基于灰色理论的高速动态铣削力在线预报研究
李迎陈维金李小忠(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)
摘 要：针对目前高速切削建模研究还存在许多不确定因素的特点，运用灰色理论建立了铣削力动态在线预报模型。通过实验验证，铣削过程中切削力预报值与实测值误差小于5%，满足工程实际应用的需求。铣削力在线预报的研究不仅实现了金属切削过程在线监控和刀具磨损的在线识别。而且为智能制造提供了一项关键技术。
关键词：灰色理论在线预报高速铣削切削力
金属切削过程中产生的各种物理现象无一不受到切削力的影响。近几十年来，金属切削加工研究领域从未停止过对切削力仿真和预报的研究。随着科学技术的进步和发展，关于切削力的研究也在不断地丰富和完善。研究的内容从常规的切削力模型到高速切削模型;从适用于一种材料的模型到适用于多种材料的模型;从力学分析建模到综合考虑应力、应变、温度等多因素的综合模型。研究的方法也从运用金属切削原理到有限元分析、神经网络、混沌理论、小变形理论等等。使这一研究领域不仅成为国内外一个非常活跃的研究热点，而且推动了先进制造技术的应用与发展。
目前，关于切削力仿真和预报的研究也存在着一个不可避免的缺点，这就是普遍存在着具有特定工作条件的局限性，影响了在实际加工过程中的推广和应用。这是因为切削过程是一个受工件材料、切削刀具、机床振动等多种因素综合影响的非线性动力学系统，尽管研究工作越来越细致，考虑的因素越来越多，但仍很难在建模工作中兼顾到方方面面的影响因素。尤其是以高速切削为代表的先进制造技术，一些未知的因素制约了研究工作的深入和发展。解决这个问题的办法就是建立试验模型，但又受到时间、成本甚至试验条件的制约。寻求新的更加有效的方法进行切削过程仿真和建模研究，是近年来国内外学者十分关心的问题。文献针对这种矛盾，通过试验研究，认为“基于对现场真实数据进行统计回归分析而建立数学模型则成为准确性较好的高速铣削力研究手段。”能否建立一个既能准确反映切削过程真实情况，又能实现运用现场真实数据进行在线预报的切削力模型，则是本文研究的目标和内容。
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