近十幾年來，國內(nèi)外學(xué)者對于鏟齒刀具精度保持性的研究從未間斷過，提高刀具齒側(cè)面的鏟磨精度一直是機(jī)床刀具行業(yè)亟待解決 的重要課題。究其原因，主要是在刀具設(shè)計、鏟磨工藝等方面都存在著一系列的問題和誤差。輪槽銑刀的齒形鏟磨加工分徑向鏟磨和 斜向鏟磨兩部分。徑向鏟磨時，鏟磨機(jī)理誤差較小；斜向鏟磨時，砂輪既有鏟背運(yùn)動（阿基米德螺旋運(yùn)動），又有斜向分運(yùn)動，此時砂 輪截形同時受到斜鏟角度、砂輪直徑、工件幾何參數(shù)等多種因素的影響，因此鏟磨機(jī)理誤差較大。 樅樹型輪槽、輪槽銑刀、鏟磨砂輪及砂輪磙子四者之間的關(guān)系如圖2所示。目前國內(nèi)工具生產(chǎn)廠家一般采用機(jī)床局部改造結(jié)合優(yōu) 化鏟床工藝參數(shù)的方法來提高輪槽鏟磨精度。鏟床的設(shè)計原理是以徑向鏟車為基礎(chǔ)的，若將其用于斜向鏟磨則存在著原理誤差。在鏟 床現(xiàn)有的運(yùn)動關(guān)系下，樅樹型輪槽刀具理論齒側(cè)面具有不可鏟磨性。目前采用的鏟磨方法，都沒有從鏟磨機(jī)理上根本解決鏟磨畸變問 題，因而鏟磨效果并不十分理想。這些方法還在不同程度上存在著砂輪廓形計算復(fù)雜、優(yōu)化得到的*工藝參數(shù)在生產(chǎn)現(xiàn)場很難實現(xiàn) 等缺點。實際的廓形zui終要由修形獲得，然而即使采用數(shù)控修形，重復(fù)修形精度也很難達(dá)到0.01mm。修形誤差對刀具齒形誤差的影響 很大，甚至?xí)档偷毒叩闹圃炀群褪褂脡勖?。既使上述所有誤差均被克服，鏟磨過程中仍存在砂輪安裝、砂輪磨損等誤差，這些誤 差都將產(chǎn)生鏟磨畸變問題。因此，想找到一種理想的砂輪廓形，一次鏟磨出樅樹型輪槽銑刀的正確齒形非常困難。經(jīng)過多年研究，我 們利用現(xiàn)代設(shè)計方法結(jié)合傳統(tǒng)加工經(jīng)驗，綜合鏟磨機(jī)理、砂輪的修形、安裝及磨損等因素，將鏟磨砂輪的試湊原理及誤差影響分析演 變?yōu)閷＜蚁到y(tǒng)的推理規(guī)則，形成了基于知識的精密鏟磨系統(tǒng)，開發(fā)出一種較為理想的樅樹型輪槽銑刀鏟磨方法。 3 基于知識的精密鏟磨方法
通過以上分析，可以看出輪槽銑刀的鏟磨過程主要有以下特點： •鏟磨中用到的知識是生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的總結(jié)。有些經(jīng)驗知識可以 通過圖表、公式等形式總結(jié)出來，供使用參考，但大部分經(jīng)驗知識無法用數(shù)學(xué)模型來表示。因此鏟磨過程是一個與領(lǐng)域知識及經(jīng)驗積 累密切相關(guān)的過程。 鏟磨過程是數(shù)值計算、圖形處理、優(yōu)化設(shè)計等知識的綜合。方案的選擇應(yīng)兼顧設(shè)計的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)性原則。
輪槽銑刀的鏟磨是一個創(chuàng)造性勞動過程。曲面不同，成型刀具不同，鏟磨過程則不同。因此要充分發(fā)揮創(chuàng)造力。 根據(jù)某企業(yè)制造輪槽銑刀多年積累的經(jīng)驗，我們將知識技術(shù)引入刀具鏟磨過程，把專家知識經(jīng)識別、概念化及形式化等處理，匯 集成知識庫來解決鏟磨成形問題，從而實現(xiàn)鏟磨砂輪的準(zhǔn)確修整，保證了輪槽銑刀的制造精度。鏟磨砂輪實際上是輪槽加工的二次工 具。鏟磨過程可以分解為幾類任務(wù)進(jìn)行設(shè)計，如輪槽刀具設(shè)計、鏟磨砂輪設(shè)計、鏟磨工藝設(shè)計、性能分析等。每一類任務(wù)又可分解為 若干子任務(wù)，如鏟磨砂輪設(shè)計可分為砂輪結(jié)構(gòu)設(shè)計、砂輪廓形設(shè)計等。每一類任務(wù)所用到的知識，既與其它部分的知識有一定程度上 的關(guān)聯(lián)，又表現(xiàn)出很大的獨(dú)立性。為了克服產(chǎn)生式規(guī)則表示設(shè)計知識存在的形式單一，知識的組織、管理、維護(hù)都很困難的缺點，我 們采用面向?qū)ο蟮乃枷霕?gòu)造知識庫，即按鏟磨砂輪設(shè)計的對象類層次結(jié)構(gòu)對知識進(jìn)行劃分，將知識分布地存放于各對象類知識中。這 樣能夠避免相同信息的重復(fù)存儲，節(jié)省了存儲空間。對象的獨(dú)立性、知識重用性以及對象類之間的分解、繼承關(guān)系明確，使得知識庫 能根據(jù)用戶的要求進(jìn)行擴(kuò)充與修改。 在系統(tǒng)中，采用C++及UGⅡ提供的二次開發(fā)工具包UG/Open API定義特征提取類，通過遍歷產(chǎn)品 的特征生成樹，將砂輪模型與預(yù)定義的特征進(jìn)行比較，確定特征的工藝類型及尺寸、方位及關(guān)鍵點坐標(biāo)，為系統(tǒng)提供所需的柔性幾何 數(shù)據(jù)；并讀出特征所附的屬性，存入系統(tǒng)的設(shè)計信息數(shù)據(jù)庫中，作為砂輪截形設(shè)計的原始依據(jù)。根據(jù)工藝特征提取出的工藝特征信息 ，在知識庫中進(jìn)行規(guī)則匹配，確定導(dǎo)向類型，zui終確定砂輪截形并進(jìn)行精密鏟磨。 因為一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不具有運(yùn)用啟發(fā)性知識作邏 輯推理的功能，為此建造了一個“砂輪截形修整專家系統(tǒng)”（WMES），它作為一個子系統(tǒng)被調(diào)用。砂輪截形修整知識庫含有刀具材料、 廓形、幾何參數(shù)、鏟背量和砂輪材料、形狀、幾何參數(shù)、安裝角度、修形精度、砂輪磨損以及機(jī)床參數(shù)、鏟磨角度等性能知識，對砂 輪廓形性能進(jìn)行評價。 實際生產(chǎn)中，我們針對不同的刀具，采用若干個廓形不同的成形砂輪，配合不同的工藝參數(shù)，進(jìn)行若干次的 鏟磨，zui終獲得輪槽精銑刀廓形并保證其精度。輪槽精銑刀的重磨，也是采用這樣的方法進(jìn)行。這若干個成形砂輪的廓形，則是通過 基于知識的鏟磨系統(tǒng)zui終獲得。
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