1 引言
金屬切削是零件成型的主要加工手段之一碱暗，在機(jī)械制造業(yè)中占有重要地位。近二十年來(lái)炮姑，隨著數(shù)控加工技術(shù)及切削刀具制造技術(shù)的不斷發(fā)展锤扣，對(duì)高速切削技術(shù)的理論研究不斷深入，高速切削技術(shù)已在航空骡尽、航天遣妥、汽車、機(jī)床攀细、模具等制造領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用箫踩。高速切削技術(shù)作為一種先進(jìn)的共性制造技術(shù)，已成為切削加工的重要發(fā)展方向谭贪。
高速切削的概念最早由德國(guó)的Carl.J.Salomon博士于1931年提出境钟。二十世紀(jì)六十年代以后(特別是八十年代以來(lái))，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視高速切削技術(shù)的發(fā)展俭识，紛紛投入大量人力及資金慨削，對(duì)高速切削及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。九十年代以來(lái)套媚，高速切削技術(shù)的研究進(jìn)人成熟階段缚态，其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。一般認(rèn)為堤瘤，高速切削是指切削速度超過(guò)普通切削的5～10倍或機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速在10000r/min以上的切削玫芦。實(shí)際上，根據(jù)工件材料本辐、切削加工方式以及刀具材料的不同守涤，高速切削的切削速度范圍會(huì)有相應(yīng)變化。概括地講懂崭，具有下列特征的切削加工可稱為高速切削加工：① 切削速度高：車削速度v≥500m/min 銑削速度v≥300m/min溃艺，鉆削速度v≥200m/min；②進(jìn)給量大：進(jìn)給速度Vf=20～50m/min或每刃進(jìn)給量fz=1.0～1.5 mm处淘。
相對(duì)于普通切削而言睡硫，采用高速切削技術(shù)可使單位時(shí)間內(nèi)的材料叨除率提高3.5倍或更高，同時(shí)加工成本可降低20%～50%谤郑，加工精度和加工表面質(zhì)量可提高1～2級(jí)鲸嫁，這就是世界各國(guó)競(jìng)相研究高速切削技術(shù)的重要原因。此外直呈，應(yīng)用高速切削技術(shù)還可改變對(duì)某些難加工材料的切削加工方式兜诞，如直接對(duì)淬硬材料工件進(jìn)行車削或銑削加工翰鬓，實(shí)現(xiàn)“以切代磨”等。
2 金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展概況
建立切削數(shù)據(jù)庫(kù)惋涌、為機(jī)械制造業(yè)提供合理及優(yōu)化的切削數(shù)據(jù)不僅是提高切削加工效率和經(jīng)濟(jì)效益的一種有效措施坟翠，而且切削數(shù)據(jù)庫(kù)還是發(fā)展各種現(xiàn)代制造技術(shù)(如CNC、CAPP腰素、CAD/CAM聘裁、FMS、CIMS等)的重要研究基礎(chǔ)弓千，是這些系統(tǒng)公共制造數(shù)據(jù)庫(kù)的重要組成部分衡便。自二十世紀(jì)六十年代中期以來(lái)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)始建立金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)洋访，以積累和儲(chǔ)存豐富的金屬切削生產(chǎn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)镣陕。世界上第一個(gè)金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)是1964年由美國(guó)技術(shù)切削聯(lián)合研究公司和美國(guó)空軍材料實(shí)驗(yàn)所聯(lián)合建立的，稱為美國(guó)空軍加工性數(shù)據(jù)中心(AFMDC)姻政。此后．各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)發(fā)了各自的金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)呆抑，其中比較著名的有前聯(lián)邦德國(guó)的INFOS和美國(guó)的MDC(可加工性數(shù)據(jù)中心，AFMDC 的后續(xù)版本)汁展。我國(guó)自“六五”末期開(kāi)始金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)的研究工作鹊碍，成都工具研究所、東南大學(xué)食绿、南京航空航天大學(xué)侈咕、夭津大學(xué)、成都科技大學(xué)等單位進(jìn)行了大量研究工作措瑞，建立了多種實(shí)用的金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)(如成都工具研究所研制的多功能剃杯、多用途車削數(shù)據(jù)庫(kù)軟件CTRN90V1.0及后續(xù)版本，南京航空航天大學(xué)研制開(kāi)發(fā)的小型通用切削數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)NAIMDS等)虹喉。
3 高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)的核心技術(shù)
金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)是在金屬切削理論研究較為成熟、切削加工工藝普遍應(yīng)用嘲孙、切削參數(shù)極為豐富的條件下啤糙，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和先進(jìn)切削加工技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的魂姆。目前锉累、世界各國(guó)雖然建立了許多金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)．但尚無(wú)適用于高速切削加工的數(shù)據(jù)庫(kù)，而建立高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于推廣和應(yīng)用高速切削加工技術(shù)具有非常重要的意義澜茁。高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)除與普通切削數(shù)據(jù)庫(kù)一樣必須具有推薦切削刀具和提供優(yōu)化的切削參數(shù)等基本功能外．還應(yīng)根據(jù)高速切削自身的特點(diǎn)猩蓝，解決以下功能與結(jié)構(gòu)問(wèn)題：
與數(shù)控系統(tǒng)、CAD/CAM 軟件良好的通信與接口：由于高速切削大多采用數(shù)控機(jī)床或加工中心从肮，自動(dòng)化程度很高筐子，因此高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)必須具有良好的與數(shù)控系統(tǒng)的通信和接口功能扰藕，才能充分發(fā)揮高速切削的優(yōu)勢(shì)。數(shù)控技術(shù)近十幾年來(lái)發(fā)展非常迅速芳撒，數(shù)控系統(tǒng)已從具有單純的運(yùn)動(dòng)控制功能發(fā)展成為能夠進(jìn)行圖形圖像處理邓深、通信、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N復(fù)雜功能的開(kāi)放式計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)笔刹。利用計(jì)算機(jī)通信與接口技術(shù)可直接或通過(guò)CAD/CAM軟件在高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)控機(jī)床或加工中心的數(shù)控系統(tǒng)之間進(jìn)行查詢芥备、優(yōu)化、傳輸?shù)纫幌盗袛?shù)據(jù)操作舌菜。
推理功能：由于高速切削技術(shù)起步較晚萌壳，目前尚無(wú)可直接用于生產(chǎn)的通用高速切削數(shù)據(jù)手冊(cè)．可用的只有一小部分常用材料的切削數(shù)據(jù)。人工智能技術(shù)剛為建立高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)的推理功能提供了有力幫助日月，利用人工智能基于規(guī)則或?qū)嵗耐评砑夹g(shù)讶凉、模糊控制技術(shù)等，可根據(jù)現(xiàn)有的成功加工實(shí)例產(chǎn)生新的切削數(shù)據(jù)．直接或經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后輸人數(shù)據(jù)庫(kù)作為可用數(shù)據(jù)山孔。
分布式結(jié)構(gòu)：高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具有分布式結(jié)構(gòu)懂讯，以便為大型制造企業(yè)分散在不同地理位置的生產(chǎn)和銷售部門提供服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最決台颠、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一褐望，當(dāng)前最成熟的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和理論已得到迅速發(fā)展和廣泛而有效的應(yīng)用，出現(xiàn)了一批基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型为或、支持Client/Server結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)的商品化的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(如Micosoft公司的SQL Server 2000锤观、0racle公司的0racle 8等)．為建立高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)提供了良好的技術(shù)支持。
網(wǎng)絡(luò)功能：高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)功能特棕，以便各相關(guān)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)查詢相應(yīng)的切削數(shù)據(jù)，為各種先進(jìn)制造技術(shù)提供相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)隨著Intranet/Internet技術(shù)和制造技術(shù)的發(fā)展创哩，敏捷制造灶常、協(xié)同制造波笆、遠(yuǎn)程制造毯输、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)技術(shù)已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展方向褂苔。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用為高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)功能提供了堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)和有力的技術(shù)支持霜甜。
預(yù)測(cè)功能：高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)利用已有的人工智能技術(shù)贩贵、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)箕昭、有限元分析技術(shù)解阅、統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)及各種切削力模型落竹、切削溫度模型、刀具磨損模型等筋量，應(yīng)具有預(yù)測(cè)某些切削效果的功能烹吵，如預(yù)測(cè)工件的加工精度桨武、表面粗糙度以及刀具使用壽命等肋拔。
4 高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)
其中，輸入項(xiàng)為用戶根據(jù)自己的需要提出的具體要求呀酸，如工件及加工要求項(xiàng)反映工件的材料型號(hào)凉蜂、加工前后的外形尺寸、公差等要求性誉；輸出項(xiàng)是高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)用戶需求進(jìn)行處理后的輸出結(jié)果窿吩，如刀具材料曾搪、型號(hào)項(xiàng)是數(shù)據(jù)庫(kù)向用戶推薦的刀具材料類型瘫篮、牌號(hào)等。
結(jié)合現(xiàn)有金屬切削數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)及計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀唆皇，我們認(rèn)為，高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)采用C/S結(jié)構(gòu)吨肆，該結(jié)構(gòu)具有分布式存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的功能以及良好的動(dòng)態(tài)性，且便于擴(kuò)充芙捏。同時(shí)，高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)采用人工智能技術(shù)的成果粤唤，具備良好甜海、實(shí)用的推理功能和預(yù)測(cè)功能绵笆，為高速切削技術(shù)的推廣應(yīng)用提供有效的輔助工具棺衬。
高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示时鸵。高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)源厅瞎、數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)驗(yàn)證系統(tǒng)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和簸、網(wǎng)絡(luò)與通信接口彭雾、輸出及用戶等部分組成。
數(shù)據(jù)庫(kù)部分：數(shù)據(jù)庫(kù)由切削數(shù)據(jù)薯酝、刀其半沽、上件吴菠、機(jī)床者填、工裝夾具、模型占哟、加工實(shí)例、其它數(shù)據(jù)等多個(gè)分庫(kù)組成翠墩，其中：①切削數(shù)據(jù)；切削參數(shù)庫(kù)主要存儲(chǔ)切削速度帝匙、切削深度整雷、進(jìn)給量反狞、切削性質(zhì)珠焦、類型、切削液等數(shù)據(jù)曾负；②刀具：存儲(chǔ)刀具材料、形狀垄减、型號(hào)往蝉、加工用途牙枕、生產(chǎn)商等數(shù)據(jù)堡扣；③工件：存儲(chǔ)工件材料、牌號(hào)诡延、外形、加工類型古胆、加工性質(zhì)等數(shù)據(jù)；④機(jī)床：存儲(chǔ)機(jī)床型號(hào)逸绎、技術(shù)參數(shù)惹恃、生產(chǎn)商等數(shù)據(jù)；⑤工裝夾具：存儲(chǔ)工裝及夾具類型巫糙、用途等數(shù)據(jù)朗儒；⑥模型：存儲(chǔ)切削參數(shù)模型参淹、優(yōu)化模型醉锄、系數(shù)模型、切削力模型浙值、刀具耐用度模型等恳不；⑦加工實(shí)例：存儲(chǔ)加工實(shí)例數(shù)據(jù)；⑧ 其它數(shù)據(jù)：存儲(chǔ)用戶管理规倚、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等方面的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)源部分：高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)所用數(shù)據(jù)的來(lái)源奸涤，包括工廠、實(shí)驗(yàn)室祷燥、文獻(xiàn)手冊(cè)提供的切削參數(shù)枕调、機(jī)床、刀具堪锌、工裝夾具、材料蒙搅、模型等數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)驗(yàn)證系統(tǒng)部分：驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫(kù)提供或輸人數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)潘尿。
應(yīng)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)部分：完成數(shù)據(jù)查詢、錄人忿偷、更新金顿、修改、刪除揍拆、優(yōu)化、傳輸茶凳，實(shí)例推理、加工效果預(yù)測(cè)贮喧、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等應(yīng)用功能顷牌。
5 結(jié)語(yǔ)
研究塞淹、建立高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)是目前機(jī)械制造業(yè)面臨的一個(gè)重大而現(xiàn)實(shí)的課題窟蓝。高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)高速切削技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要意義，在高速切削加工時(shí)使用高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)所推薦的迄咸、經(jīng)過(guò)優(yōu)化的切削用量，可顯著提高工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率杉源，降低加工成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益墙哲，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力坎市。對(duì)于整個(gè)金屬切削行業(yè)而言氏石，使用高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)將會(huì)大大提高全行業(yè)的切削加工水平盹馅，獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益愿航。
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