Design of Grinding Operations on the Basis of Modeling with Application of Artificial Neural Network

Abstract

Повышение эффективности производства во многом определяется этапом проектирования изделий и технологических процессов с использованием современных программных средств автоматизированного проектирования. Отсутствие универсальных математических моделей, описывающих шлифование, обусловливают необходимость поиска новых подходов и методов описания и формализации данного процесса. Сложность решения этой задачи обусловлена, прежде всего, многофакторностью процесса и вероятностным характером протекающих явлений. Создание универсальной математической модели процесса шлифования, позволяющей определять параметры инструмента и режима обработки, возможно на основе применения нейросетевого программирования. В статье предлагается для решения задачи в условиях неопределенности использовать искусственную нейронную сеть (ИНС), основная сложность работы с которой связана с построением и обучением сети. Для моделирования процесса шлифования построена ИНС, в качестве функции активации которой был использован гиперболический тангенс. Проведенные исследования показали возможность построения сети на 6 нейронах в скрытом слое. Оценка результатов работы нейронной сети, структура которой состоит из трех слоев: входной - 7 нейронов-рецепторов; скрытый - 6 нейронов; выходной - 6 нейронов - показала, что погрешность обученной ИНС лежит в диапазоне от 0,1 до 2 %. Построение модели включает следующие этапы: загрузка в систему обучающих массивов данных; расчет параметров будущей модели; анализ исходных данных и вывод информации о качестве обучающих массивов; создание структуры и обучение нейронной сети. Разработанная модель положена в основу системы автоматизированного проектирования режимно-инструментального оснащения операций плоского шлифования, состоящей из нескольких модулей: «Моделирование», «Создание моделей», «Архив моделей», «Анализатор», «Справочник», «Пользовательский интерфейс». Использование специализированной САПР операций шлифования с возможностями автоматизации выбора абразивного инструмента и параметров процесса, созданной на основе математической модели с использованием ИНС, способствует повышению качества и сокращению времени проектирования.