基于i5智能数控车床的车削工艺数据库及其应用方法技术

本发明专利技术涉及一种基于i5智能数控车床的车削工艺数据库，包括机床信息库、刀具库、工件基本信息库、加工特征库、装夹库、冷却库以及切削参数库，具有对应机床信息、加工刀具、工件信息和特征、切削参数用户操作界面和管理员维护界面的定义，以及前台操作和后台维护实体关联关系；建立了切削数据库数据结构、构建数据库功能模块、数据表、实体关系、加工效率、加工精度和表面质量、切削过程状态、生成成本数据算法、构建数据库与i5数控系统集成；基于零件特征的用户自定义导航操作，在生成推荐切削数据的同时获得零件的完整工艺文件。本发明专利技术可丰富智能化产品功能，提升机床产品竞争力，方便机床用户高效应用本发明专利技术涉及的数控机床。

Turning process database based on i5 Intelligent NC lathe and its application method

The invention relates to a cutting process database of i5 intelligent CNC lathe based on the database, including the machine tool library, the basic information database, processing feature library, library, library and the clamping cooling cutting parameter database, with the corresponding information processing tools, machine tool, workpiece and cutting parameters information features, user interface and maintenance manager the definition of interface, and database operation and maintenance entity relationship; establish the cutting database data structure, build the database function module, data table, entity relationship, machining efficiency, machining precision and surface quality, cutting process, the production cost data algorithm, constructing database and i5 CNC system integration; user navigation operation feature based on the complete process documents to get the part in the generation and the recommended cutting data. The invention can enrich the function of the intellectualized product, improve the competition power of the machine tool product, and be convenient for the machine tool user to effectively apply the numerical control machine tool.

【技术实现步骤摘要】
基于i5智能数控车床的车削工艺数据库及其应用方法
本专利技术涉及一种智能数控车床的车削技术，具体地说是一种基于i5智能数控车床的车削工艺数据库及其应用方法。
技术介绍
1964年美国金属切削联合研究公司与美国空军材料实验室联合开发了世界上第一个金属切削数据库CUTDATA，可以为3750种以上的工件材料，22种加工方式及12种刀具材料提供切削参数。德国1971年建立了切削数据情报中心(INFOS)，该中心存储的材料可加工性信息达二百多万个单数据，成为世界上存储信息最多、软件系统最完整和数据服务能力最强的切削数据库之一。宾夕法尼亚州立大学开发的切削加工参数选择专家系统ESMDS的推理方式为正向推理，系统的开发语言为FORTRAN77。SandvikCoromant公司开发的AutoTAS刀具管理软件，有11个集成模块，软件可提供3000多种刀具的CAD模型，提供各种刀具的库存位置、成本、供应商、切削性能、刀具寿命及要加工工件的信息。Kennametal公司也开发了自己的刀具管理软件KATMS与ToolBoss。Datos计算机公司推出的刀具供应软件收录有30多种刀具，并提供大量的信息，本身计算出的或获取的切削数据可以集成在软件内。我国于1980年开始研究建立金属切削数据库。1982年，我国第一个金属切削数据库在成都工具研究所筹建，1987年9月完成“试验性车削数据库”，1990年10月开发了多功能车削数据库，随后该数据库进一步扩充为包含工件材料库、刀具材料库、刀具库、刀具几何参数库及切削用量库等的多套切削数据库，它是第一个适合我国国情的车削数据库。1988年南京航空航天大学开发了一个小型通用切削数据库系统NAIMDS，1991年进一步开发了KBMDBS切削数据库系统。北京理工大学针对兵器工业企业的要求，1989年研制了难加工材料切削数据库和FMS切削数据库，1990年建立了涂层硬质合金刀具切削数据库，1995年开发了硬质合金刀具专家系统。庄谷安建立了汽车工业常用材料金属切削数据库系统，包含数据输入、更新、检索、输出等基本功能，以及切削参数的优化查询、规则推理、实例推理等在特殊功能。随着数据库技术、先进切削加工技术大量出现，发展出了网络数据库、高速切削数据库、大量专用切削数据库。刘忠和提出通过网络利用浏览器访问切削数据库，任小平针对航空发动机难加工材料建立了难加工材料切削数据，万熠建立的高速车削数据库强调数据模型，王遵彤建立的基于实例推理的高速切削数据库，相克俊建立的基于混合智能推理的切削数据库侧重如何智能查询。北京理工大学对切削试验曲线在切削数据库中的存储与绘制进行了研究，并在此基础上实现了刀具的磨损、刀具寿命、断屑和切削力等六种试验曲线的存储和绘制，使金属切削数据库在功能上不仅能够存储数据，而且也能处理曲线。天津大学与汽车厂家合作，建立了一个针对汽车厂家使用的金属切削数据库。这些对于丰富切削数据库的内容，扩大切削数据库的范围，以及工程数据库的建立都有积极的意义。目前，切削数据库存问题和不足：1)市场上商用切削数据库系统费用高昂，并且切削数据随着数控技术、刀具技术、新材料的发展存在时效性，数据的更新和丰富需要持续投入经费；2)商用切削数据库并未针对具体用户领域开发，对具体行业用户的典型零件缺少数据针对性；3)现阶段暂没有由机床制造商主导的针对机床用户具体零件开发的切削数据库，在机械加工现场尚未实现数控机床与切削数据库的集成应用；4)现有切削数据库还不能显示用户在应用推荐参数所能达到的加工精度、质量等级，以及切削加工中表现出的状态；5)现有切削数据库没有提供针对用户技术要求关注的加工精度、加工效率、生产成本等方面参数推荐优先级的数据选择。
技术实现思路
针对现有技术中智能数控车床的车削工艺对于典型零件缺少数据针对性、无法提供针对用户技术要求关注的数据选择等不足，本专利技术要解决的问题是提供一种可获得完整工艺文件、具体行业用户的典型零件具有数据针对性的基于i5智能数控车床的车削工艺数据库及其应用方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一种基于i5智能数控车床的车削工艺数据库，包括机床信息库、刀具库、工件基本信息库、加工特征库、装夹库、冷却库以及切削参数库，具有对应机床信息、加工刀具、工件信息和特征、切削参数用户操作界面和管理员维护界面的定义，以及前台操作和后台维护实体关联关系。机床基础参数库包括机床编号、主轴电机功率、主轴扭矩、主轴转速、最大进给速度、最大进给加速度、位置精度、XYZ轴行程、控制轴数以及厂家信息；刀具库包括刀具型号、车刀类型、刀片形状、刀片前角、刀片后角、刀片刃倾角、刀杆悬长、刀具材料、润滑方式、刀柄型号、刀杆尺寸以及圆角半径信息；工件基本信息库包括工件编号、材料牌号、热处理状态、硬度、工件材料名称、抗拉强度、导热系数以及热处理状态信息；加工特征库包括加工特征编号、加工特征说明、所属尺寸类型、尺寸值、公差等级、上偏差、下偏差、加工特征编号以及几何ID；切削参数库包括主轴转速、切削深度以及进给率；切削用量推理和知识库包括加工效率算法、加工质量算法、加工精度算法、生产成本算法以及加工状态算法。切削参数用户操作界面包括数据录入、修改、删除、检索、排序以及数据导入导出操作，切削参数库信息与机床信息、刀具库信息以及与工件信息的相互关联；优化目标选定后，切削数据库生成推荐数据，以选取的切削目标通过核心算法，选出最优参数。切削数据库生成推荐数据为自动推荐的多组数据，每组对应预期加工效果，其核心数据生成算法包括：切削力、切削振动、功率、扭矩、加工精度、表面粗糙度、材料去除率以及刀具磨损算法。本专利技术基于i5智能数控车床的车削工艺数据库的应用方法，包括以下步骤：根据车削工艺过程中所需信息建立各类数据库；确定加工应用的基本信息后，对于各信息展开多个具体界面；提供机床信息、工件特征、加工刀具、切削参数用户操作界面和管理员维护界面对应关系；提供数据库前台界面与后台数据表的对应关系；切削数据库根据零件的不同加工特征定义加工方法；切削数据库提供给定切削参数可达到的切削效果；切削数据库根据用户提供的切削用量、刀具、机床和加工精度约束条件及用户交互选定的优化模型，自动计算出初步优化的切削用量；切削数据库与i5智能机床集成，通过在i5系统云平台增加切削数据库功能和足够的数据容量，根据工艺信息快速推理并计算出经过优化的切削用量、效率、精度和成本，为用户提供优化的切削参数。切削数据库根据零件的不同加工特征定义加工方法包括以下步骤：对零件型面进行特征划分；划分好零件特征后，将不同特征定义编号，每个特征分别进行工件材质定义、刀具选择、装夹、冷却、加工方法确定操作，直至依据用户技术要求确定加工目标范围，生成相应的切削参数数据，并反映出用户在应用这些参数时能够达到的加工效果；上述选择和操作所做的定义和参数确定导出一个完整的文件，作为零件这个特征的工艺文件；待所有特征都做好定义后，得到整个零件的完整工艺文件。数据库前台界面与后台数据表的对应关系包括：机床信息用户操作界面和管理员维护界面对应关系、工件材质用户操作界面和管理员维护界面对应关系、工件特征用户操作界面和管理员维护界面对应关系、加工刀具用户操作界面和管理员维护界面对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于i5智能数控车床的车削工艺数据库，其特征在于：包括机床信息库、刀具库、工件基本信息库、加工特征库、装夹库、冷却库以及切削参数库，具有对应机床信息、加工刀具、工件信息和特征、切削参数用户操作界面和管理员维护界面的定义，以及前台操作和后台维护实体关联关系。

【技术特征摘要】
1.一种基于i5智能数控车床的车削工艺数据库，其特征在于：包括机床信息库、刀具库、工件基本信息库、加工特征库、装夹库、冷却库以及切削参数库，具有对应机床信息、加工刀具、工件信息和特征、切削参数用户操作界面和管理员维护界面的定义，以及前台操作和后台维护实体关联关系。2.按权利要求1所述的基于i5智能数控车床的车削工艺数据库，其特征在于：机床基础参数库包括机床编号、主轴电机功率、主轴扭矩、主轴转速、最大进给速度、最大进给加速度、位置精度、XYZ轴行程、控制轴数以及厂家信息；刀具库包括刀具型号、车刀类型、刀片形状、刀片前角、刀片后角、刀片刃倾角、刀杆悬长、刀具材料、润滑方式、刀柄型号、刀杆尺寸以及圆角半径信息；工件基本信息库包括工件编号、材料牌号、热处理状态、硬度、工件材料名称、抗拉强度、导热系数以及热处理状态信息；加工特征库包括加工特征编号、加工特征说明、所属尺寸类型、尺寸值、公差等级、上偏差、下偏差、加工特征编号以及几何ID；切削参数库包括主轴转速、切削深度以及进给率；切削用量推理和知识库包括加工效率算法、加工质量算法、加工精度算法、生产成本算法以及加工状态算法。3.按权利要求1所述的基于i5智能数控车床的车削工艺数据库，其特征在于：切削参数用户操作界面包括数据录入、修改、删除、检索、排序以及数据导入导出操作，切削参数库信息与机床信息、刀具库信息以及与工件信息的相互关联；优化目标选定后，切削数据库生成推荐数据，以选取的切削目标通过核心算法，选出最优参数。4.按权利要求3所述的基于i5智能数控车床的车削工艺数据库，其特征在于：切削数据库生成推荐数据为自动推荐的多组数据，每组对应预期加工效果，其核心数据生成算法包括：切削力、切削振动、功率、扭矩、加工精度、表面粗糙度、材料去除率以及刀具磨损算法。5.按权利要求1所述的基于i5智能数控车床的车削工艺数据库的应用方法，其特征在于包括以下步骤：根据车削工艺过程中所需信息建立各类数据库；确定加工应用的基本信息后，对于各信息展开多个具体界面；提供机床信息、工件特征、加工刀具、切削参数用户操作界面和管理员维护界面对应关系；提供数据库前台界面与后台数据表的对应关系；切削数据库根据零件的不同加工特征定义加工方法；切削数据库提供给定切削参数可达到的切削效果；切削数据库根据用户提供的切削用量、刀具、机床和加工精度约束条件及用户交互选定的优化模型，自动计算出初步优化的切削用量；切削数据库与i5智能机床集成，通过在i5系统云平台增加切削数据库功能和足够的数据容量，根据工艺信息快速推理并计算出经过优化的切削用量、效率、精度和成本，为用户提供优化的切削参数。6.按权利要求5所述的基于i5智能数控车床的车削工艺数据库的应用方法，其特征在于：切削数据库根据零件的不同加工特征定义加工方法包括以下步骤：对零件型面进行特征划分；划分好零件特征后，将不同特征定义编号，每个特征分别进行工件材质定义、刀具选择、装夹、冷却、加工方法确定操作，直至依据用户技术要求确定加工目标范围，生成相应的切削参数数据，并反映出用户在应用这些参数时能够达到的加工效果；上述选择和操作所做的定义和参数确定导出一个完整的文件，作为零件这个特征的工艺文件；待所有特征都做好定义后，得到整个零件的完整工艺文件。7.按权利要求5所述的基于i5智能数控车床的车削工艺数据库的...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇健，李帅，葛任鹏，孙纯君，林剑峰，
申请(专利权)人：沈阳机床集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21