切削过程中的智能技术

切削过程是非常复杂的加工过程,在切削过程中涉及物理学、化学、力学、材料学、振动学、摩擦学、传热学等多学科多领域的相关知识与理论,对于切削过程的控制一直以来是切削研究的重点。随着加工技术不断发展与工业4.0时代的到来,切削过程的智能加工技术已经成为切削研究的热点,在切削过程中应用智能加工技术是必然的发展趋势。阐述智能加工技术的内涵、应用智能加工技术的流程,并对智能加工技术所涉及的关键技术进行说明。论述了学者们应用智能加工技术在仿真优化、切削过程状态监测与优化控制等方面的研究成果。通过分析智能加工技术的应用前景与存在问题,指出了智能加工技术尚待解决的主要科学问题及关键技术。智能加工是加工技术的发展方向,智能加工技术在切削过程中的应用一定会带来制造业的又一次技术革命。     

干切削的关键技术

对干切削或准干切削的关键技术所涉及的刀具、机床、加工工艺及其它因素等几个方面进行了介绍。     

高精度动态切削力自感知智能刀具的研究

切削状态监测是高档数控机床实现智能加工的必备功能,而切削力测量是进行切削状态监测最直接、有效的方法。目前商业化的切削力测力仪由于体积大、价格贵、兼容性差等原因,难以满足实际工业生产的应用要求。针对机械加工过程中动态切削力的准确测量这一研究目标,提出了一种具有切削力自感知功能的智能刀具,该智能刀具以刀杆作为弹性敏感元件、以半导体应变计作为信号转换元件;通过理论计算和有限元仿真,确定了封装半导体应变计的最佳应力区域以及传感器测量电路的设计方案。所研制的智能刀具结构紧凑、兼容性好、精度高、动态特性好,试验结果显示主切削力F_c方向的静态精度为1.799%、横向交叉干扰为2.610%,进给力F_f方向的静态精度为1.628%、横向交叉干扰为0.694%,智能刀具的固有频率为1 778.98 Hz,可以满足在机床主轴转速不超过26 685 r/min的高速切削过程中准确测量动态切削力的应用需求。     

面向智能制造的刀具全生命周期智能管控技术

智能制造是未来制造业的主攻方向,以航空航天、汽车领域为代表的高端制造装备关乎国防安全和国家经济命脉.复杂多样化的零部件加工对刀具管控提出了更高的要求.刀具作为切削过程中最活跃、状态变化最多的要素,其性能直接影响加工精度和生产效率.大数据时代的到来引领刀具管理模式的变革,制造商、供应商、应用企业对刀具全生命周期数据的需求与日俱增.通过分析刀具管控现状可知,设计制造精准性、寿命预测准确性、刀具管控科学性是亟待解决的核心问题.提出刀具全生命周期智能管控的内涵及关键技术,综述国内外学者在刀具设计制造智能优化、刀具切削过程状态监测和刀具多源数据管理共享方面的研究成果,最后结合刀具管控技术的应用情况对未来的研究方向进行展望.随着智能制造的不断深入,以人工智能、大数据、数字孪生、云计算等现代信息技术为依托的刀具全生命周期智能管控技术,必将推动刀具产业链转型升级.     

多传感器信息融合的加工过程状态监测研究

加工过程状态监测是实现加工状态智能监控的前提和基础。多传感器信息融合是集成多个传感器系统,采集表征加工状态的传感器信号,通过融合分析以预测或识别或诊断不同加工状态,提升被加工工件的表面质量、加工精度和加工效率。综合分析了多传感器信息融合的状态监测的原理及流程、应用多传感器信息融合的关键技术,综述了国内外研究学者应用多传感器信息融合对加工过程刀具状态(刀具磨损)、零件状态(表面粗糙度)、机床运行状态(故障状态)等目标状态进行监测的研究成果。最后归纳总结了目前多传感器信息融合应用在加工过程状态监测存在的问题,为加工过程数字化、网络化、智能化的研究工作提供坚实基础。     

刀具切削状态的电机电流监测新方法

本文从实时在线监测刀具切削状态的应用出发,研制了一种新型的电机电流拾取方法和传感装置,并分析了刀具在加工过程中切削力,电机电流与刀具切削状态的关系,同时,研究了利用电机电流信号进行刀具切削状态的监测原理,实验证明了其方法的可靠性和实用性。     

刀具失效状态监测研究综述

在机械加工中,机床刀具的失效状态分为两种:刀具磨损失效和刀具破损失效。刀具失效对加工精度、加工质量和加工效率有十分消极的影响。随着数控机床自动化程度的不断调高,特别是在高速切削加工中,对刀具磨损状态监测提出了更高的要求。刀具的破损存在典型的随机现象,目前学者多在算法上优化刀具破损预测模型,提高刀具破损的预测精度。国内外学者总结刀具失效的一般规律,研发出了多种刀具状态检测手段和方法。根据国内外刀具状态检测相关研究进展,对刀具失效检测相关问题进行评述,并对以后刀具失效检测的研究方向进行了展望。     

刀具设计与众不同

山特维克可乐满：Chdster Richt 标准切削刀具的细微改变或者重大改进后可以对切削加工结果产生巨大影响。某些零件特性需要使用非标刀具才能加工,或者获得更高效率的切削,可以通过多种途径使刀具专用于某项应用：特别设计的刀具、类似标准的刀具或刀具模块化选项。切断和切槽涉及许多不同类型的切削,往往不需要使用标准刀具。     

仿生刀具研究进展综述

伴随制造业的转型升级及产业革命的到来,零件结构越来越复杂,材料种类繁多,对刀具切削性能的需求日益呈现多元化趋势,刀具的设计与开发面临诸多挑战。学者们通过研究自然界的切削、减磨耐磨和增强增韧现象发现生物体的牙齿、爪趾、体表、器官等具有独特的外部形态及组织结构,通过模仿生物体的结构特征进行刀具的设计与开发已成为新的研究方向。分别从外部形态仿生刀具、表面形貌仿生刀具、内部组织仿生刀具对仿生刀具的最新研究进展进行梳理,讨论了三种刀具的设计制备方法和主要特点,对仿生刀具的切削机理进行分类与剖析,对仿生刀具所涉及的关键技术进行总结与展望,为仿生刀具研究提供基础材料。仿生刀具作为新兴的研究方向其基础理论尚不完善,需进行深入的理论研究,建立完整的理论体系。同时,仿生刀具涉及生物、材料、机械等多学科的交叉研究,需要开展不同领域间的协同合作。     

复合材料切削刀具数据库的设计与实现

复合材料切削加工数据库是实现复合材料高效、精密及智能加工重要支撑,本研究开发了一款基于B/S结构的复合材料切削刀具数据库系统,包括刀具和加工工艺的信息查询、混合推理和信息管理等功能。对复合材料切削刀具数据库进行信息与功能需求分析,完成了数据库系统的总体框架设计和功能模块开发,阐述了混合推理技术在数据库系统中实现刀具和加工工艺参数推荐的过程,为用户构建了一个高效、实用的复合材料切削刀具数据库系统。     

切削加工颤振智能监控技术

切削加工颤振智能监控技术是智能机床中不可或缺的一部分,是智能加工的一个重要发展方向。它对于提高零件的加工精度与效率,增加企业的运营绩效具有重要的意义。以传感器的选择、特征提取、颤振识别和颤振抑制为主线,系统的综述了切削加工过程中颤振智能监控的研究进展。分析颤振信号的选择和时域、频域、时频域以及特征自适应智能提取的特征提取方法;分析神经网络、支持向量机、隐马尔科夫模型、混合模型和在线智能进化模型在颤振识别中的应用;着重分析基于主轴转速调整的颤振智能控制方法。在此基础上,对切削加工颤振智能监控的研究难点进行了分析,并总结了目前存在的问题。最后,对切削加工颤振智能监控技术今后的发展趋势进行了展望。     

先进切削加工技术综述

从机床、刀具、工艺参数等方面综合介绍了几种先进切削加工技术 (包括高速切削、干切削、硬切削、精密切削和虚拟切削 )的主要研究内容及关键技术     

大型金属整体件加工精度提高的方法研究

航空与机床行业的大型复杂运动件普遍采用整体式结构,其装配与加工精度提高离不开金属切削加工技术的研究。将CAE技术与金属零件加工工艺相结合,针对大型金属整体件加工提出了一套改善金属零件加工精度的系统解决方案; 并采用测试技术验证该解决方案的可行性。切削加工工艺仿真及切削力测试对比结果表明,采用仿真技术进行工艺参数优化是可行的; 通过保持现有的切削材料速率、提高主轴转数,可以降低刀具的周向、进给方向的切削力近50℅。采用该技术可有效进行参数优化及并指导工艺改进。     

超声辅助切割橡胶试验研究

针对超声切割橡胶过程中切割表面质量的影响因素进行了试验研究,研究结果表明,进给速度和裁刀的几何角度是影响橡胶切割表面质量的主要因素,最佳进给速度是14.5mm/s;切割温度决定了切割质量,最佳切割温度为60℃-65℃;优化切割参数可以改善表面质量,总结了超声辅助切割橡胶的基本规律,研究结论对轮胎制造工艺的割胶操作工艺具...     

石材锯切机理与金刚石工具磨损机理的研究现状

对金刚石工具切割石材等硬脆材料时的锯切机理、锯切过程中金刚石工具的磨损机理以及锯切力的国内外研究现状及各种观点进行了综合评述。由于石材等硬脆材料锯切过程的复杂性 ,对锯切机理的认识迄今尚不统一 ,对金刚石工具磨损机理和锯切力的理论研究也亟待深入。     

An integrated manufacturing information system for mass sheet metal cutting

In order to reduce manufacturing cost and to improve the operational efficiency, some factories in the sheet-metal-related manufacturing industry centralize the production and management of sheet metal cutting. To support the centralized mass manufacturing paradigm, this paper presents an integrated manufacturing information system to achieve the high utilization of raw sheet material, lower the manufacturing cost, as well as to improve the operational efficiency and production management. The system architecture and some key technologies to implement this system are investigated, based on which, the whole information system is developed. This system integrates the functions of sheet metal part modeling and unfolding, nesting planning, automatic and interactive nesting, cutting process planning, NC-programming, off-line processing simulation and on-line monitoring. The system has been successfully utilized in industry, and an example of its application is described in the paper.     

高速切削刀具技术

作为先进制造技术,高速切削技术能大幅度地提高加工品质和加工效率,并能降低加工成本.高速切削技术是机械制造业发展的必然趋势.而高速切削刀具技术则是实现高速切削的关键技术之一,笔者主要从刀具材料、刀具结构和刀具动平衡方面来阐述和分析该技术.     

高速切削刀具的发展现状

对国内外高速切削刀具的发展现状进行了综合评述 ,重点介绍了高速切削刀具材料和高速切削刀具技术 (包括刀具动平衡技术、刀柄系统、刀具安全性、可转位面铣刀结构、刀具监测技术等 )的开发及应用     

煤矿铰接车辆线控转向技术综述

线控转向是提高煤矿铰接车辆在复杂环境灵活稳定运行的一项前沿基础技术,不仅能够提升铰接车辆转向性能,还是未来实现智慧矿山无轨辅助运输系统智能化、无人化的核心技术。针对铰接车辆线控转向技术,分析了线控转向系统的发展现状,阐述了线控转向系统应用于煤矿铰接车辆的优势,指出在应用过程中的痛点和难点;分别对线控转向系统的电液控制以及执行元件等在节能性和控制精确性等方面进行研究,归纳总结出适用于煤矿铰接车辆的电液泵控和电液阀控两大主流技术,分析对比了两种技术的原理和特点;聚焦铰接车辆线控转向的五大关键技术,提出了实现关键技术的路径;探讨了节能性、容错性、控制精度在未来的发展趋势。旨在通过对线控转向技术的研究,为煤矿铰接车辆转向性能的优化和实现自主行走提供科研思路,为更快地实现智能化无轨辅助运输打好扎实基础。     

智能轴承关键技术及发展趋势

智能轴承是具有自感知、自决策及自调控功能的轴承单元,是高端轴承发展的主要方向。首先,分析了智能轴承的特点,总结了智能轴承的国内外研究进展和发展动态,认为目前智能轴承技术尚处在初级阶段,自决策和自调控功能尚不成熟;其次,探讨了智能轴承关键技术,包括传感器技术、自供电/无线供电技术、信号无线传输技术、轴承状态智能评估及智能诊断技术以及轴承状态智能调控技术;最后,讨论了智能轴承系统化、监测信息多样化及智能化的发展趋势。