磨削数据共享平台的体系结构设计
一、体系结构设计目标
磨削效果的影响因素众多，随机性强，磨削加工是一个相当复杂的过程。因此，在进行据资源体系设计时，尽可能结合技术的特点、行业的共性需求和应用的领域来考虑资源体系结构设计。结构体系要覆盖整个磨削技术领域，需要建立磨削原理（模型）库、磨料磨具集合、磨削剂（液）集合、磨削工艺参数集合、加工工件材料性能集合、机床参数集合和相关标准集合等诸多专业数据集合，各专业数据集合下面还可根据需要设计若干的子集合。在集合的最后一层下面则是所包含的资源对象，在每一个资源对象里面可以包含若干个相同或不同类型的数据实体。磨削数据共享平台的总体结构如图9-1所示。
该平台是一个由服务对象层、功能层、服务层和数据资源层组成的多层次综合平台。它以数据资源层为基础，服务层为接口，通过功能层向服务对象提供便捷的数据查询、检索和下载服务。
其中，数据资源层包含的内容是数据采集者对磨削领域科学数据收集和整理的集合，同时也包括对数据详细描述的元数据信息。数据资源格式的多样性，一方面是因为磨削加工工艺复杂，有些数据信息无法用表格的彩l式表示；另一方面是因为我国的磨削数据比较分散，遍布于各企业、研究院所和高等院校，各单位对磨削数据的表示方式也各异。
服务层的任务包括服务器端对数据资源的管理、对系统安全性的管理与维护以及为客户端户提供除磨削科学数据外的其他磨削方面的信息。在数据资源的管理方面，最重要的是对元数据的管理。因为，元数据是“关于数据的数据”，是使数据可用的附加信息（除了空间数据和属性数据外），它描述了关于数据的一组典型特征但通常不包含数据本身，也就是为了运用数据资源所必须了解的一些信息。
二、数据资源体系结构设计
磨削加工是一个复杂的工艺过程，它不仅仅与加工材料有关，它还与
平面磨床、磨具、磨料、磨削液、砂轮修整及修锐、工艺、表面质量等多种因素有关。根据磨削加工的复杂性，磨削数据共享平台数据库中的数据资源设计时，要考虑涵盖磨削技术研究和应用的各个领域？涉及了材料、工艺、方法、设备等方面，既有基础理论研究的数据，又有比较具体的磨削方法与工艺参数实例，还给磨削新技术发展留有空间。因此，磨削数据资源体系的建立，应该覆盖整个磨削技术领域基础共性数据的资源体系，应分别针对
磨床磨具、工件材料、磨床、磨削液、磨削工艺参数等相关因素建立相应的数据资源集合。因此，磨削数据资源体系结构的设计，包括磨削原理、磨料磨具、磨削剂、磨削工艺、砂轮修整、磨削表面质量和磨削装备等在内的七个数据集合。涉及了材料、工艺、方法、设备、标准和安全等方面的内容。
1．磨削原理数据集合
磨削加工过程是一个十分复杂的物理、化学过程，影响磨削加工过程的因素很多，使得对磨削机理的研究比对切削机理的研究更加困难和复杂。为了实现磨削过程的最优控制，就必须研究磨削加工过程的物理规律——磨削机理。磨削原理数据集合主要从磨削过程的特点、磨削基本要素的定义及其理论模型、计算方法及公式、磨削要素的经典测量方法和实铹方面组织数据，适用于对磨削基础知识教学研究，为磨削知识学习应用系统的建立和磨削专家系统的开发提供理论模型和计算依据。
2．磨料磨具数据集合
磨料磨具作为复合材料的一个种类，它不像其他复合材料那样单纯追求力学性能指标即可，而是需要根据被加工对象的不同材质特性，在满足力学性能指标的同时，追求磨削性能（磨削效率、工件质量和使用寿命等）指标的最佳化。因而，磨具的研究开发实质上是一个不断追求。磨料一结合剂一加工对象”这三大要素的材料性能与磨削加工要求之间的综合平
衡、优化的过程。由于磨料磨具产品的应用领域很广，加工对象众多，而且针对性要求很强，因此导致磨料磨具产品种类和品种众多，包括磨料、结合剂种类和品种，以及结构形式的差异等等。
由于磨料的种类很多，对磨料代号的制定，各个国家和地区有不同的标准。因此，在本系统中应该提供相应的代号对照数据作为使用参考。磨料的选择原则与被加工工件材料物理力学性能有直接关系，因此，还要考虑磨料与工件材料之间的化学反应性能和化学亲和作用。选择磨具时，影响磨具磨削性能的因素有很多，主要有磨粒颗粒的几何形状和尺寸、磨具硬度、结合剂、磨具的组织、磨具的几何形状和尺寸组成、适用范围（包括国内外代码及基本尺寸对照）及其物理化学特性等方面的数据。此外，还可以提供适当的经验数据给用户参考。选择超硬磨料磨具时需要考虑的因素主要有磨料粒度、结合剂、浓度、形状和尺寸以及磨削用量等。磨料磨具数据集合资源体系结构图如图4所示。
3．磨削剂（液）数据集合
磨削液一般分为油基磨削液和水基磨削液两大类，在磨削加工中主要起润滑、冷却、渗透与清洗、防锈的作用。不同的磨削液对磨削效果的影响不同，不同供液方式的供液效果决定了各种供液方式具有不同的适用范围。因此，选择磨削液时应该从不同磨削液对磨削效果的影响来考虑。应该根据磨削的条件以及所选择的磨削液来选择合适的供液方法。磨削裁
（液）数据集合从磨削液的型号、成分、特性及适用性等数据，各种磨削剂的供给方式，可能获得的效果，对表面烧伤的影响等方面进行组织数据，可以为各科研和生产过程中对磨削剂（液）的选用作参考。
4.磨削工艺数据集合
随着机械产品的精度、可靠性及寿命的要求不断提高，高硬度、高强度、高耐磨性和高功能性的新型材料应用增多，给磨削加工提出了许多新问题，如材料的磨削加工性及表面完整性和磨削自动化等问题。在磨削工艺的设计中，需要考虑磨料磨具的选择、磨削工艺参数、被磨削材料的物理化学性能、磨削修整用量以及对机床和环境的要求等多方面的因素。磨削工艺数据集合按照不同磨削方式下对磨削用量及工艺参数的选用进行分类，以高速/超高速、精密/超精密条件下的磨削为主，涵盖普通磨削和难加工材料的磨削等其他方式的磨削，并结合一些磨削实例数据。
5．砂轮修整数据集合
磨削过程中，砂轮受损不但会降低秽轮的寿命，对被加工零件的表面完整性也会造成影响。砂轮修整集合的数据按磨具的类别分为普通磨料砂轮的修整、超硬磨料砂轮的修整及砂
轮修整新技术三个部分。采用不同的修整工具应选择不同的修整参数（如：修整进给量、砂轮修整转速和修整深度等），修整后的砂轮也具有不同的特性。
超硬磨料砂轮的修整通常分为整形和修锐两步工序。因此，砂轮修整集合的数据从超硬磨料砂轮的修整和修锐两方面，针对不同的修整和修锐工具给出相应的修整参数和实例信息。
近年来，随着超硬磨料磨具修整技术的发展，出现了许多新的修整技术。如改进的磨削修整法，GC杯形砂轮研磨修整法、在线电解修整法、弹性修整法、超声波振动修整法和激光修锐法。这部分的修整方法、参数及实例数据单独放在砂轮修整新技术集合里面。其砂轮修整数据集合资源体系结构示例如图9-7所示。
6．磨削表面质量数据集合
磨削表面质量即表面完整性，它包括表面纹理与表面层物理力学性能状态两个指标。它直接影响了零件的使用性能。磨削表面质量的基本数据由表面粗糙度、波度、加工硬化、残余应力、金相组织变化、烧伤与裂纹等组成因素及各因素之间的关系的参数组成。磨削加工表面的缺陷一般是由磨床、加工工艺、磨削液、工件和砂轮等因素造成的。如果能够及时对造成工件表面缺陷的因素进行修整，就可以提高加工表面的质量。因此，磨削表面质量数据集合还考虑了各种磨削方法所能达到的表面质量以及由磨床、加工工艺、磨削剂、工件、砂轮等因素造成的加工表面缺陷及预防方法等数据，为各生产企业在加工制造过程中对加工质量的监控提供参考和依据。磨削表面质量集合资源体系结构图示例如图9-8所示。
7．磨削装备数据集合
大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。
随着高精度、高硬度机械零件数量的增加，以及精密铸造和精密锻造工艺的发展，磨床加工精度及生产厂家信息等，适用于各生产企业在加工制造中对磨削设备的选用参考。
