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附件B：外文翻譯 英文原資料：（原文為pdf格式） 譯文： 端銑削自適應(yīng)切削力的模糊控制策略 U. Zuperl ?, F. Cus, M. Milfelner Faculty of Mechanical Engineering, University of Maribor, Smetanova 17, 2000 Maribor, Slovenia 摘要 這篇文章討論了在高速端銑削時的切削力的模糊適應(yīng)的控制策略。這項研究是關(guān)于運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)數(shù)字控制裝置來憂化金屬切削過程的整合自適應(yīng)性控制。它被設(shè)計成服務(wù)于允許在刀具上對長時間復(fù)雜成形加工很有益的切削力時適應(yīng)性地使切削速度最大化的控制.目的是產(chǎn)生一個可靠的，強(qiáng)有力的人工神經(jīng)控制器協(xié)助自適應(yīng)協(xié)調(diào)切削速度來防止過分的刀具磨損，即刀具的磨損量和保持高的排屑率。許多的仿真和實驗用來肯定這個體系的功效。 關(guān)鍵詞：端銑；自適應(yīng)力控制；模糊 1.諸論 一個CNC系統(tǒng)遺留下來的缺點是加工參數(shù)，如進(jìn)給速度，切削速度和深度，被離線編程。加工參數(shù)通常在加工前根據(jù)編程者的經(jīng)驗和加工手冊被選擇。為了防止損害和避免加工失敗。運(yùn)行的條件通常被設(shè)置的很保守。結(jié)果是，有很多的CNC系統(tǒng)運(yùn)行于遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于憂化標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件下效率差。即使加工參數(shù)在離線時通過憂化計算法憂化了，在加工過程中它們也不能被協(xié)調(diào)起來。為了確保加工產(chǎn)品的質(zhì)量，為了降低加工成本和提高加工的效率，協(xié)調(diào)實時加工的參數(shù)來符合憂化的加工標(biāo)準(zhǔn)是有必要的。由此，提供在線運(yùn)行下協(xié)調(diào)的自適應(yīng)控制，被有興趣地研究起來。在我們的自適應(yīng)控制系統(tǒng)中，不管是在切削條件下變化時，進(jìn)給速度總是在線協(xié)調(diào)下來保持一個常數(shù)切削力。在這篇文章中，一個簡單的模糊控制策略被在智能系統(tǒng)和一些運(yùn)用模糊控制策略的實驗性的仿真中發(fā)展起來。結(jié)果證明這個目標(biāo)系統(tǒng)有效地控制在一般端銑削條件下的峰值切削力。力的控制運(yùn)算法則已經(jīng)被眾多的研究者開發(fā)和評估了。被固定的增加比例積分控制器，先前是為銑削現(xiàn)為了一個可協(xié)調(diào)的增加比例積分控制器，在那里控制器根據(jù)變化的切削條件被協(xié)調(diào)。完整的自適應(yīng)參考模擬，自適應(yīng)控制裝置方法最初是被Cusand Balic研究的。這些控制器被模擬和求解及實際上地被實現(xiàn)。兩項研究發(fā)現(xiàn)全布三參數(shù)自適應(yīng)控制器執(zhí)行得比已固定的遞增積分器要好。關(guān)于模糊控制系統(tǒng)，Huang and Lin提供了一個先驅(qū)活動的介紹性調(diào)查，另一個系統(tǒng)性觀念被提出。模糊系統(tǒng)對照比例積分微分控制和模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及管理模糊控制在[3]中反映.被提到。關(guān)于為銑削的自適應(yīng)切削力控制很多的工作已經(jīng)被做。然而，很多以前的工作把問題簡單化在一個自由度運(yùn)動上。這次投稿中，我們將考慮到三個自由度上銑削的切削力。文章的組成如下。第二部分主要描述全面的力控制策略。第三部分包括了CNC加工模擬1.第五部分描述了仿真/實驗和目標(biāo)控制計劃執(zhí)行的方法。最后，第六和七部分展現(xiàn)實驗結(jié)果，結(jié)論和以后研究的建議。 2.自適應(yīng)模糊控制器結(jié)構(gòu) 一個新的在線控制計劃，這個計劃被稱作自適應(yīng)模糊控制，是通過使用模糊集合論開發(fā)的。這個方法的基本思想是合并人操作者在控制設(shè)計中的經(jīng)驗。這個控制策略是用公式表達(dá)成許多的規(guī)則，這些規(guī)則手工執(zhí)行很簡單但是對于用一般的數(shù)學(xué)運(yùn)算法則來實現(xiàn)很困難?；谶@個新的控制策略，很多復(fù)雜的過程能夠標(biāo)準(zhǔn)方法似的更容易地和更精確地被控制。模糊控制的目標(biāo)是保持金屬切除率，能可能的高和保持切削力盡可能地接近一個給定的參照值。此外，計算任務(wù)和時間可能就像金典或者現(xiàn)代控制理論那樣被減少。示意性的控制規(guī)則通過使用真實的實驗數(shù)據(jù)被構(gòu)造出。模糊自適應(yīng)控制確保了連續(xù)地憂化進(jìn)給速度的控制。這個控制是自動被協(xié)調(diào)到每一個特殊的切削情況。當(dāng)軸的負(fù)載低的時候，系統(tǒng)增加切削進(jìn)給到或者超過預(yù)先編程的進(jìn)給速度，直接導(dǎo)致循環(huán)周期和產(chǎn)品成本相當(dāng)大的減少。當(dāng)軸的負(fù)載高時，進(jìn)給速度就被降低，以保護(hù)工作母機(jī)不損害和損壞。當(dāng)系統(tǒng)偵測到極端的切削力時，它會自動停機(jī)來保護(hù)切削工具。它減少了一定的操作者的監(jiān)督管理。在線銑削憂化的步驟次序如下： 1.預(yù)編程進(jìn)給速度被送到銑床CNC控制器。 2.測量出的切削力被送到模糊控制器。 3.模糊控制器使用輸入的規(guī)則來找到（協(xié)調(diào)）憂化的進(jìn)給速度，將它送回到機(jī)器。 4.第一步和第三步被重復(fù)直到加工結(jié)束。 自適應(yīng)切削力控制器協(xié)調(diào)進(jìn)給速度是基于一個測量出的峰值切削力通過布置一個進(jìn)給速度超過CNC控制器在四軸上的百分比， 真實的切削速度是超過部分和已編程的進(jìn)給速度。如果進(jìn)給速度憂化模擬是完美的，憂化的進(jìn)給速度也將總是等于參照的峰值力。在這種情況下，超出部分的正確率將是100%。為了控制器調(diào)整峰值力，力的信息必須在每個采樣時間對控制運(yùn)算法則是有用的。一個探測軟件被用來提供這些信息。 2.1一個模糊控制器的結(jié)構(gòu) 在模糊過程控制中，專門技術(shù)被壓縮成一個根據(jù)關(guān)于人操作標(biāo)準(zhǔn)和輸入輸出關(guān)系的系統(tǒng)。運(yùn)算法則是基于操作者的知識但考慮到過程編輯通過改寫誤差，它也包括了控制理論。 從而，控制器有輸入切削力誤差F和第一次不同誤差2F，輸出變化的進(jìn)給速度f。模糊控制變化和規(guī)則創(chuàng)基礎(chǔ)創(chuàng)建從專家操作者那帶走。切削力誤差和第一次誤差的差異被計算，在每一個采樣時間k，如_F(k) = Fref ?F(k)和_2F(k) =_F(k)?_F(k?1),這里F是測量的切削力，F(xiàn)ref是力的設(shè)定點。 3.CNC加工模擬 在進(jìn)行實驗測試之前，一個CNC加工模擬模擬器被用來估算控制者的設(shè)計。 過程模擬由人工神經(jīng)力模擬和進(jìn)給驅(qū)動模擬。人工神經(jīng)力模擬基于切削條件和已描述的形狀切削估算切削力。進(jìn)給驅(qū)動模擬模擬機(jī)器對已指定進(jìn)給速度變化的反應(yīng)。進(jìn)給驅(qū)動模擬通過檢查步的已指定速度的改變被決定。最好的模擬被發(fā)現(xiàn)是一個頻率為3Hz和節(jié)拍時間為0.4s的二級命令系統(tǒng)。對比實驗和仿真從7到22mm/s圖3顯示的速度步調(diào)改變結(jié)果。進(jìn)給驅(qū)動和人工神經(jīng)力模擬被結(jié)合形成CNC加工模擬。模擬輸入是已指定的進(jìn)給速度，輸出是X、Y合成的切削力。切削形狀在人工神經(jīng)力模擬中被定義。模擬器通過比較實驗和模擬仿真結(jié)果被修改。伴隨進(jìn)給速度改變的各種切削被確定。從0.05到2mm/tooth每一步改變，實驗和仿真合力展現(xiàn)如圖4。實驗結(jié)果與在平均和峰值力方面模擬結(jié)果聯(lián)系的很好。明顯的差異可能是因為人工神經(jīng)模擬和沒有模擬的系統(tǒng)編輯器的錯誤。 3.1切削力模擬 為明白在線切削力模擬，基于流行的反饋原理，一個標(biāo)準(zhǔn)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）被提出在預(yù)備實驗期間，它被證明是很有可能直接從實驗加工數(shù)據(jù)提取力模擬。它被用來模擬切削過程。用來模擬的NN需要為進(jìn)給速度f，切削速度vc 切削軸向深度AD 和切削徑向深度RD 4個輸入人工神經(jīng)元。NN的輸出是切削力的要素，因此需要兩個輸出神經(jīng)元。帶優(yōu)化參數(shù)使用的NN詳細(xì)的布局和神經(jīng)元的數(shù)學(xué)原理如圖5所示。最好的NN配置包含5，3和7在隱藏層隱藏的神經(jīng)元。 3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的布局和其模擬問題的自適應(yīng)性 布局的效果也通過考慮不同的情況而被研究。通過改變在隱藏層的人工神經(jīng)元的個數(shù)來改變布局。為估計個別與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)程序參數(shù)的效果，40個不同網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練，測試和分析。網(wǎng)絡(luò)性能使用ETstMax, ETst, ETrn, and ETrnMax四個不同標(biāo)準(zhǔn)和程序周期數(shù)來估計。在輸入輸出層的神經(jīng)元數(shù)通過輸入輸出參數(shù)的數(shù)量來決定。由結(jié)果得到的如下所述結(jié)論： ? 0.3比率給出可接受的預(yù)期誤差而掌握比率必須在0.01到0.2之間來最小化程序周期數(shù)。 ?為了最小化判斷誤差，比率在0.001到0.005之間是好的。然而，如果程序周期數(shù)也是最小化，掌握比率應(yīng)該不超過0.004 ?最佳的隱蔽層節(jié)點數(shù)是3或6.節(jié)點數(shù)在2到12或不是3或6的網(wǎng)絡(luò)也表現(xiàn)的好但是導(dǎo)致更高的程序周 期。 ?用正弦函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)需要最低的程序周期數(shù)，緊跟的是正切函數(shù)而用雙曲線切線那些需要更高的程序周期。 4.數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和實驗設(shè)備 用在這個獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取設(shè)備由測力計，固定模塊，硬件和軟件如圖1所示。切削力使用安在工件和工作臺壓電測力計測量。當(dāng)?shù)毒哒谇邢鞴ぜr，力將通過刀具施加到測力計。在測力計上的壓電石英產(chǎn)生形變，電荷將會產(chǎn)生。電荷然后通過連接電纜傳遞到多通道電荷放大器。電荷然后使用多通路放大器放大。在多通路電放大器中，不同參數(shù)能被調(diào)整以完成必需解決的。在放大器的輸出端，電壓將對應(yīng)于取決于設(shè)置在放大器中參數(shù)的力。接口硬件模塊由連接設(shè)計塊，模擬信號協(xié)調(diào)模塊和一個16通道A/D接口板(PC-MIO-16E-4)。在A/D板里，模擬信號將轉(zhuǎn)變成數(shù)了信號，以使LabVIEW軟件能讀和接收數(shù)據(jù)。用LabVIEW電壓將轉(zhuǎn)變成在X，Y和Z方向的力。用這個程序，三個軸向力要素能同時獲得，并能為分析力的變化而顯示在屏幕上。選R216-16B20-040型直徑16mm10度螺旋角帶雙刃可互換球狀端立銑刀來加工。前角12度R216-1603 M-M型立銑刀被選。立銑刀的材料是P10-P20涂上TiC/TiN ，GC4040。冷卻液RENUS FFM用來冷卻。模糊控制被智能操縱器模塊（Labview），修正進(jìn)給速度被遞到力控制軟件和NC機(jī)床之間CNC通信設(shè)備。控制器能通過存儲器共享。在頻率1KHz時，超出部分的進(jìn)給速度，可變DNCFRO對分配力控制軟件有用。 5.模擬和模糊控制銑實驗 為檢查自適應(yīng)模糊控制策略的穩(wěn)定性和耐用度，通過用Simulink and Labview fuzzy Toolset模擬來檢查系統(tǒng)。然后，通過在一個CNC銑床的對Ck45和Ck45鋼工件改變切削深度的不同實驗來改變系統(tǒng)（如圖6）R216-16B20-040型直徑16mm10度螺旋角帶雙刃可互換球狀端立銑刀被選來進(jìn)行實驗。切削條件為：銑削寬度RD = 3 mm，銑削深度AD = 2mm和切削速度vc = 80m/min.模糊控制的參數(shù)相同于對傳統(tǒng)系統(tǒng)性能的實驗。用模糊控制結(jié)構(gòu)如圖1，憂化進(jìn)給速度，想要的切削力是[Fref] = 280 N,預(yù)編程的進(jìn)給是0.05mm/teech，允許調(diào)整率為[0–150%]。當(dāng)切削深度改變時，圖7是切削力和進(jìn)給速度的反映。它顯示出實驗結(jié)果，結(jié)果中進(jìn)給速度在線調(diào)整來保持切削力在最大想要值。模擬控制器響應(yīng)在軸向深度一步改變，顯示如圖8.模擬代表了一個16mm，兩面銑刀，在2000rpm時,正遇到一步從軸向深度從3到4.2mm的改變。這步改變發(fā)生在2s，在0.5s內(nèi)控制器返回峰值成參考峰值力在這項研究中模糊控制器的穩(wěn)定性通過模擬被估算。用在過程增益中小和大步改變測試模擬是為確保系統(tǒng)穩(wěn)定在一定范圍條件內(nèi)。小的過程增益改變用一個在2000rpm轉(zhuǎn)速下從3到4.2mm軸向深度改度來模擬。大的增益改變用一個軸向深度在2000rpm時從3到6mm改變來模擬。伴隨很少的性能降低系統(tǒng)在全布模擬仿真中保持穩(wěn)定。 6.結(jié)果和討論 在用不變進(jìn)給速度（常用切削，如圖7a）的第一次實驗中,MRR僅僅在最后一步時達(dá)到它的固有值。然而，在第二次測試中，使用模糊控制加工相同的工件，平均完成的MRR很接近固有的MRR值。對比圖7a和b，人工神經(jīng)控制銑削系的在切削力是保持在240N左右，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)的進(jìn)給速度接近于傳統(tǒng)CNC銑削系統(tǒng)從C點到D點。從A點到C點，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)的進(jìn)給速度高于正統(tǒng)CNC系統(tǒng)，因此 ，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)銑削效率提高了。實驗結(jié)果顯示出MRR可能提高高到27%。相比于大多數(shù)的現(xiàn)有端銑削控制系統(tǒng)，目標(biāo)模糊控制系統(tǒng)有下列優(yōu)勢： 1.多參數(shù)調(diào)整。 2.對工件形狀、刀具形狀和工件材料的改變敏感； 3.合算和容易實現(xiàn)； 4.數(shù)學(xué)建模方便模擬仿真結(jié)果顯示使用設(shè)計的模糊控制器的銑削過程耐用度、穩(wěn)定性，比標(biāo)準(zhǔn)的控制器有更高加工效率。實驗顯示模糊控制器比傳統(tǒng)控制器有重大的優(yōu)勢。主要的優(yōu)勢是一個控制器快速響應(yīng)復(fù)雜傳感輸入而在傳統(tǒng)控制器上老的控制運(yùn)算法則下運(yùn)行速度受限制。當(dāng)前研究顯示模糊控制比傳統(tǒng)控制器有很大的優(yōu)勢。 第一個優(yōu)勢是一個模糊控制器能有效率地利用在計劃和執(zhí)行一個控制動作方面比一個工人更巨大的感官信息。 第二個優(yōu)勢是模糊控制器快速響應(yīng)復(fù)雜的傳感輸入而在傳統(tǒng)控制器的傳統(tǒng)控制法則下的執(zhí)行速度受到嚴(yán)格的限制。 7.結(jié)論 這次投稿的目的是為介紹一輔助自適應(yīng)調(diào)整進(jìn)給速度來防止過度刀具磨損，刀具破損和保持高的金屬去除率的可靠而耐用的模糊力控制器。帶自適應(yīng)控制策略的智能銑削實驗結(jié)果表明模糊控制器有高的耐用度和完全穩(wěn)定性。方法成功應(yīng)用于實驗Heller銑削加工中。目標(biāo)在線最佳切削條件決定系統(tǒng)在這篇文章中應(yīng)用于球端銑削，但顯然此系統(tǒng)也可延伸到其它的機(jī)床上來提高切削效率。 端銑削自適應(yīng)切削力的模糊控制策略 U. Zuperl ?, F. Cus, M. Milfelner Faculty of Mechanical Engineering, University of Maribor, Smetanova 17, 2000 Maribor, Slovenia 摘要 這篇文章討論了在高速端銑削時的切削力的模糊適應(yīng)的控制策略。這項研究是關(guān)于運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)數(shù)字控制裝置來憂化金屬切削過程的整合自適應(yīng)性控制。它被設(shè)計成服務(wù)于允許在刀具上對長時間復(fù)雜成形加工很有益的切削力時適應(yīng)性地使切削速度最大化的控制.目的是產(chǎn)生一個可靠的，強(qiáng)有力的人工神經(jīng)控制器協(xié)助自適應(yīng)協(xié)調(diào)切削速度來防止過分的刀具磨損，即刀具的磨損量和保持高的排屑率。許多的仿真和實驗用來肯定這個體系的功效。 關(guān)鍵詞：端銑；自適應(yīng)力控制；模糊 1.諸論 一個CNC系統(tǒng)遺留下來的缺點是加工參數(shù)，如進(jìn)給速度，切削速度和深度，被離線編程。加工參數(shù)通常在加工前根據(jù)編程者的經(jīng)驗和加工手冊被選擇。為了防止損害和避免加工失敗。運(yùn)行的條件通常被設(shè)置的很保守。結(jié)果是，有很多的CNC系統(tǒng)運(yùn)行于遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于憂化標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件下效率差。即使加工參數(shù)在離線時通過憂化計算法憂化了，在加工過程中它們也不能被協(xié)調(diào)起來。為了確保加工產(chǎn)品的質(zhì)量，為了降低加工成本和提高加工的效率，協(xié)調(diào)實時加工的參數(shù)來符合憂化的加工標(biāo)準(zhǔn)是有必要的。由此，提供在線運(yùn)行下協(xié)調(diào)的自適應(yīng)控制，被有興趣地研究起來。在我們的自適應(yīng)控制系統(tǒng)中，不管是在切削條件下變化時，進(jìn)給速度總是在線協(xié)調(diào)下來保持一個常數(shù)切削力。在這篇文章中，一個簡單的模糊控制策略被在智能系統(tǒng)和一些運(yùn)用模糊控制策略的實驗性的仿真中發(fā)展起來。結(jié)果證明這個目標(biāo)系統(tǒng)有效地控制在一般端銑削條件下的峰值切削力。力的控制運(yùn)算法則已經(jīng)被眾多的研究者開發(fā)和評估了。被固定的增加比例積分控制器，先前是為銑削現(xiàn)為了一個可協(xié)調(diào)的增加比例積分控制器，在那里控制器根據(jù)變化的切削條件被協(xié)調(diào)。完整的自適應(yīng)參考模擬，自適應(yīng)控制裝置方法最初是被Cusand Balic研究的。這些控制器被模擬和求解及實際上地被實現(xiàn)。兩項研究發(fā)現(xiàn)全布三參數(shù)自適應(yīng)控制器執(zhí)行得比已固定的遞增積分器要好。關(guān)于模糊控制系統(tǒng)，Huang and Lin提供了一個先驅(qū)活動的介紹性調(diào)查，另一個系統(tǒng)性觀念被提出。模糊系統(tǒng)對照比例積分微分控制和模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及管理模糊控制在[3]中反映.被提到。關(guān)于為銑削的自適應(yīng)切削力控制很多的工作已經(jīng)被做。然而，很多以前的工作把問題簡單化在一個自由度運(yùn)動上。這次投稿中，我們將考慮到三個自由度上銑削的切削力。文章的組成如下。第二部分主要描述全面的力控制策略。第三部分包括了CNC加工模擬1.第五部分描述了仿真/實驗和目標(biāo)控制計劃執(zhí)行的方法。最后，第六和七部分展現(xiàn)實驗結(jié)果，結(jié)論和以后研究的建議。 2.自適應(yīng)模糊控制器結(jié)構(gòu) 一個新的在線控制計劃，這個計劃被稱作自適應(yīng)模糊控制，是通過使用模糊集合論開發(fā)的。這個方法的基本思想是合并人操作者在控制設(shè)計中的經(jīng)驗。這個控制策略是用公式表達(dá)成許多的規(guī)則，這些規(guī)則手工執(zhí)行很簡單但是對于用一般的數(shù)學(xué)運(yùn)算法則來實現(xiàn)很困難?；谶@個新的控制策略，很多復(fù)雜的過程能夠標(biāo)準(zhǔn)方法似的更容易地和更精確地被控制。模糊控制的目標(biāo)是保持金屬切除率，能可能的高和保持切削力盡可能地接近一個給定的參照值。此外，計算任務(wù)和時間可能就像金典或者現(xiàn)代控制理論那樣被減少。示意性的控制規(guī)則通過使用真實的實驗數(shù)據(jù)被構(gòu)造出。模糊自適應(yīng)控制確保了連續(xù)地憂化進(jìn)給速度的控制。這個控制是自動被協(xié)調(diào)到每一個特殊的切削情況。當(dāng)軸的負(fù)載低的時候，系統(tǒng)增加切削進(jìn)給到或者超過預(yù)先編程的進(jìn)給速度，直接導(dǎo)致循環(huán)周期和產(chǎn)品成本相當(dāng)大的減少。當(dāng)軸的負(fù)載高時，進(jìn)給速度就被降低，以保護(hù)工作母機(jī)不損害和損壞。當(dāng)系統(tǒng)偵測到極端的切削力時，它會自動停機(jī)來保護(hù)切削工具。它減少了一定的操作者的監(jiān)督管理。在線銑削憂化的步驟次序如下： 1.預(yù)編程進(jìn)給速度被送到銑床CNC控制器。 2.測量出的切削力被送到模糊控制器。 3.模糊控制器使用輸入的規(guī)則來找到（協(xié)調(diào)）憂化的進(jìn)給速度，將它送回到機(jī)器。 4.第一步和第三步被重復(fù)直到加工結(jié)束。 自適應(yīng)切削力控制器協(xié)調(diào)進(jìn)給速度是基于一個測量出的峰值切削力通過布置一個進(jìn)給速度超過CNC控制器在四軸上的百分比， 真實的切削速度是超過部分和已編程的進(jìn)給速度。如果進(jìn)給速度憂化模擬是完美的，憂化的進(jìn)給速度也將總是等于參照的峰值力。在這種情況下，超出部分的正確率將是100%。為了控制器調(diào)整峰值力，力的信息必須在每個采樣時間對控制運(yùn)算法則是有用的。一個探測軟件被用來提供這些信息。 2.1一個模糊控制器的結(jié)構(gòu) 在模糊過程控制中，專門技術(shù)被壓縮成一個根據(jù)關(guān)于人操作標(biāo)準(zhǔn)和輸入輸出關(guān)系的系統(tǒng)。運(yùn)算法則是基于操作者的知識但考慮到過程編輯通過改寫誤差，它也包括了控制理論。 從而，控制器有輸入切削力誤差F和第一次不同誤差2F，輸出變化的進(jìn)給速度f。模糊控制變化和規(guī)則創(chuàng)基礎(chǔ)創(chuàng)建從專家操作者那帶走。切削力誤差和第一次誤差的差異被計算，在每一個采樣時間k，如_F(k) = Fref ?F(k)和_2F(k) =_F(k)?_F(k?1),這里F是測量的切削力，F(xiàn)ref是力的設(shè)定點。 3.CNC加工模擬 在進(jìn)行實驗測試之前，一個CNC加工模擬模擬器被用來估算控制者的設(shè)計。 過程模擬由人工神經(jīng)力模擬和進(jìn)給驅(qū)動模擬。人工神經(jīng)力模擬基于切削條件和已描述的形狀切削估算切削力。進(jìn)給驅(qū)動模擬模擬機(jī)器對已指定進(jìn)給速度變化的反應(yīng)。進(jìn)給驅(qū)動模擬通過檢查步的已指定速度的改變被決定。最好的模擬被發(fā)現(xiàn)是一個頻率為3Hz和節(jié)拍時間為0.4s的二級命令系統(tǒng)。對比實驗和仿真從7到22mm/s圖3顯示的速度步調(diào)改變結(jié)果。進(jìn)給驅(qū)動和人工神經(jīng)力模擬被結(jié)合形成CNC加工模擬。模擬輸入是已指定的進(jìn)給速度，輸出是X、Y合成的切削力。切削形狀在人工神經(jīng)力模擬中被定義。模擬器通過比較實驗和模擬仿真結(jié)果被修改。伴隨進(jìn)給速度改變的各種切削被確定。從0.05到2mm/tooth每一步改變，實驗和仿真合力展現(xiàn)如圖4。實驗結(jié)果與在平均和峰值力方面模擬結(jié)果聯(lián)系的很好。明顯的差異可能是因為人工神經(jīng)模擬和沒有模擬的系統(tǒng)編輯器的錯誤。 3.1切削力模擬 為明白在線切削力模擬，基于流行的反饋原理，一個標(biāo)準(zhǔn)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）被提出在預(yù)備實驗期間，它被證明是很有可能直接從實驗加工數(shù)據(jù)提取力模擬。它被用來模擬切削過程。用來模擬的NN需要為進(jìn)給速度f，切削速度vc 切削軸向深度AD 和切削徑向深度RD 4個輸入人工神經(jīng)元。NN的輸出是切削力的要素，因此需要兩個輸出神經(jīng)元。帶優(yōu)化參數(shù)使用的NN詳細(xì)的布局和神經(jīng)元的數(shù)學(xué)原理如圖5所示。最好的NN配置包含5，3和7在隱藏層隱藏的神經(jīng)元。 3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的布局和其模擬問題的自適應(yīng)性 布局的效果也通過考慮不同的情況而被研究。通過改變在隱藏層的人工神經(jīng)元的個數(shù)來改變布局。為估計個別與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能有關(guān)程序參數(shù)的效果，40個不同網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練，測試和分析。網(wǎng)絡(luò)性能使用ETstMax, ETst, ETrn, and ETrnMax四個不同標(biāo)準(zhǔn)和程序周期數(shù)來估計。在輸入輸出層的神經(jīng)元數(shù)通過輸入輸出參數(shù)的數(shù)量來決定。由結(jié)果得到的如下所述結(jié)論： ? 0.3比率給出可接受的預(yù)期誤差而掌握比率必須在0.01到0.2之間來最小化程序周期數(shù)。 ?為了最小化判斷誤差，比率在0.001到0.005之間是好的。然而，如果程序周期數(shù)也是最小化，掌握比率應(yīng)該不超過0.004 ?最佳的隱蔽層節(jié)點數(shù)是3或6.節(jié)點數(shù)在2到12或不是3或6的網(wǎng)絡(luò)也表現(xiàn)的好但是導(dǎo)致更高的程序周 期。 ?用正弦函數(shù)的網(wǎng)絡(luò)需要最低的程序周期數(shù)，緊跟的是正切函數(shù)而用雙曲線切線那些需要更高的程序周期。 4.數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)和實驗設(shè)備 用在這個獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取設(shè)備由測力計，固定模塊，硬件和軟件如圖1所示。切削力使用安在工件和工作臺壓電測力計測量。當(dāng)?shù)毒哒谇邢鞴ぜr，力將通過刀具施加到測力計。在測力計上的壓電石英產(chǎn)生形變，電荷將會產(chǎn)生。電荷然后通過連接電纜傳遞到多通道電荷放大器。電荷然后使用多通路放大器放大。在多通路電放大器中，不同參數(shù)能被調(diào)整以完成必需解決的。在放大器的輸出端，電壓將對應(yīng)于取決于設(shè)置在放大器中參數(shù)的力。接口硬件模塊由連接設(shè)計塊，模擬信號協(xié)調(diào)模塊和一個16通道A/D接口板(PC-MIO-16E-4)。在A/D板里，模擬信號將轉(zhuǎn)變成數(shù)了信號，以使LabVIEW軟件能讀和接收數(shù)據(jù)。用LabVIEW電壓將轉(zhuǎn)變成在X，Y和Z方向的力。用這個程序，三個軸向力要素能同時獲得，并能為分析力的變化而顯示在屏幕上。選R216-16B20-040型直徑16mm10度螺旋角帶雙刃可互換球狀端立銑刀來加工。前角12度R216-1603 M-M型立銑刀被選。立銑刀的材料是P10-P20涂上TiC/TiN ，GC4040。冷卻液RENUS FFM用來冷卻。模糊控制被智能操縱器模塊（Labview），修正進(jìn)給速度被遞到力控制軟件和NC機(jī)床之間CNC通信設(shè)備?？刂破髂芡ㄟ^存儲器共享。在頻率1KHz時，超出部分的進(jìn)給速度，可變DNCFRO對分配力控制軟件有用。 5.模擬和模糊控制銑實驗 為檢查自適應(yīng)模糊控制策略的穩(wěn)定性和耐用度，通過用Simulink and Labview fuzzy Toolset模擬來檢查系統(tǒng)。然后，通過在一個CNC銑床的對Ck45和Ck45鋼工件改變切削深度的不同實驗來改變系統(tǒng)（如圖6）R216-16B20-040型直徑16mm10度螺旋角帶雙刃可互換球狀端立銑刀被選來進(jìn)行實驗。切削條件為：銑削寬度RD = 3 mm，銑削深度AD = 2mm和切削速度vc = 80m/min.模糊控制的參數(shù)相同于對傳統(tǒng)系統(tǒng)性能的實驗。用模糊控制結(jié)構(gòu)如圖1，憂化進(jìn)給速度，想要的切削力是[Fref] = 280 N,預(yù)編程的進(jìn)給是0.05mm/teech，允許調(diào)整率為[0–150%]。當(dāng)切削深度改變時，圖7是切削力和進(jìn)給速度的反映。它顯示出實驗結(jié)果，結(jié)果中進(jìn)給速度在線調(diào)整來保持切削力在最大想要值。模擬控制器響應(yīng)在軸向深度一步改變，顯示如圖8.模擬代表了一個16mm，兩面銑刀，在2000rpm時,正遇到一步從軸向深度從3到4.2mm的改變。這步改變發(fā)生在2s，在0.5s內(nèi)控制器返回峰值成參考峰值力在這項研究中模糊控制器的穩(wěn)定性通過模擬被估算。用在過程增益中小和大步改變測試模擬是為確保系統(tǒng)穩(wěn)定在一定范圍條件內(nèi)。小的過程增益改變用一個在2000rpm轉(zhuǎn)速下從3到4.2mm軸向深度改度來模擬。大的增益改變用一個軸向深度在2000rpm時從3到6mm改變來模擬。伴隨很少的性能降低系統(tǒng)在全布模擬仿真中保持穩(wěn)定。 6.結(jié)果和討論 在用不變進(jìn)給速度（常用切削，如圖7a）的第一次實驗中,MRR僅僅在最后一步時達(dá)到它的固有值。然而，在第二次測試中，使用模糊控制加工相同的工件，平均完成的MRR很接近固有的MRR值。對比圖7a和b，人工神經(jīng)控制銑削系的在切削力是保持在240N左右，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)的進(jìn)給速度接近于傳統(tǒng)CNC銑削系統(tǒng)從C點到D點。從A點到C點，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)的進(jìn)給速度高于正統(tǒng)CNC系統(tǒng)，因此 ，自適應(yīng)銑削系統(tǒng)銑削效率提高了。實驗結(jié)果顯示出MRR可能提高高到27%。相比于大多數(shù)的現(xiàn)有端銑削控制系統(tǒng)，目標(biāo)模糊控制系統(tǒng)有下列優(yōu)勢： 1.多參數(shù)調(diào)整。 2.對工件形狀、刀具形狀和工件材料的改變敏感； 3.合算和容易實現(xiàn)； 4.數(shù)學(xué)建模方便模擬仿真結(jié)果顯示使用設(shè)計的模糊控制器的銑削過程耐用度、穩(wěn)定性，比標(biāo)準(zhǔn)的控制器有更高加工效率。實驗顯示模糊控制器比傳統(tǒng)控制器有重大的優(yōu)勢。主要的優(yōu)勢是一個控制器快速響應(yīng)復(fù)雜傳感輸入而在傳統(tǒng)控制器上老的控制運(yùn)算法則下運(yùn)行速度受限制。當(dāng)前研究顯示模糊控制比傳統(tǒng)控制器有很大的優(yōu)勢。 第一個優(yōu)勢是一個模糊控制器能有效率地利用在計劃和執(zhí)行一個控制動作方面比一個工人更巨大的感官信息。 第二個優(yōu)勢是模糊控制器快速響應(yīng)復(fù)雜的傳感輸入而在傳統(tǒng)控制器的傳統(tǒng)控制法則下的執(zhí)行速度受到嚴(yán)格的限制。 7.結(jié)論 這次投稿的目的是為介紹一輔助自適應(yīng)調(diào)整進(jìn)給速度來防止過度刀具磨損，刀具破損和保持高的金屬去除率的可靠而耐用的模糊力控制器。帶自適應(yīng)控制策略的智能銑削實驗結(jié)果表明模糊控制器有高的耐用度和完全穩(wěn)定性。方法成功應(yīng)用于實驗Heller銑削加工中。目標(biāo)在線最佳切削條件決定系統(tǒng)在這篇文章中應(yīng)用于球端銑削，但顯然此系統(tǒng)也可延伸到其它的機(jī)床上來提高切削效率。 （2007屆） 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）資料 學(xué) 院、系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評定成績： 二○○六年九月制  目 錄 第一部分 過程管理資料 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)書 ( 3 ) 二、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 ( 6 ) 三、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)展情況記錄 (11) 四、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 (13) 五、畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表 (14) 六、畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱表 (15) 七、畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及最終成績評定表 (16) 第二部分 設(shè)計說明書 八、設(shè)計說明書 - 17 -  2007屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）資料 第一部分 過程管理資料  2007屆畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)書 院(系)：機(jī)械工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 課題名稱 XK5040數(shù)控立式銑床主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 內(nèi) 容 及 任 務(wù) （1）設(shè)計內(nèi)容： 1、調(diào)查分析XK5040數(shù)控立式銑床的加工特點，確定設(shè)計數(shù)控立式銑床 的主要技術(shù)參數(shù)。 2、進(jìn)行數(shù)控立式銑床總體方案和控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計。 3、完成進(jìn)給運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。 4、完成控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。 （2）任務(wù)和要求： 1、根據(jù)總體設(shè)計方案，繪制XK5040數(shù)控立式銑床總體外觀圖一張（三維計算機(jī)圖）。 2、進(jìn)行主運(yùn)動系統(tǒng)的設(shè)計,繪制主軸箱裝配圖和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度計算, 繪制出工作臺縱向或垂直方向數(shù)控進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖一張(A0計算機(jī)圖二張)。 3、繪制出數(shù)控銑床主軸零件圖。(A1計算機(jī)圖1張)。 4、根據(jù)控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案，繪制控制系統(tǒng)電路圖一張（A0計算機(jī)圖）。 5、科技譯文（不少于2000漢字，原文可自選或由指導(dǎo)老師提供）。 6、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書一套（不少于二萬字，有英文摘要，全部用計算機(jī)打出）。 擬 達(dá) 到 的 要 求 或 技 術(shù) 指 標(biāo) 1、工作臺尺寸（長×寬）： 1600×400mm； 2、工作臺最大承載 ： 200kg； 3、定位精度ISO標(biāo)準(zhǔn) X 0.07mm ；Y 0.05mm ；Z 0.06mm ； 4、工作臺進(jìn)給量：縱向10～1500mm/min；橫向10～1500mm/min； 垂直10～600mm/min； 5、主軸轉(zhuǎn)速范圍：30～1500r/min； 進(jìn) 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 2006.12．20—2007.01.06 完成畢業(yè)設(shè)計的選題和開題報告 2006.01.07—2007.02.26 課題調(diào)研，收集資料，擬定總體方案，畫總體圖 2007.02.27—2007.03.30 進(jìn)行有關(guān)運(yùn)動計算,確定主運(yùn)動主要參數(shù),繪出轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖，繪制主軸箱裝配圖　 2007.03.30—2007.04.20 進(jìn)行進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計和計算，繪制進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖一張 2007.04.20—2007.05.10 控制系統(tǒng)設(shè)計，畫控制系統(tǒng)圖一張 2007.05.10—2007.05.15 對整個設(shè)計進(jìn)行檢查 2007.05.21—2007.05.30 整理設(shè)計說明書及修改圖子，翻譯科技外文，以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備。 主 要 參 考 資 料 [1]、李福生主編，數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊［M］.北京：出版社，1996.1 [2]、曹金榜易錫麟，機(jī)床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.5 [3]、王愛玲、白恩遠(yuǎn)、趙學(xué)良、趙建國主編，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2003.4 [4]、《機(jī)械設(shè)計手冊》編輯組編，機(jī)床設(shè)計手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.12 [5]、《機(jī)械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組編，機(jī)械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.12 [6]、周明衡主編，離合器、制動器選用手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.5 [7]、華東紡織工學(xué)院　哈爾濱工業(yè)大學(xué)　天津大學(xué)　主編，機(jī)床設(shè)計圖冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981.5　 [8]李廣弟 朱月繡 王繡山主編，單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.10 [9]黃鶴汀主編，金屬切削機(jī)床設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.12 [10]趙大興 李天寶主編，現(xiàn)代工程圖學(xué)[M].武漢：武漢科學(xué)技術(shù)出版社，2002.8 [11]顧維邦主編，金屬切削機(jī)床概論[M].北京：機(jī)械的工業(yè)出版社，1999.7 [12]張維紀(jì)編著，金屬切削原理及刀具[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2003.7 [13]甘永立主編，幾何量公差與檢測[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001.4 [14]張建鋼 胡大澤主編，數(shù)控技術(shù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.8 [15]朱張校主編，工程材料[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.6 [16]濮良貴 陳庚梅主編，機(jī)械設(shè)計教程[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003.2 [17]文懷興主編，數(shù)控銑床設(shè)計[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2006.1 教研室 意見 簽名： 年 月 日 院(系)主管領(lǐng)導(dǎo)意見 簽名： 年 月 日  本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 （2007屆） 學(xué) 院、系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名： 班 級： 學(xué)號 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 2007年1月10日 題目：課題研究背景—數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫1500～2000字左右的文獻(xiàn)綜述。 20世紀(jì)人類社會最偉大的科技成果是計算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計算機(jī)及控制技術(shù)在技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國第１臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了50個年頭。數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專用機(jī)床，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬臺，產(chǎn)值上百億美元。 我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟(jì)由計劃性經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50％，庫存超過4個月。從1995年“九五”以后國家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動機(jī)床市場，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。當(dāng)今世界工業(yè)國家數(shù)控機(jī)床的擁有量反映了這個國家的經(jīng)濟(jì)能力和國防實力。目前我國是全世界機(jī)床擁有量最多的國家（近30萬臺），但我們的機(jī)床數(shù)控化率僅達(dá)到1.9％左右，這與西方工業(yè)國家一般能達(dá)到20％的差距太大。日本不到80萬臺的機(jī)床卻有近10倍于我國的制造能力。數(shù)控化率低，已有數(shù)控機(jī)床利用率、開動率低，這是發(fā)展我國21世紀(jì)制造業(yè)必須首先解決的最主要問題。每年我們國產(chǎn)全功能數(shù)控機(jī)床3000～4000臺，日本1年產(chǎn)5萬多臺數(shù)控機(jī)床，每年我們花十幾億美元進(jìn)口7000～9000臺數(shù)控機(jī)床，即使這樣我國制造業(yè)也很難把行業(yè)中數(shù)控化率大幅度提上去。國內(nèi)的數(shù)控生產(chǎn)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽藝天、廣州數(shù)控、南京新方達(dá)、成都廣泰等，國產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒有超過300～400套。從上面我們可以看出：我國的數(shù)控技術(shù)水平還有待提高，生產(chǎn)技術(shù)還相當(dāng)落后。 因此，我們有必要大力發(fā)展我國的數(shù)控技術(shù)，提高國產(chǎn)數(shù)控技術(shù)的總體水平，將我國的工業(yè)水平提高到一個新的檔次。 近10年數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)加工技術(shù)發(fā)展，在以下幾個技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。 (1) 高速化 由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高各方面速度，車床主軸轉(zhuǎn)速由3000～4000r/min提高到8000～1000r/min，銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上,快速移動速度由過去的10～20m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min在提高速度的同時要求提高運(yùn)動部件起動的加速度，其已由過去一般機(jī)床的0.5G（重力加速度）提高到1.5～2G，最高可達(dá)15G，直線電機(jī)在機(jī)床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)。 (2) 高精度化 數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0.01～0.02ｍｍ提高到0.008ｍｍ左右，亞微米級機(jī)床達(dá)到0.0005mm左右，納米級機(jī)床達(dá)到0.005～0.01μｍ，最小分辨率為1nm的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已有產(chǎn)品。 數(shù)控中兩軸以上插補(bǔ)技術(shù)大大提高，納米級插補(bǔ)使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可以達(dá)到１μ的圓度，插補(bǔ)前多程序段預(yù)讀，大大提高插補(bǔ)質(zhì)量，并可進(jìn)行自動拐角處理等。 (3) 復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn) 如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。也派生出各新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括5軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)鉸鏈機(jī)床等。采用特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運(yùn)算方式，特殊編程要求。 (4) 使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機(jī)床“如虎添翼”。 如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達(dá)1000m/min，加工鋁件能達(dá)5000m/min。 (5) 數(shù)控機(jī)床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理 數(shù)控機(jī)床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機(jī)床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機(jī)床開動率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來，這必然成為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。 參考文獻(xiàn)：文懷興主編，數(shù)控銑床設(shè)計[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2006.1 根據(jù)國內(nèi)外的數(shù)控機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r及自己興趣，此次畢業(yè)設(shè)計我選擇了XK5040數(shù)控立式銑床設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計課題，以便使自己對數(shù)控銑床有更多的了解，進(jìn)而增強(qiáng)自己在這方面的能力。 2.選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。 1、依據(jù)：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)率水平的提高，人們對產(chǎn)品精度和質(zhì)量的要求越來越來嚴(yán)格。因此，企業(yè)生產(chǎn)線的自動化程度要求越來越高，數(shù)控銑床得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于銑床使用旋轉(zhuǎn)的多齒刀具加工工件，同時有數(shù)個刀齒參加切削，所以生產(chǎn)效率高，但是，由于銑刀每個刀齒的切削過程是斷續(xù)的，且每一個的切削厚度又是變化的，這就使切削力相應(yīng)地發(fā)生變化，容易引起機(jī)床振動，因此，銑床在結(jié)構(gòu)上要求有較高的剛度和抗振性。 2、研究的內(nèi)容： 本次設(shè)計主要研究的是XK5040數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計，機(jī)床主傳動及進(jìn)給部件的設(shè)計過程和方法，包括參數(shù)擬定、傳動設(shè)計、零件計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計等，對主運(yùn)動、進(jìn)給系統(tǒng)各部件進(jìn)行選擇,計算,校核；以及對XK5040立式銑床控制系統(tǒng)選用MCS-51系列單片機(jī)組成，縱向、橫向及垂直方向的控制電路設(shè)計。 3、研究思路及技術(shù)方案： 這次設(shè)計的任務(wù)是對XK5040數(shù)控立式銑床進(jìn)行總體設(shè)計和進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計，先明確目的如下: a．掌握機(jī)床主傳動及進(jìn)給部件的設(shè)計過程和方法，包括參數(shù)擬定、傳動設(shè)計、零件計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計等，培養(yǎng)機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計的能力。 b．綜合應(yīng)用過去所學(xué)的理論知識，提高聯(lián)系實際和綜合分析的能力。 c．訓(xùn)練和提高設(shè)計的基本技能。如計算、制圖、應(yīng)用設(shè)計資料、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、編寫技術(shù)文件（說明書）等。 1、 主軸箱設(shè)計思路如下: 先根據(jù)總體設(shè)計方案,進(jìn)行有關(guān)運(yùn)動計算,確定主運(yùn)動主要參數(shù),繪出轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖；再進(jìn)行動力計算,確定主電動機(jī)功率。 接著進(jìn)行強(qiáng)度計算,繪制主軸箱裝配圖一張 2．進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的計算與選型內(nèi)容包括：確定脈沖當(dāng)量，計算切削力，滾珠絲桿螺母副的設(shè)計、計算與選型，齒輪傳動計算，步進(jìn)電機(jī)的計算和選型等。 3．控制部分總體思路如下： 根據(jù)總體方案及機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制要求，控制系統(tǒng)的功能包括： a、X向、Y向、Z給伺服運(yùn)動；b、鍵盤顯示； c、面板管理 d、行程控制 e、其他功能、例如光隔離電路、功率放大電路、紅綠燈顯示 硬件電路主要由以下幾部分組成： a) 主控制器，即中央處理單元（CPU）; b) 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線； c) 存儲器，包括RAM和ROM； d) 接口，即I/O輸入輸出接口電路； e) 外部設(shè)備，如鍵盤，顯示器及光電輸入等。 3.工作進(jìn)度及具體安排。 2006.12.20—2007.01.06 完成畢業(yè)設(shè)計的選題和開題報告 2006.01.07—2007.02.26 課題調(diào)研，收集資料，擬定總體方案，畫總體圖 2007.02.27—2007.03.30 進(jìn)行有關(guān)運(yùn)動計算,確定主運(yùn)動主要參數(shù),繪出轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖，繪制主軸箱裝配圖　 2007.03.30—2007.04.20 進(jìn)行進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計和計算，繪制進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖一張 2007.04.20—2007.05.10 控制系統(tǒng)設(shè)計，畫控制系統(tǒng)圖一張 2007.05.10—2007.05.15 對整個設(shè)計進(jìn)行檢查 2007.05.21—2007.05.30 整理設(shè)計說明書及修改圖子，翻譯科技外文，以及畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備 4.指導(dǎo)教師意見。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 說明：開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師審查后簽署意見生效。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)展情況記錄 畢業(yè)設(shè)計題目：XK5040數(shù)控立式銑床主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 班級： 學(xué)號：學(xué)生：_ ___指導(dǎo)教師： 時 間 任務(wù)完成情況 指導(dǎo)教師意見 第 周 至 第 周 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注：教師監(jiān)督學(xué)生如實記錄畢業(yè)設(shè)計（論文）過程中根據(jù)《課題任務(wù)書》擬定的進(jìn)度與進(jìn)展情況以及畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。  第 周 至 第 周 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注：教師監(jiān)督學(xué)生如實記錄畢業(yè)設(shè)計（論文）過程中根據(jù)《課題任務(wù)書》擬定的進(jìn)度與進(jìn)展情況以及畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告 填表日期： 2007 年 4 月 10 日 院（系） 機(jī)械工程學(xué)院 班級 學(xué)生姓名 課題名稱：XK5040數(shù)控立式銑床主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 課題主要任務(wù)： 1、根據(jù)總體設(shè)計方案，繪制XK5040數(shù)控立式銑床總體外觀圖一張（三維計算機(jī)圖）。 2、進(jìn)行主進(jìn)行主運(yùn)動的運(yùn)動,強(qiáng)度和動力計算,繪制主軸箱裝配圖 和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度計算,繪制出工作臺縱向或垂直方向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 裝配圖一張(A0計算機(jī)圖二張)。 3、繪制出數(shù)控銑床主軸零件圖.(A1計算機(jī)圖1張)。 4、根據(jù)控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案，繪制控制系統(tǒng)電路圖一張（A0計算機(jī)圖）。 5、科技譯文（不少于2000漢字，原文可自選或由指導(dǎo)老師提供）。 6、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書一套（不少于二萬字，有英文摘要，全部用計算機(jī)打出）。 1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進(jìn)展或成果 調(diào)研、收集資料，熟悉課題內(nèi)容。 擬定了總體方案，畫總圖。 主傳動及進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計、計算主軸箱裝配圖 2、下一步的主要研究任務(wù)，具體設(shè)想與安排 伺服部分設(shè)計、計算，控制系統(tǒng)設(shè)計 整理設(shè)計說明書及翻譯科技外文 3、存在的具體問題 本次設(shè)計的研究重點是主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計、尺寸的確定、控制部分的設(shè)計，難點是尺寸的確定，滾珠絲桿螺母副的設(shè)計、計算與選型和控制部分的設(shè)計 4、指導(dǎo)教師對該生前期研究工作的評價 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表 院（系）：機(jī)械工程系 學(xué)生姓名 學(xué) 號 班 級 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 姓 名 課題名稱 XK5040數(shù)控立式銑床主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 評語：（包括以下方面，①學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況；②檢索和利用文獻(xiàn)能力、計算機(jī)應(yīng)用能力；③學(xué)術(shù)水平或設(shè)計水平、綜合運(yùn)用知識能力和創(chuàng)新能力；） 是否同意參加答辯： 是□ 否□ 指導(dǎo)教師評定成績 分值： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱表 院、系： 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名 學(xué) 號 班 級 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 課題名稱 XK5040數(shù)控立式銑床主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 評語：（對論文學(xué)術(shù)評語，包括選題意義；文獻(xiàn)利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性） 針對課題內(nèi)容給設(shè)計者（作者）提出3個問題，作為答辯時參考。 1. 2. 3. 評 分： 是否同意參加答辯 是□ 否□ 評閱人簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及最終成績評定表 院、系（公章）： 學(xué)生姓名 學(xué)號 班級 答辯 日期 課題名稱 XK5040數(shù)控立式銑床主運(yùn)動系統(tǒng)、 進(jìn)給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo) 教師 成 績 評 定 分值 評 定 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計 課題介紹 思路清晰，語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學(xué)，分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計（論文）有應(yīng)用價值。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準(zhǔn)確大、深入,知識面寬。 70 合 計 100 答 辯 評 分 分值： 答辯小組長簽名： 答辯成績a： × ％＝ 指導(dǎo)教師評分 分值： 指導(dǎo)教師評定成績b： × ％＝ 評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績c： × ％＝ 最終評定成績： 分?jǐn)?shù)： 等級： 答辯委員會主任簽名： 年 月 日 說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各院、系自己確定。 2007屆 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）資料 第二部分 設(shè)計說明書