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维普资讯 铣削力预测的无传感器建模试验分析★ 口 陈志俊 口 鲁志政 口 姜 辉 口 杨建国 上海交通大学 机械与动力工程学院 上海 200030 摘 要：铣削力的预测是加工过程中的重要辅助手段，但 由于其影响因素较多，建立准确的预测模型有一定的难度。 现利用神经网络将加工信息合成来建立相应的预测模型，可以在没有传感器的条件下为加工预测铣削力提供依据和参 考，并可以加强监测系统的可靠性。 关键词：铣削力 预测建模 无传感器 可靠性 中图分类号：TP183 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000-4998(2008)05—0055—03 在 机 械加 工 过 程 中 ，所 有外 力均 来 自于刀 具 与 工 其 中切 削力 的周 向分量 (如 图1)算式如下 ： Fc：CFo FfCR∞ F’dC~z 1、 件 的接触 。基于这一结论 ，考虑可 以从刀具切削 的机理 建模来预 测切 削过程 中所产 生 的切 削力 。其优 点在 式 中： 为材料性 能和切 削条件 的系数 ；tl,。为切削宽 于 ：】：1)经 济性 ：不需要额 外 的装 置 和检 测传感 器 ；2) 度 ；．厂为每齿 的进给量 ；av为切 削深度 ；d为刀具直径 ； 便捷性 ：不需要 在 线 实时 为齿数 ； 、 、c，．和 分别指与 tl,。、f，tl,、d相对应 进行传感器检测 ；3)稳定 的材料性能和切 削条件 的系数 ，可 以根据 实验所得 。 以及 快速 反应 性 ：反馈 环 式 (2)为各个轴方 向的表达式 ： 节缩短 。 ＼F：C∞ fCF．伍cF，dCF．zeK 机 理 建模 可 以用 来 ＼F：C∞ F．fCR∞ dC~zK 确 定基 于物理切 削条件 ＼F：C∞F．fCR∞F’dCFIzK 下 的-1-件切 削 力与机床 式 中： 、 、 代表 刀具几何参数 (其 随着进给速度 参数 ，这包括切 削刀具 的 和切 削速度变化而变化 )，Fc．、 、Fc．代表 凡、 、 如 几何参 数 、加工 深 度 和工 图1所示 。 件信 息 【。为 了建立铣 削 基于切 削和进给速度等 的信息 ，可 以对 式 (2)进行 过程 的模 型 ，使用 了指数 计算 ，能相应确 定在 、l，和 z方 向的切 削力分量 。 函数模 型来 确定切 削力 。 1 神经网络的训练 ★高等学校全国优秀博士学位论文作者专项资金资助项 目(编号：200131) 上海市引进技术的吸收与创新年度计划项 目(编号：05—12) 为 了 Il练神经 网络 ，使用神经 网络反 向传播算法 收稿日期：2oo73~12fi] (BP)，即各单元 的权重按 同一个方式进 行调整 ，使期 表2 不同形状钻头工艺试验对 比 3 下台阶钻头的制作方法 钻头类型 试验项 目 钻头 由普通 4,7．1麻花钻改制而成 ，首先将 4,7．1 上台阶钻头 下台阶钻头