一种基于优化工艺参数的滚齿干切加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及齿轮加工技术，尤其是设及一种滚齿加工过程中对工艺参数进行优化 的加工方法。
【背景技术】
[0002] 工艺参数优化是滚齿干切应用研究中一项重要的关键技术，由于滚齿干切的切削 速度、进给量急剧升高，滚齿干切工艺参数优化具有不同于普通切削的复杂性。滚齿切削工 艺参数的确定尤为重要。但是实际过程中所积累的有关切削数据和工艺实例较少，使得工 艺人员在选配工艺参数时，需要花费大量时间收集所需知识和数据。另外普通加工由于加 工精度和加工效率较低，所积累的数据和实例不能照搬使用。因此，如何有效利用已有知识 和数据获取合理适用的滚齿干切工艺参数，成为亟待解决的问题。
[0003] 匹配实例工艺方案应用于待决策工艺问题时加工效果不理想，而且出现相同工艺 问题采用不同工艺方案的多个工艺实例因相似度计算值相同而无法决策的问题。图论作为 分析事物间关系的重要工具W及基于网页排序的工艺参数优化决策方法为解决上述问题 提供了一个较好的思路，即利用已有的工艺实例求解适用于待决策工艺问题的工艺参数， 可充分利用工艺实例中积累的切削数据和经验知识。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于图论和网页排序 算法的滚齿干切工艺参数优化方法，本方法根据所积累的滚齿干切工艺实例，实现工艺实 例集的优化分组，构建优化组网络后采用网页排序算法对滚齿干切工艺实例最优匹配进行 重要性排序，得出高质量的工艺实例，该样便对新工艺问题提供一套参数优化方法，提高计 算加工效率，优化加工效果。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：
[0006] -种基于优化工艺参数的滚齿干切加工方法，本方法采用数控滚齿干切机实行滚 齿加工，其特征在于，滚齿加工时，按照W下步骤进行基于图论和网页排序的滚齿加工工艺 参数的优化，具体步骤为：
[0007] (1)实现滚齿干切工艺实例集的自动分组：根据滚齿干切工艺实例相似性特征建 立已有实例相似特征关联有权无向图；通过计算得到有权无向图的最小生成树MST;裁剪 掉图中权值大于工艺实例相似度阔值0的边，0-般取0.15,并将相似度大于预设值的工 艺实例类聚，得到n个相似组，n为正整数；即通过对无向图最小生成树的分割，生成滚齿干 切工艺实例相似组；
[0008] (2)实现基于相似特征的滚齿干切的工艺实例优化组选取；根据实例的相似度的 边权值找出每个相似组的相似中屯、，再分别计算待决策工艺问题与各相似中屯、的边权值， 取边权值最小的相似组为待加工工艺最近工艺实例优化组；
[0009] (3)实现滚齿干切工艺实例优化组网络的构建：滚齿干切工艺实例优化组网络是 一个有向图，将步骤（2)中得到的工艺实例优化组抽象成有向图，优化组中各工艺实例映 射为图的节点，组中工艺实例间的相互引用关系映射为图中相应的有向边，设定任意两个 顶点之间都有直接通路，在每个节点处W概率d按原来藍色方向转移，W概率1-d按红色方 向转移；其中d为阻巧因子；给定每个节点一个随机且非0的PR值作为网页排序的初值；
[0010] (4)基于网页排序算法的滚齿干切工艺参数优化决策：首先，根据步骤（3)构建的 滚齿干切工艺实例优化组网络，得到邻接矩阵P，转移概率矩阵A，A的特征向量即为PR值 的初值，即是网页排序值的初值；接着，结合待决策工艺问题与优化组网络内各工艺实例的 相似度，运用网页排序改进算法计算各工艺实例的PR值，PR值最高的即是与待决策工艺问 题最优匹配的滚齿干切工艺实例；然后按照该实例完成滚齿干切加工即可。
[0011] 作为优化，所述步骤（3)中的滚齿干切工艺实例优化组网络构建的具体步骤包 括，
[0012] Stepl构建工艺实例信息节点化，J)，它是个一元组（Lid)，用来保存用户在工艺问 题k下的工艺实例信息，包含工艺实例的编号ID，b、J、k、ID为正整数；
[0013]Step2设定阻巧因子dJR值要通过迭代来计算，计算量较大，为提高检索的速度， PR值通过离线的方式计算，因而先按传统网页排序算法计算PR值，再在简单公式的基础上 增加了阻巧系数山d-般取值d= 0. 85 ;
[0014]Step3据实例之间的引用关系，完成网页排序随机浏览模型的加权有向图；
[0015]Step4设定阀值Z= 0. 15,裁剪掉边权值小于阀值的边，完成最优组的网络构建。
[0016] 作为优化，所述步骤（4)中的基于网页排序算法的滚齿干切工艺参数优化的具体 步骤包括，
[0017]Stepl根据有向图，定义邻接矩阵P，若实例j到实例i有引用，则Pu= 1，反之PU =0,Pu为矩阵P中第i行第j列中的值，i，j为正整数；
[001引Step2记矩阵P的列和、行和。行和：
它们分别给出了工 艺实例j的被其他实例引用次数和其决策时引用其他工艺实例的次数；
[0019] Step3用Markov链描述各个工艺实例间的状态转移规律；定义转移概率矩阵 ^ = 。9="^，其中1^ = 1，2....。； ./
[0020] Step4据Markov链的基本性质，对于正则Markov链，存在平稳分布，故满足a = (X。X2,. . .x")T，Aa = a，再由
'矩阵A的特征值为1时对应的特征向量a，a定 义为工艺实例的网页排序向量，表示第i个网页的PR值；
[0021]St巧5由a得出各个工艺实例的ra初值。
[0022] Step6对化geRank的结果进行评价，值越大表明该工艺实例越重要，对待决策 工艺问题的参考价值越大，设定一个阔值P，得出与待加工工艺参数相似且加工效果较为稳 定的工艺实例，记为YJ= (YJi，YJ2，一YJs);
[0023] Step7采用一个结合链接分析和工艺实例工艺内容的化geRank改进算法；该种算 法利用查询待决策工艺问题主题W外的信息来提高对优化组网络的辨识能力，W减少主 题漂移现象的发生；它计算工艺实例工艺内容与待决策工艺问题的相关性，工艺实例信息 节点化，J)，它是个一元组（Lid),用来保存用户在工艺问题k下的工艺实例信息，结合链接 结构进行计算，其计算公式如下：
[0024]
[00幼式中Pi, P2, P3,. . .，Pn是工艺实例节点，M(pi)是工艺实例Pi被引用的次数，L(pJ)是工艺实例Pj引用其他实例的次数，PR(PP是工艺实例Pj的值，d为阻巧因子，通常设 为0. 85,d为阻巧系数，hq(Pi，Pj.)表示用户在查询主题q下从工艺实例Pi跳转到工艺实例 Pj的可能性。P'。也）表示在工艺实例没有被引用时，固龄到工艺实例Pi的可能性。PR>j) 表示工艺实例Pi在待决策工艺问题查询主题q下的PR值；
[002引steps对于hq(Pi,Pj)和P'q(Pi)采用查询主题q和工艺实例Pi的相关函数Rq(Pi) 计算，得出公式如下：
[0027]
[0028]式中，W表示优化组网络中的工艺实例集合，fpj表示工艺实例Pj.的被引用实例 集；
[0029]Step9计算Rq(Pi)值：相关函数Rq(Pi)原则上可W是任意的，但 一般取值为在工艺实例Pi的工艺实例信息中查询主题q的相似程度值；
定量描述工艺实例Pi、dj 之间的相似度程度。其中Wh(Pi)表示第i个工艺实例的第q条工艺问题描述属性。R>i) 值即为d(Pi,dp值；
[0030] 在传递网页PR值时不仅充分利用网页的链接结构，还考虑到工艺实例间的主题 相关性，使得PR值的传递更加精确；
[003U St巧10当待决策工艺问题需要决策时，将相关函数R>i)值代入，得出YJ= (YJi， YJ2, ...YJs)中各个工艺实例的PRq(Pi)值，对网页排序的结果进行评价，在YJ= (YJi，YJ2，. ..YJs)中再次筛选出PR。(Pi)值最大的工艺实例YJ,，得出与待加工工艺参数相似且加 工效果较优的工艺实例。
[0032] 本发明将图论方法和网页排序算法结合运用，能够解决新的滚齿干切工艺参数优 化问题。本发明的滚齿干切加工方法，基于一种独特的滚齿干切加工工艺参数优化而实现， 该滚齿干切加工过程中，抓住滚齿干切工艺参数的特点，进行滚齿干切工艺实例集的自动 分组，在相似组中选取滚齿干切的工艺实例优化组，构建滚齿干切工艺实例优化组网络，并 完成干切工艺参数的优化