磨削數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　一、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)
　　磨削效果的影響因素眾多，隨機(jī)性強(qiáng)，磨削加工是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程。因此，在進(jìn)行據(jù)資源體系設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能結(jié)合技術(shù)的特點(diǎn)、行業(yè)的共性需求和應(yīng)用的領(lǐng)域來(lái)考慮資源體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)體系要覆蓋整個(gè)磨削技術(shù)領(lǐng)域，需要建立磨削原理（模型）庫(kù)、磨料磨具集合、磨削劑（液）集合、磨削工藝參數(shù)集合、加工工件材料性能集合、機(jī)床參數(shù)集合和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)集合等諸多專業(yè)數(shù)據(jù)集合，各專業(yè)數(shù)據(jù)集合下面還可根據(jù)需要設(shè)計(jì)若干的子集合。在集合的最后一層下面則是所包含的資源對(duì)象，在每一個(gè)資源對(duì)象里面可以包含若干個(gè)相同或不同類型的數(shù)據(jù)實(shí)體。磨削數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)如圖9-1所示。
　　該平臺(tái)是一個(gè)由服務(wù)對(duì)象層、功能層、服務(wù)層和數(shù)據(jù)資源層組成的多層次綜合平臺(tái)。它以數(shù)據(jù)資源層為基礎(chǔ)，服務(wù)層為接口，通過(guò)功能層向服務(wù)對(duì)象提供便捷的數(shù)據(jù)查詢、檢索和下載服務(wù)。
　　其中，數(shù)據(jù)資源層包含的內(nèi)容是數(shù)據(jù)采集者對(duì)磨削領(lǐng)域科學(xué)數(shù)據(jù)收集和整理的集合，同時(shí)也包括對(duì)數(shù)據(jù)詳細(xì)描述的元數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)資源格式的多樣性，一方面是因?yàn)槟ハ骷庸すに噺?fù)雜，有些數(shù)據(jù)信息無(wú)法用表格的彩l式表示；另一方面是因?yàn)槲覈?guó)的磨削數(shù)據(jù)比較分散，遍布于各企業(yè)、研究院所和高等院校，各單位對(duì)磨削數(shù)據(jù)的表示方式也各異。
　服務(wù)層的任務(wù)包括服務(wù)器端對(duì)數(shù)據(jù)資源的管理、對(duì)系統(tǒng)安全性的管理與維護(hù)以及為客戶端戶提供除磨削科學(xué)數(shù)據(jù)外的其他磨削方面的信息。在數(shù)據(jù)資源的管理方面，最重要的是對(duì)元數(shù)據(jù)的管理。因?yàn)?，元?shù)據(jù)是“關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)”，是使數(shù)據(jù)可用的附加信息（除了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)外），它描述了關(guān)于數(shù)據(jù)的一組典型特征但通常不包含數(shù)據(jù)本身，也就是為了運(yùn)用數(shù)據(jù)資源所必須了解的一些信息。
　　二、數(shù)據(jù)資源體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
磨削加工是一個(gè)復(fù)雜的工藝過(guò)程，它不僅僅與加工材料有關(guān)，它還與平面磨床、磨具、磨料、磨削液、砂輪修整及修銳、工藝、表面質(zhì)量等多種因素有關(guān)。根據(jù)磨削加工的復(fù)雜性，磨削數(shù)據(jù)共享平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)資源設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮涵蓋磨削技術(shù)研究和應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域？涉及了材料、工藝、方法、設(shè)備等方面，既有基礎(chǔ)理論研究的數(shù)據(jù)，又有比較具體的磨削方法與工藝參數(shù)實(shí)例，還給磨削新技術(shù)發(fā)展留有空間。因此，磨削數(shù)據(jù)資源體系的建立，應(yīng)該覆蓋整個(gè)磨削技術(shù)領(lǐng)域基礎(chǔ)共性數(shù)據(jù)的資源體系，應(yīng)分別針對(duì)磨床磨具、工件材料、磨床、磨削液、磨削工藝參數(shù)等相關(guān)因素建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源集合。因此，磨削數(shù)據(jù)資源體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括磨削原理、磨料磨具、磨削劑、磨削工藝、砂輪修整、磨削表面質(zhì)量和磨削裝備等在內(nèi)的七個(gè)數(shù)據(jù)集合。涉及了材料、工藝、方法、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)和安全等方面的內(nèi)容。
1．磨削原理數(shù)據(jù)集合
磨削加工過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程，影響磨削加工過(guò)程的因素很多，使得對(duì)磨削機(jī)理的研究比對(duì)切削機(jī)理的研究更加困難和復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程的最優(yōu)控制，就必須研究磨削加工過(guò)程的物理規(guī)律——磨削機(jī)理。磨削原理數(shù)據(jù)集合主要從磨削過(guò)程的特點(diǎn)、磨削基本要素的定義及其理論模型、計(jì)算方法及公式、磨削要素的經(jīng)典測(cè)量方法和實(shí)鐒方面組織數(shù)據(jù)，適用于對(duì)磨削基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)研究，為磨削知識(shí)學(xué)習(xí)應(yīng)用系統(tǒng)的建立和磨削專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供理論模型和計(jì)算依據(jù)。
2．磨料磨具數(shù)據(jù)集合
磨料磨具作為復(fù)合材料的一個(gè)種類，它不像其他復(fù)合材料那樣單純追求力學(xué)性能指標(biāo)即可，而是需要根據(jù)被加工對(duì)象的不同材質(zhì)特性，在滿足力學(xué)性能指標(biāo)的同時(shí)，追求磨削性能（磨削效率、工件質(zhì)量和使用壽命等）指標(biāo)的最佳化。因而，磨具的研究開(kāi)發(fā)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)不斷追求。磨料一結(jié)合劑一加工對(duì)象”這三大要素的材料性能與磨削加工要求之間的綜合平
衡、優(yōu)化的過(guò)程。由于磨料磨具產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，加工對(duì)象眾多，而且針對(duì)性要求很強(qiáng)，因此導(dǎo)致磨料磨具產(chǎn)品種類和品種眾多，包括磨料、結(jié)合劑種類和品種，以及結(jié)構(gòu)形式的差異等等。
由于磨料的種類很多，對(duì)磨料代號(hào)的制定，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)有不同的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在本系統(tǒng)中應(yīng)該提供相應(yīng)的代號(hào)對(duì)照數(shù)據(jù)作為使用參考。磨料的選擇原則與被加工工件材料物理力學(xué)性能有直接關(guān)系，因此，還要考慮磨料與工件材料之間的化學(xué)反應(yīng)性能和化學(xué)親和作用。選擇磨具時(shí)，影響磨具磨削性能的因素有很多，主要有磨粒顆粒的幾何形狀和尺寸、磨具硬度、結(jié)合劑、磨具的組織、磨具的幾何形狀和尺寸組成、適用范圍（包括國(guó)內(nèi)外代碼及基本尺寸對(duì)照）及其物理化學(xué)特性等方面的數(shù)據(jù)。此外，還可以提供適當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)給用戶參考。選擇超硬磨料磨具時(shí)需要考慮的因素主要有磨料粒度、結(jié)合劑、濃度、形狀和尺寸以及磨削用量等。磨料磨具數(shù)據(jù)集合資源體系結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
3．磨削劑（液）數(shù)據(jù)集合
磨削液一般分為油基磨削液和水基磨削液兩大類，在磨削加工中主要起潤(rùn)滑、冷卻、滲透與清洗、防銹的作用。不同的磨削液對(duì)磨削效果的影響不同，不同供液方式的供液效果決定了各種供液方式具有不同的適用范圍。因此，選擇磨削液時(shí)應(yīng)該從不同磨削液對(duì)磨削效果的影響來(lái)考慮。應(yīng)該根據(jù)磨削的條件以及所選擇的磨削液來(lái)選擇合適的供液方法。磨削裁
（液）數(shù)據(jù)集合從磨削液的型號(hào)、成分、特性及適用性等數(shù)據(jù)，各種磨削劑的供給方式，可能獲得的效果，對(duì)表面燒傷的影響等方面進(jìn)行組織數(shù)據(jù)，可以為各科研和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)磨削劑（液）的選用作參考。
4.磨削工藝數(shù)據(jù)集合
隨著機(jī)械產(chǎn)品的精度、可靠性及壽命的要求不斷提高，高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨性和高功能性的新型材料應(yīng)用增多，給磨削加工提出了許多新問(wèn)題，如材料的磨削加工性及表面完整性和磨削自動(dòng)化等問(wèn)題。在磨削工藝的設(shè)計(jì)中，需要考慮磨料磨具的選擇、磨削工藝參數(shù)、被磨削材料的物理化學(xué)性能、磨削修整用量以及對(duì)機(jī)床和環(huán)境的要求等多方面的因素。磨削工藝數(shù)據(jù)集合按照不同磨削方式下對(duì)磨削用量及工藝參數(shù)的選用進(jìn)行分類，以高速/超高速、精密/超精密條件下的磨削為主，涵蓋普通磨削和難加工材料的磨削等其他方式的磨削，并結(jié)合一些磨削實(shí)例數(shù)據(jù)。
　　5．砂輪修整數(shù)據(jù)集合
　　磨削過(guò)程中，砂輪受損不但會(huì)降低穢輪的壽命，對(duì)被加工零件的表面完整性也會(huì)造成影響。砂輪修整集合的數(shù)據(jù)按磨具的類別分為普通磨料砂輪的修整、超硬磨料砂輪的修整及砂
輪修整新技術(shù)三個(gè)部分。采用不同的修整工具應(yīng)選擇不同的修整參數(shù)（如：修整進(jìn)給量、砂輪修整轉(zhuǎn)速和修整深度等），修整后的砂輪也具有不同的特性。
　　超硬磨料砂輪的修整通常分為整形和修銳兩步工序。因此，砂輪修整集合的數(shù)據(jù)從超硬磨料砂輪的修整和修銳兩方面，針對(duì)不同的修整和修銳工具給出相應(yīng)的修整參數(shù)和實(shí)例信息。
近年來(lái)，隨著超硬磨料磨具修整技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的修整技術(shù)。如改進(jìn)的磨削修整法，GC杯形砂輪研磨修整法、在線電解修整法、彈性修整法、超聲波振動(dòng)修整法和激光修銳法。這部分的修整方法、參數(shù)及實(shí)例數(shù)據(jù)單獨(dú)放在砂輪修整新技術(shù)集合里面。其砂輪修整數(shù)據(jù)集合資源體系結(jié)構(gòu)示例如圖9-7所示。
6．磨削表面質(zhì)量數(shù)據(jù)集合
磨削表面質(zhì)量即表面完整性，它包括表面紋理與表面層物理力學(xué)性能狀態(tài)兩個(gè)指標(biāo)。它直接影響了零件的使用性能。磨削表面質(zhì)量的基本數(shù)據(jù)由表面粗糙度、波度、加工硬化、殘余應(yīng)力、金相組織變化、燒傷與裂紋等組成因素及各因素之間的關(guān)系的參數(shù)組成。磨削加工表面的缺陷一般是由磨床、加工工藝、磨削液、工件和砂輪等因素造成的。如果能夠及時(shí)對(duì)造成工件表面缺陷的因素進(jìn)行修整，就可以提高加工表面的質(zhì)量。因此，磨削表面質(zhì)量數(shù)據(jù)集合還考慮了各種磨削方法所能達(dá)到的表面質(zhì)量以及由磨床、加工工藝、磨削劑、工件、砂輪等因素造成的加工表面缺陷及預(yù)防方法等數(shù)據(jù)，為各生產(chǎn)企業(yè)在加工制造過(guò)程中對(duì)加工質(zhì)量的監(jiān)控提供參考和依據(jù)。磨削表面質(zhì)量集合資源體系結(jié)構(gòu)圖示例如圖9-8所示。
7．磨削裝備數(shù)據(jù)集合
大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。
隨著高精度、高硬度機(jī)械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床加工精度及生產(chǎn)廠家信息等，適用于各生產(chǎn)企業(yè)在加工制造中對(duì)磨削設(shè)備的選用參考。