[發(fā)明專利]一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)控加工切屑控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710980152.6
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107627152B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 張培培;汪亦斐;王博;王科盛;何倩鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: B23Q15/013
• 分類號: B23Q15/013;B23Q15/08;B23Q15/22
• 代理公司: 成都環(huán)泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 51242
• 代理人: 李斌;鄒翠

本發(fā)明公開了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)控加工切屑控制方法，以主軸轉(zhuǎn)速n、進給速率v_f以及切削深度d_p作為輸入數(shù)據(jù)，以切屑卷曲半徑和切屑寬度作為輸出數(shù)據(jù)，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡。本發(fā)明旨在對切削參數(shù)及切屑分析的基礎上，建立一個可靠而實用的數(shù)學模型，這對切屑控制的進一步研究具有一定的意義，從而用優(yōu)化的切削參數(shù)來代替普通數(shù)控加工過程中工藝人員輸入的經(jīng)驗切削參數(shù)，達到提高加工效率、降低加工成本及獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的目的。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及金屬切屑加工領域，具體涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)控加工切屑控制方法。

背景技術(shù)

在金屬加工中，對工件表面質(zhì)量造成負面影響并導致刀具損壞的主要因素是切屑干擾；切屑控制技術(shù)是現(xiàn)代先進機械制造系統(tǒng)中的基礎關鍵技術(shù),切屑控制技術(shù)不解決，任何一個理想的自動化過程都不能實現(xiàn)；在切削條件很惡劣的情況下，就需要合理的設計槽型和盡可能精確的編制制造工藝。

(1)切屑控制理論研究的系統(tǒng)化、定量化切屑的卷曲、折斷和金屬切削過程中切屑的變形、切削力、切削熱和刀具磨損等物理現(xiàn)象是相互聯(lián)系的，因此，切屑控制理論研究應和切削理論研究有機結(jié)合起來，并采用統(tǒng)計原理、模糊數(shù)學等方法使之定量化，以便于利用。

(2)由于用可轉(zhuǎn)位刀片斷屑槽斷屑是斷屑技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，所以復雜斷屑槽斷屑機理的研究，將有助于新型高效斷屑槽型的開發(fā)和合理使用。

(3)數(shù)控機床、加工中心的使用使切削速度大大提高。高強度、高韌性難加工材料的增加和陶瓷、立方氮化硼等新型刀具材料及超硬涂層的應用，是現(xiàn)代切削加工的特點，切屑控制理論的研究應與之相適應。

(4)發(fā)展實用的切屑監(jiān)測技術(shù)，實用的切屑監(jiān)測技術(shù)將有助于現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展。

由于測量切屑各個相關參數(shù)步驟繁瑣，近年來很少有學者透徹地通過研究分析切屑及做形成對應切屑時所用切削用量的相關參數(shù)之間的關系規(guī)律來建立數(shù)學模型。

切屑控制理論是斷屑技術(shù)，特別是可轉(zhuǎn)位刀片斷屑槽型CAD的理論基礎，近年來國內(nèi)外學者對此進行了大量的研究工作；在切屑形狀的描述方面，日本學者對自然切屑(無引導自由切屑)進行了描述，Stabler(Sun Y,Sun J,Li J,et al.Modeling of cuttingforce under the tool flank wear effect in end milling Ti6Al4V with solidcarbide tool[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2013,69(69):2545-2553)根據(jù)大量實驗提出了著名的“sta-bler法則”。Colwell(ColwellLV.Predicting the Angle of Chip Flow for Single-Point Cutting Tools[J].TransAsme,1954,76)提出了用切削刃弦的概念確定一般斜角切削的流屑角圖解法；這種圖解法也可以用解析式表達，它雖然能在一定條件下反映流屑角的變化規(guī)律,但沒有包括刀具主要角度物對流屑角的作用；Colwell在理論分析和大量實驗的基礎上，提出了切屑自然卷曲流屑角的計算方法。當考慮斷屑槽的影響時，認為切屑流出碰到斷屑槽壁時，要發(fā)生卷曲和反射，切屑的卷曲程度和反射方向均與初始屑流方向和碰到斷屑槽壁的變形有關。實驗表明，對于二維斷屑槽，流屑角的變化仍符合由研究時確定的規(guī)律。而有學者(劉培德等.切削力學新篇[M].1992)在研究斷屑情況對已加工表面粗糙度的影響時，對切屑的折斷性進行了模糊估計。日本學者提出了切屑折斷的條件，切屑離開刀具前面以后，可能碰到刀具后面、工件加工表面或待加工表面而折斷或形成長螺卷屑失穩(wěn)甩斷。