。1993年，美國(guó)的Edgetek Machine公司首次推出的超高速磨床，采用單層CBN砂輪，圓周速度達(dá)到了203m/s、用以加工淬硬的鋸齒等可以達(dá)到很高的金屬切除率。美國(guó)Connectient大學(xué)磨削研究與發(fā)展中心的無心外圓磨床，最高磨削速度250m/s，主軸功率30kW,修整盤轉(zhuǎn)速12000r/min，砂輪自動(dòng)平衡，自動(dòng)上料。
目前美國(guó)的高效磨削磨床很普遍，主要是應(yīng)用CBN砂輪。可實(shí)現(xiàn)以160m/s的速度75mm3/mms的切除率，對(duì)高溫合金Inconel718進(jìn)行高效磨削，加工后達(dá)Ra1～2μm，尺寸公差±13μm。另外采用直徑400mm的陶瓷CBN砂輪，以150-200m/s的速度磨削，可達(dá)到Ra0.8μm，尺寸公差±2.5-5μm。美國(guó)高速磨削的一個(gè)重要研究方向是低損傷磨削高級(jí)陶瓷。傳統(tǒng)的方法是采用多工序磨俐，而高速磨削試圖采用粗精加工一次磨削，以高的材料去除率和低成本加工高質(zhì)量的氮化硅陶瓷零件。
日本
日本高速磨削技術(shù)在近20年來發(fā)展迅速，1976年，在凸輪磨床上開始應(yīng)用CBN砂輪進(jìn)行40m/s的高速磨削,1985年前后，在凸輪和曲軸磨床上，磨削速度達(dá)到了80m/s。1990年后，開始開發(fā)160m/s以上的超高速磨床。目前，實(shí)用的磨削速度已達(dá)到了200m/s。400m/s的超高速平面磨床也已經(jīng)研制出，該磨床主軸最大轉(zhuǎn)速3000r/min，最大功率22kW,采用直徑250mm的砂輪，最高周速達(dá)395m/s。并在30-300m/s速度范圍內(nèi)研究了速度對(duì)鑄鐵可加工性的影響。
日本的豐田工機(jī)、三菱重工、岡本機(jī)床制作所等公司均能生產(chǎn)應(yīng)用CBN砂輪的超高速磨床，日本的三菱重工推出的CA32-U50A型CNC超高速磨床，采用陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪，圓周速度達(dá)到了200m/s。
中國(guó)
我國(guó)高速磨削起步較晚，1974年，第一汽車廠、第一砂輪廠、瓦房店軸承廠、華中工學(xué)院、鄭州三磨所等先后進(jìn)行50-60m/s的磨削試驗(yàn);湖南大學(xué)進(jìn)行了60-80m/s高速磨削試驗(yàn)。1975年10月，南陽機(jī)床廠試制成功了MS132型80m/s高速外圓磨床。1976年，上海機(jī)床廠、上海砂輪廠、鄭州三磨所、華中工學(xué)院、上海交通大學(xué)、廣州機(jī)床研究所、武漢材料保護(hù)研究所等組成高速磨削試驗(yàn)小組，對(duì)80m/s,100m/S高速磨削工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究。與此同時(shí)，上海機(jī)床廠設(shè)計(jì)制造了MBSA1332型80m/s半自動(dòng)高速外圓磨床，磨削效率達(dá)到了車削和銑削的生產(chǎn)率。 1977年，湖南大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室成功地進(jìn)行了100m/s, 120m/s高速磨削試驗(yàn)、在2000年中國(guó)數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)(CCMT'2000)上，湖南大學(xué)推出了最高線速度達(dá)120m/s的數(shù)控凸輪軸磨床。
1976年，東北大學(xué)與阜新第一機(jī)床廠合作，研制成功F1101型60m/s高速半自動(dòng)活塞專用外圓磨床。到80年代初，東北大學(xué)進(jìn)行了大量的高速磨削試驗(yàn)研究。以東北大學(xué)為主開發(fā)的YLM-1型雙面立式半自動(dòng)修磨生產(chǎn)線，磨削速度達(dá)到80m/s，磨削壓力在2500-5000N以上。90年代，東北大學(xué)開始了超高速磨削技術(shù)的研究，并首先研制成功了我國(guó)第一臺(tái)圓周速度200m/s,額定功率55kW的超高速試驗(yàn)?zāi)ゴ，最高速度達(dá)250m/s。
2 超高速磨削的關(guān)健技術(shù)
超高速主軸
提高砂輪線速度主要是提高砂輪主軸的轉(zhuǎn)速，因而，為實(shí)現(xiàn)高速切削，砂輪驅(qū)動(dòng)和軸承轉(zhuǎn)速往往要求很高。主軸的高速化要求足夠的剛度，回轉(zhuǎn)精度高，熱穩(wěn)定性好，可靠，功耗低，壽命長(zhǎng)等。為減少由于切削速度的提高而增加的動(dòng)態(tài)力，要求砂輪主軸及主軸電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行極其精確，且振動(dòng)極小。目前，國(guó)外生產(chǎn)的高速超高速機(jī)床，大量地采用電主軸。
國(guó)外的高速電主軸發(fā)展很快，如在日本，1998年10月19屆JIMTOF展覽會(huì)上，展出的超高速主軸基本上在10000-25000r/min之間。目前國(guó)際上最高水平的電主軸是瑞士Fisher公司的產(chǎn)品(nmax=40000r/min,N=40kW)。轉(zhuǎn)速高達(dá)200000r/min、250000r/min的實(shí)用高速電主軸也正在研究開發(fā)中。沈陽工業(yè)學(xué)院研制的超高速車銑床，采用的電主軸調(diào)速范圍0-18000r/min，最大輸出功率7.5kW。廣西工業(yè)大學(xué)研制的額定轉(zhuǎn)速1500r/min的GD-2型高速電主軸采用Si3N4陶瓷球軸承，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)18000r/min,主電機(jī)額定功率13.5kW。
主軸軸承可采用陶瓷滾動(dòng)軸承、磁浮軸承、空氣靜壓軸承或液體動(dòng)靜壓軸承等。陶瓷球軸承具有重量輕、熱膨脹系數(shù)小、硬度高、耐高溫、高溫時(shí)尺寸穩(wěn)定、耐腐蝕、壽命高、彈性模量高等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是制造難度大，成本高，對(duì)拉伸應(yīng)力和缺口應(yīng)力較敏感_磁浮軸承的最高表面速度可達(dá)200m/s，可能成為未來超高速主軸軸承的一種選擇。目前磁浮軸承存在的主要問題是剛度與負(fù)荷容量低，所用磁鐵與回轉(zhuǎn)體的尺寸相比過大，價(jià)格昂貴。空氣靜壓軸承具有回轉(zhuǎn)梢度高，沒有振動(dòng)，摩擦阻力小，經(jīng)久耐用，可以高速回轉(zhuǎn)等特點(diǎn)。用于高速、輕載和超精密的場(chǎng)合。液體動(dòng)靜壓軸承，無負(fù)載時(shí)動(dòng)力損失太大，主要用于低速重載主軸。
超高速磨削砂輪
高速磨削砂輪應(yīng)具有好的耐磨性，高的動(dòng)平衡精度，抗裂性，良好的阻尼特性，高的剛度和良好的導(dǎo)熱性等通常由高機(jī)械性能的基體和薄層的磨粒組成。砂輪基體應(yīng)避免殘余應(yīng)力，在運(yùn)行過程中的伸長(zhǎng)應(yīng)最小。通過計(jì)算砂輪切向和法向應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)最大應(yīng)力發(fā)生在砂輪基體內(nèi)徑的切線方向，這個(gè)應(yīng)力不應(yīng)超出砂輪基體材料的強(qiáng)度極限。大部分實(shí)用超硬磨料砂輪基體為鋁或鋼。日本和歐洲也開發(fā)了其它材料如CFRP復(fù)合材料的CBN砂輪。雖然CFRP彈性系數(shù)低，但彈性系數(shù)與比重的比率高，可以抑制砂輪在半徑方向的延伸。CFRP的另一優(yōu)點(diǎn)是較低的線性伸長(zhǎng)系數(shù)。目前以CFRP為基體直徑380mm的CBN砂輪，可實(shí)現(xiàn)200m/s的磨削，進(jìn)給速度2m/s。日本在400m/s的超高速磨床上，采用CFRP為基體直徑250mm的陶瓷結(jié)合劑CBN砂輪，已實(shí)現(xiàn)300 m /s的磨削試驗(yàn)。
超高速砂輪可以使用剛玉、碳化硅、CBN、金剛石磨料。結(jié)合劑可以用陶瓷、樹脂或金屬結(jié)合荊等。樹脂結(jié)合劑的剛玉、碳化硅、立方氮化硼磨料的砂輪，使用速度可達(dá)125m/s。單層電鍍CBN砂輪的使用速度可達(dá)250m/s,試驗(yàn)中已達(dá)340m/s。陶瓷結(jié)合劑砂輪磨削速度可達(dá)200m/s。同基他類型的砂輪相比，陶瓷結(jié)合劑砂輪易干修整。與高密度的樹脂和金屬結(jié)合劑砂輪相比，陶瓷結(jié)合劑砂輪可以通過變化生產(chǎn)工藝獲得大范圍的氣孔率。特殊結(jié)構(gòu)擁有40%的氣孔率。由于陶瓷結(jié)合劑砂輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得修整后容屑空間大，修銳簡(jiǎn)單，甚至在許多應(yīng)用情況下可以不修銳。采用片狀燒結(jié)陶瓷砂輪片和可靠的粘結(jié)，解決了由于陶瓷結(jié)合劑的彈性系數(shù)與基體相差太大，而易于破裂的缺陷。美國(guó)Norton公司研究出一種借助化學(xué)粘接力把持磨粒的方法，可使磨粒突出80%的高度而不脫落，其結(jié)合劑抗拉強(qiáng)度超過1553N/mm2(電鍍鎳基結(jié)合劑為345-449N/mm2)。阿亨工業(yè)大學(xué)在其砂輪的鋁基盤上使用溶射技術(shù)實(shí)現(xiàn)了磨料層與基體的可靠粘接。
此外，還要充分考慮砂輪與主軸連接的可靠性。主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用砂輪與主軸的錐連接處產(chǎn)生不均勻的膨脹，連接剛度下降。筆者在超高速磨削試驗(yàn)中，曾出現(xiàn)過由于夾緊力不足，而導(dǎo)致在啟動(dòng)過程中，產(chǎn)生振動(dòng)。德國(guó)開發(fā)出HSK(短錐空心柄)連接力式和對(duì)刀具進(jìn)行等級(jí)平衡及主軸自動(dòng)平衡的技術(shù)，但未見其用于超高速磨削的報(bào)道。因此，開發(fā)高精度、高剛度和良好的動(dòng)平衡性能的砂輪與主軸的連接方式很有必要。
進(jìn)給系統(tǒng)
高速加工不但要求機(jī)床有很高的主軸轉(zhuǎn)速和功率，而且同時(shí)要求機(jī)床工作臺(tái)有很高的進(jìn)給速度和運(yùn)動(dòng)加速度。
直線電機(jī)取消了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了所謂的“零傳動(dòng)”。進(jìn)給速度可達(dá)60-200 m/mv以上，加速度可達(dá)10-100m/s2以上。定位精度高達(dá)0.5-0.05μm，甚至更高。且推力大，剛度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，行程長(zhǎng)度不受限制。主要問題是發(fā)熱較嚴(yán)重，對(duì)其磁場(chǎng)周圍的灰塵和切屑有吸附作用，價(jià)格較高。德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的直線電機(jī)，最大進(jìn)給速度可達(dá)200m/min。日本研制的高效平面磨床，工作臺(tái)進(jìn)給采用直線電機(jī)，最高速度60m/min,最大加速度10 m/s2。
磨削液及其注入系統(tǒng)
磨削表面質(zhì)量、工件精度和砂輪的磨損在很大程度上受磨削熱的影響。盡管人們開發(fā)了液氮冷卻、噴氣冷卻、微量潤(rùn)滑和干切削等，但磨削液仍然是不可能完全被取代的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)。磨削液分為兩大類:油基磨削液和水基磨削液(包括乳化液)油基磨削液潤(rùn)滑性優(yōu)于水基磨削液。但水基磨削液冷卻效果好。
油基磨削液良好的潤(rùn)滑作用，可以有效的減小切屑、工件、磨粒切削刃和砂輪結(jié)合劑之間的摩擦。從而減少磨削熱的產(chǎn)生和砂輪的磨損，提高工件表面的完整性。但油基磨削液在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生油霧，嚴(yán)重污染環(huán)境;易引起冒煙、起火、不安全;能源浪費(fèi)嚴(yán)重。由于水基磨削液冷卻效果好，防火性好，對(duì)環(huán)境的污染問題易于解決等，因此，含有各種表面活性劑、油性劑、極壓添加劑、緩蝕劑和防腐殺菌劑的性能優(yōu)越的水基磨削液，是近年來重要的發(fā)展方向。除了通常的磨削液外，也可輔以氣態(tài)或固態(tài)磨削劑。
包含混合磨削油和合成水基磨削液的聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)于磨削難加工材料特別有效。用少量油潤(rùn)濕砂輪提高潤(rùn)滑效果，用水基磨削液注人磨削弧提高冷卻效果或者，油在磨削區(qū)前加人，而水則僅僅用來冷卻工件表面。通過聯(lián)合應(yīng)用水和油，獲得的表面粗糙度和金屬去除率與乳化液相當(dāng)。與單純使用乳化液相比，能降低砂輪的磨損。其缺點(diǎn)是需要后續(xù)的油水分離。
高速磨削時(shí)，氣流屏障阻礙廠磨削液有效地進(jìn)人磨削區(qū)，還可能存在薄膜沸騰的影響。因此，采用恰當(dāng)?shù)淖⑷朔椒ǎ黾幽ハ饕哼M(jìn)人磨削區(qū)的有效部分，提高冷卻和潤(rùn)滑效果，對(duì)于改善工件質(zhì)量，減少砂輪磨損，極其重要。常用的磨削液注人方法有:手工供液法和澆注法;高壓噴射法;空氣擋板輔助截?cái)鄽饬鞣?砂輪內(nèi)冷卻法;利用開槽砂輪法等。為提高冷卻潤(rùn)滑效果，通常將多種方法綜合使用。如，采用靴狀噴嘴，可在砂輪接觸區(qū)前一個(gè)較大的區(qū)域?qū)ι拜嗊M(jìn)行直接地潤(rùn)滑，噴嘴本身起了氣流擋板的作用。石墨管浮動(dòng)噴嘴將磨削液輔以固態(tài)磨削劑結(jié)合起來，石墨管本身又相當(dāng)于氣流擋板射流內(nèi)冷卻，將射流與砂輪內(nèi)冷卻結(jié)合起來，用徑向射流沖擊，達(dá)到強(qiáng)化換熱的效果，可突破成膜沸騰的障礙高低壓噴嘴聯(lián)合應(yīng)用，采用高壓噴嘴和空氣擋板向砂輪及磨削區(qū)供液，低壓噴嘴冷卻工件。也有采用環(huán)狀噴嘴冷卻工件，潤(rùn)滑噴嘴向砂輪及磨削區(qū)供液，以降低不件整體溫度，提高工件尺寸精度。
噴嘴位置、幾何形狀對(duì)冷卻和潤(rùn)滑效果也有很大的影響。增加噴嘴與磨削區(qū)的距離，冷卻效果降低。因而，噴嘴應(yīng)盡可能靠近磨削弧區(qū)，提高進(jìn)人磨削弧區(qū)的有效流量和壓力。對(duì)噴嘴進(jìn)行優(yōu)化，采用內(nèi)腔為凹狀的噴嘴，目?jī)?nèi)壁光滑，出口處為銳邊，可均化液流，產(chǎn)生較長(zhǎng)的高聚射流，提高冷卻和潤(rùn)滑效果。
高速磨削液必須凈化，過濾系統(tǒng)的選擇與切屑長(zhǎng)度、厚度及類型有關(guān)，還取決于磨粒的切削深度。常用的過濾方法有:物理方法，如重力沉降、渦旋過濾、磁力過濾、濾網(wǎng)過濾、濾帶(紙)過濾;化學(xué)方法，如采用助濾劑硅藻土等。在過濾系統(tǒng)中同時(shí)經(jīng)過多個(gè)過濾單元進(jìn)行復(fù)合過濾，效果更佳。超高速磨削系統(tǒng)還需要采取措施降低磨削液溫度，月前主要的降溫方式有自然揮發(fā)對(duì)流散熱，強(qiáng)力揮發(fā)和利用制冷系統(tǒng)降溫等。
此外，還應(yīng)對(duì)磨削液引起的砂輪主軸功率消耗，以及磨削區(qū)域磨削液的動(dòng)靜壓對(duì)磨削力的影響進(jìn)行研究。對(duì)高速磨削的供液壓力和速度進(jìn)行優(yōu)化。有效地減少功率消耗和對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。有關(guān)研究表明，對(duì)于某一流量存在一臨界速度，當(dāng)砂輪速度大于臨界速度時(shí)，隨著砂輪速度的增加，法向磨削力降低。
砂輪修整
在磨削過程中，砂輪變鈍，或由于磨損而失去正確的幾何形狀，必須進(jìn)行及時(shí)修整。修整分為整形和修銳兩個(gè)過程。整形是使砂輪達(dá)到要求的幾何形狀和精度。修銳就是使磨粒凸出結(jié)合劑，產(chǎn)生必要的容屑空間，使砂輪達(dá)到較佳的磨削能力。根據(jù)具體情況，這兩個(gè)過程可以統(tǒng)一進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行，也可分兩步進(jìn)行。
常用的整形方法有車削法、磨削法、金剛石滾輪法。電火花和激光法等新的整形法也正在研究中。常用的修銳方法有自由磨粒法(如氣體噴砂修銳法、游離磨粒擠壓修銳法、液壓噴砂修銳法等>和固結(jié)修銳工具修銳法(如油石法、剛玉塊切人法、砂輪對(duì)磨法等)兩大類，此外還有電解在線修整法、電火花修銳法、高壓水噴射修銳法和激光修銳等。
對(duì)于新型修整方法，應(yīng)加快實(shí)用化研究。修整系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)優(yōu)先考慮通用的高效修整系統(tǒng)的研究
磨削的成擬化與智能化
超高速磨削的實(shí)驗(yàn)研究需要耗費(fèi)大量人力物力因而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行磨削過程的仿真是一個(gè)重要的研究課題CIRP磨削科技委員會(huì)已把“虛擬實(shí)驗(yàn)室”作為一個(gè)重要的合作項(xiàng)目，虛擬磨床可以建立一個(gè)逼真的虛擬磨削環(huán)境，可用于評(píng)估、預(yù)測(cè)磨削加工過程和產(chǎn)品質(zhì)量以及培訓(xùn)等一利用計(jì)算機(jī)仿真可模擬磨削過程，對(duì)磨削區(qū)溫度場(chǎng)、磨削力變化等進(jìn)行仿真，分析預(yù)測(cè)不同條件下磨削精度和磨削表面質(zhì)量。
磨削過程是一個(gè)多變量的復(fù)雜過程隨著人工智能技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，智能磨削也成為個(gè)重要的研究方向。智能加工的基本目的就是要解決加工過程中眾多的不確定性的，要有人干預(yù)才能解決的問題。由計(jì)算機(jī)取代或延伸加工過程中人的部分腦力勞動(dòng)。實(shí)現(xiàn)加工過程中的決策、監(jiān)測(cè)與控制的自動(dòng)化其中關(guān)鍵是決策自動(dòng)化。
機(jī)床智能磨削系統(tǒng)的基本框架由以下二部分組成:①過程模型和傳感器集成模塊。利用多傳感器信息融合技術(shù)，對(duì)加工過程信息進(jìn)行處理，為決策與控制提供更加準(zhǔn)確可靠的信息。多傳感器信息融合的實(shí)現(xiàn)方法有加權(quán)平均法、卡爾曼濾波、貝葉斯估計(jì)、統(tǒng)計(jì)決策理論、Shafer-Dempster證據(jù)推理、具有置信因子的產(chǎn)生式規(guī)則、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；②決策規(guī)劃與控制模塊，根據(jù)傳感器模塊提供的加工過程信息，作出決策規(guī)劃，確定合適的控制方法，產(chǎn)生控制信息，通過NC控制器作用于加工過程，以達(dá)到最優(yōu)控制，實(shí)現(xiàn)要求的加工任務(wù)。③知識(shí)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)，存放有關(guān)加工過程的先驗(yàn)知識(shí)，提高加工精度的各種先驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约翱芍挠绊懠庸ぞ鹊囊蛩兀庸ぞ扰c加I過程有關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系等。此外，應(yīng)能自動(dòng)學(xué)習(xí)與自動(dòng)維護(hù)。華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、天津大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)和東北大學(xué)等都先后進(jìn)行過智能制造技術(shù)或智能制造系統(tǒng)等的研究工作。華中科技大學(xué)與漢江機(jī)床廠曾合作進(jìn)行過螺紋智能磨削的研究。東北大學(xué)目前也正在國(guó)家教委的資助下進(jìn)行智能磨削的研究。
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