数控车削加工切削参数优选专家系统的研究

摘要

为确保企业具有对灵活多变的市场的快速响应能力，以及对最佳经济技术效益的渴求，增强企业的竞争力，许多制造部门纷纷引入了先进制造技术，而数控技术是先进制造技术的基础和核心。在数控切削加工中，切削参数的合理选择对保证产品品质和刀具耐用度，提高生产效率和经济效益都具有十分积极的意义。但很多企业的切削参数制定现状并不让人满意，表现在技术人员所选切削参数较为保守，结果是刀具的切削性能和机床性能没有得到充分利用，造成生产效率低下，浪费严重。本文面向数控车削加工，对切削参数的优化方法做了研究，开展了以下的工作：
　　 1)明确了数控车削加工切削参数优选专家系统的总体结构，运用模块化的方法，将系统分成几个模块处理，设计了各模块的功能及运行方法，使系统结构简练清晰，为后续开发预留下了余地。
　　 2)把切削参数优化问题转化为切削参数的多目标优化数学模型，提出了几种优化指标，考虑到目前企业的要求，把最高生产率指标定为目标函数。对遗传算法的原理及具体运算流程做了详细介绍，通过一个实例做了演算，证明遗传算法的可靠。
　　 3)分析了专家系统的知识来源，构建了知识库，根据本系统的特点设计了推理机制，划分了刀具模块、切削液模块和切削参数模块，并对模块的运行顺序作了说明。切削参数优化模块的实现是本系统的最终目的，该模块给出了系统推荐值和经过数学优化方法给出的优化值。
　　 4)系统的开发使用面向对象的程序设计方法，利用VC++强大的可视化功能设计了简洁、友好的人机界面，使得用户与系统的信息交流更加方便、简单，符合软件设计的潮流。
　　 在上述工作的基础上，选用Visual C++和SQL Server2000为开发工具，建立了数控车削加工切削参数优选专家系统。该系统把人工智能技术用来进行切削参数的选择，融合了遗传算法、数据库技术及专家系统等思想，实现了对一定约束条件下的切削参数的优化。系统的工作流程为：用户使用人机互动方式，首先选择机床参数、工件参数和加工要求等初始信息，系统运用所存储的领域专家经验知识和切削加工常识性知识，结合一定的推理策略，给出适用的刀具信息、切削液信息和优化的切削参数。通过运用实例对系统进行验证，证明优化结果的实用性和可行性，可以用来指导实际生产，提高企业加工效率，获取良好经济效益。