点击蓝字 关注我们↑↑↑
DIGITAL TWIN
如果您不希望错过文章，就加个星标吧！
本期阅读
文章信息
2025年1月，山东大学胡天亮教授团队在期刊《Robotics and Computer-Integrated Manufacturing》上发表题为《A generalized generation and evaluation method for cutting process parameter knowledge based on CTGAN》的论文。Robotics and Computer-Integrated Manufacturing为本专业领域Top期刊，最新影响因子9.1。
论文提出了一种基于条件表格生成对抗网络（CTGAN）的切削加工工艺参数知识泛化生成与评价方法，旨在扩充和丰富工艺知识库，提升其泛化能力，从而为切削工艺参数决策提供更普适的知识源。
DOI:10.1016/j.rcim.2025.102963
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0736584525000171
引用本文：
Li D, Hu T, Dong L, Ma S. A generalized generation and evaluation method for cutting process parameter knowledge based on CTGAN. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 2025, 94: 102963. https://doi.org/10.1016/j.rcim.2025.102963
（注：训练数据开源可下载，可发邮件至以下邮箱获取：sdcimcs@163.com）
文章阅读
A generalized generation and evaluation method for cutting process parameter knowledge based on CTGAN
Dan Lia,b,c, Tianliang Hua,b,c,*, Lili Donga,b,c, Songhua Maa,b,c
a School of Mechanical Engineering, Shandong University, Jinan 250061, P.R. China
b Key Laboratory of High Efficiency and Clean Mechanical Manufacture at Shandong University, Ministry of Education, Jinan 250061, P.R. China
c National Demonstration Center for Experimental Mechanical Engineering Education at Shandong University, Jinan 250061, P.R. China
摘要
加工工艺知识库是切削加工工艺参数决策中的重要工具，其中存储的工艺知识的多样性和准确性直接影响到工艺决策的有效性。为了更好地应对实际生产中的复杂工艺需求，需要采用有效的扩充方法来丰富工艺知识库的内容，增强其中工艺知识的泛化性。然而，当前的工艺知识库扩充方法在工艺知识覆盖度和工艺知识评价机制研究方面存在一定不足。
针对这些问题，本文提出了一种基于CTGAN的切削加工工艺参数知识泛化生成与评价方法。首先，设计并搭建了切削加工工艺数据获取平台，作为切削加工工艺参数知识泛化生成的基础数据源；然后，基于条件表格生成对抗网络（CTGAN）构建切削加工工艺参数知识泛化生成模型，通过学习真实工艺参数数据的联合分布规律，实现切削加工工艺参数案例的智能生成；最后，从统计指标表现和机器学习模型效用分析两个方面评价生成切削加工工艺参数案例的准确性和可用性。以套筒零件的外圆车削工序作为测试案例，对所述框架和模型的可行性进行了验证。结果表明，生成的工艺参数数据样本覆盖了更多工艺场景，且具有较高的质量，能够有效支持加工工艺知识库的自主扩充，提升工艺知识库的泛化能力。
关键词
切削加工，工艺参数，加工工艺知识库，泛化，CTGAN
1. 研究背景
1.1 切削加工工艺参数知识库的应用
基于知识库的方法有效提升了切削参数选择的智能化水平。利用知识库中存储的工艺规则和工艺案例知识，通过智能推理算法和人工神经网络等技术，智能生成切削参数方案，能够提高决策过程的准确性和效率。
1.2 知识库扩充方法的局限性
现有的工艺知识库扩充方法主要依赖于人工扩充和数据挖掘算法，但是这些方法都存在工艺知识多样性不足和缺乏工艺知识评价机制的问题，一定程度上限制了工艺知识库在不同工艺场景中的泛化能力，影响了其在复杂生产环境下的决策可靠性。
2. 研究方法
2.1 切削加工工艺参数基础数据源准备
搭建了切削加工工艺数据获取平台，对不同零件特征的不同加工工序，在预设的切削参数组合下开展切削实验，采集获取切削加工数据。将实验数据从加工特征信息、工件材料信息、加工资源信息、加工工艺信息和加工效果信息这五个方面进行组织，得到多个切削加工工艺参数案例。
2.2 切削加工工艺参数知识泛化生成
以不同加工工序作为知识生成的基本单位，基于CTGAN模型设计切削加工工艺参数知识泛化生成模型。模型的基本结构由生成器、判别器和回归器组成，通过三个模型组件的协同训练，捕捉输入工艺参数数据集中的数据联合分布规律，实现工艺参数案例知识的泛化生成。
2.3 切削加工工艺参数知识泛化生成效果评价
通过统计指标和机器学习模型效用分析对生成的工艺参数数据进行多维度评价。在得到评价结果后，将合格的生成数据组织为切削加工工艺参数案例存储至加工工艺知识库中，实现对知识库内容的丰富和扩充；同时将评价结果反馈给切削加工工艺参数知识泛化生成模型，促进其持续迭代和优化。
3. 应用验证
工艺参数泛化生成与评价：
以套筒零件的外圆车削工序作为应用案例，训练切削加工工艺参数知识泛化生成模型，并利用最大均值差异、特征相关系数矩阵差异和机器学习模型表现这三个指标对生成工艺参数数据进行评价。实验结果表明，生成工艺参数数据样本的质量良好。
切削加工验证：
使用多个新的套筒零件外圆加工任务，从训练好的模型中采样生成切削参数方案并进行实际切削加工。实验结果表明，生成数据中的加工效果指标预测值与真实测量结果之间的偏差在可接受范围内，验证了生成工艺参数的实际应用价值。
4. 研究结论
针对当前工艺知识库扩充方法中存在的工艺知识覆盖度不足和缺乏评价机制的问题，本文提出了一种基于CTGAN的切削加工工艺参数知识泛化生成与评价方法。该方法以真实切削加工工艺参数数据为输入，充分利用CTGAN模型强大的数据分布学习能力，旨在生成适应不同任务场景的切削加工工艺参数案例，增加工艺知识库的工艺知识多样性。同时，通过引入系统化的评价机制，确保生成结果的准确性和可靠性，从而增强工艺知识库对实际加工任务的适应能力。
通过套筒零件的外圆车削工序的应用案例验证了提出方法的可行性，说明设计的切削加工工艺参数知识泛化生成与评价方法具有良好的适应性，能够有效满足实际加工任务的需求。
关注公众号，后台回复“论文112”即可下载原文
DigiTwin2025
相关阅读
本公众号致力于分享高质量的数字孪生与数字工程相关学术研究与知识资讯，以促进学术交流与知识传播。推送的论文内容主要来源于公开出版或在线发布的学术资源，版权归原作者所有，仅供学术交流，未经授权不得商用。如有侵权，请联系删除。
如您有优秀论文需推荐，或者成果发布、企业进展、科研交流等需求，请在公众号后台留言，或发送邮件到digitaltwin@buaa.edu.cn，与我们取得联系。感谢您的持续关注与支持！
