近十几年来，国内外学者对于铲齿刀具精度保持性的研究从未间断过，提高刀具齿侧面的铲磨精度一直是机床刀具行业亟待解决 的重要课题。究其原因，主要是在刀具设计、铲磨工艺等方面都存在着一系列的问题和误差。轮槽铣刀的齿形铲磨加工分径向铲磨和 斜向铲磨两部分。径向铲磨时，铲磨机理误差较小；斜向铲磨时，砂轮既有铲背运动（阿基米德螺旋运动），又有斜向分运动，此时砂 轮截形同时受到斜铲角度、砂轮直径、工件几何参数等多种因素的影响，因此铲磨机理误差较大。 枞树型轮槽、轮槽铣刀、铲磨砂轮及砂轮磙子四者之间的关系如图2所示。目前国内工具生产厂家一般采用机床局部改造结合优 化铲床工艺参数的方法来提高轮槽铲磨精度。铲床的设计原理是以径向铲车为基础的，若将其用于斜向铲磨则存在着原理误差。在铲 床现有的运动关系下，枞树型轮槽刀具理论齿侧面具有不可铲磨性。目前采用的铲磨方法，都没有从铲磨机理上根本解决铲磨畸变问 题，因而铲磨效果并不十分理想。这些方法还在不同程度上存在着砂轮廓形计算复杂、优化得到的*工艺参数在生产现场很难实现 等缺点。实际的廓形zui终要由修形获得，然而即使采用数控修形，重复修形精度也很难达到0.01mm。修形误差对刀具齿形误差的影响 很大，甚至会降低刀具的制造精度和使用寿命。既使上述所有误差均被克服，铲磨过程中仍存在砂轮安装、砂轮磨损等误差，这些误 差都将产生铲磨畸变问题。因此，想找到一种理想的砂轮廓形，一次铲磨出枞树型轮槽铣刀的正确齿形非常困难。经过多年研究，我 们利用现代设计方法结合传统加工经验，综合铲磨机理、砂轮的修形、安装及磨损等因素，将铲磨砂轮的试凑原理及误差影响分析演 变为专家系统的推理规则，形成了基于知识的精密铲磨系统，开发出一种较为理想的枞树型轮槽铣刀铲磨方法。 3 基于知识的精密铲磨方法
通过以上分析，可以看出轮槽铣刀的铲磨过程主要有以下特点： •铲磨中用到的知识是生产实践经验的总结。有些经验知识可以 通过图表、公式等形式总结出来，供使用参考，但大部分经验知识无法用数学模型来表示。因此铲磨过程是一个与领域知识及经验积 累密切相关的过程。 铲磨过程是数值计算、图形处理、优化设计等知识的综合。方案的选择应兼顾设计的技术可行性与经济性原则。
轮槽铣刀的铲磨是一个创造性劳动过程。曲面不同，成型刀具不同，铲磨过程则不同。因此要充分发挥创造力。 根据某企业制造轮槽铣刀多年积累的经验，我们将知识技术引入刀具铲磨过程，把专家知识经识别、概念化及形式化等处理，汇 集成知识库来解决铲磨成形问题，从而实现铲磨砂轮的准确修整，保证了轮槽铣刀的制造精度。铲磨砂轮实际上是轮槽加工的二次工 具。铲磨过程可以分解为几类任务进行设计，如轮槽刀具设计、铲磨砂轮设计、铲磨工艺设计、性能分析等。每一类任务又可分解为 若干子任务，如铲磨砂轮设计可分为砂轮结构设计、砂轮廓形设计等。每一类任务所用到的知识，既与其它部分的知识有一定程度上 的关联，又表现出很大的独立性。为了克服产生式规则表示设计知识存在的形式单一，知识的组织、管理、维护都很困难的缺点，我 们采用面向对象的思想构造知识库，即按铲磨砂轮设计的对象类层次结构对知识进行划分，将知识分布地存放于各对象类知识中。这 样能够避免相同信息的重复存储，节省了存储空间。对象的独立性、知识重用性以及对象类之间的分解、继承关系明确，使得知识库 能根据用户的要求进行扩充与修改。 在系统中，采用C++及UGⅡ提供的二次开发工具包UG/Open API定义特征提取类，通过遍历产品 的特征生成树，将砂轮模型与预定义的特征进行比较，确定特征的工艺类型及尺寸、方位及关键点坐标，为系统提供所需的柔性几何 数据；并读出特征所附的属性，存入系统的设计信息数据库中，作为砂轮截形设计的原始依据。根据工艺特征提取出的工艺特征信息 ，在知识库中进行规则匹配，确定导向类型，zui终确定砂轮截形并进行精密铲磨。 因为一般数据库系统不具有运用启发性知识作逻 辑推理的功能，为此建造了一个“砂轮截形修整专家系统”（WMES），它作为一个子系统被调用。砂轮截形修整知识库含有刀具材料、 廓形、几何参数、铲背量和砂轮材料、形状、几何参数、安装角度、修形精度、砂轮磨损以及机床参数、铲磨角度等性能知识，对砂 轮廓形性能进行评价。 实际生产中，我们针对不同的刀具，采用若干个廓形不同的成形砂轮，配合不同的工艺参数，进行若干次的 铲磨，zui终获得轮槽精铣刀廓形并保证其精度。轮槽精铣刀的重磨，也是采用这样的方法进行。这若干个成形砂轮的廓形，则是通过 基于知识的铲磨系统zui终获得。
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