2017年, 第0卷, 第4期　
刊出日期：2019-12-16

  

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设计与研究
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  基于机器视觉的室内移动机器人导航偏转角的确定

  钟映春, 刘阿明, 谢仁亮

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 1-4,9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.001

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  室内移动机器人需要在结构化的环境中定位和导航。常用的方法是采用电子罗盘获得机器人的偏转角。但是电子罗盘极易受到磁干扰。为此，提出了采用图像识别技术来获取机器人的导航偏转角。首先，利用机器人上搭载的摄像装置获取原始图像，进而提取图像中特定颜色分量；然后，利用改进的霍夫变换算法检测机器人正向矢量；最后，获得正向矢量与北向矢量间的夹角数据值。实验结果表明，该文所提出的基于机器视觉的确定室内移动机器人导航偏转角的方式可以避免硬磁干扰，具有较高的精度，保证准确性、实时性。
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  螺母预紧力对滚珠丝杠副振动特性的影响

  丁胜鹏, 欧屹, 韩军, 冯虎田

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 5-9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.002

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  基于滚珠丝杠副可靠性试验台研究了滚珠丝杠副预紧力的变化与测得的振动信号的关系。首先，介绍了滚珠丝杠副可靠性试验台的预紧力加载装置；接着，对预紧力加载装置进行动力学建模，搭建振动信号测试平台，采集不同预紧力水平下的振动信号；最后，通过振动信号的频域分析和预紧力加载装置的动力学分析，发现预紧力的变化可以通过两个参数进行监测：振动信号峰值频率的偏移和峰值频率振动幅值的变化。实验结果和动力学分析的结论十分吻合：随着滚珠丝杠副预紧力的增大，峰值频率不断增大，峰值频率的振动幅值也不断增大。研究结论发现，可以通过监测振动信号峰值频率的偏移和峰值频率的振动幅值来监测预紧力的变化，这为检测滚珠丝杠副的健康水平提供了一种新的研究方法，这对于促进滚珠丝杠副进给驱动系统的发展具有重大意义。
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  基于反转法的超精密气体主轴回转精度测量不确定度研究

  陈衡, 胡秋, 许耀宇

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 10-13,17. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.003

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  为了评定超精密主轴回转精度准确度测量结果的分散性，在自主研发的气体静压主轴回转精度测试平台上进行了反转法测试，通过试验分析了影响测量结果的各不确定度因素及其相互影响关系，并提出了综合评估测量不确定度的完整流程。评定结果可作为仪器精度的现场评估、分析环境变化以及人员操作等对测量结果影响的依据，并为提高综合测量精度提供方向指导。
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  可控RRRPP型机构的可动性与轨迹图谱研究

  宋胜涛, 赵建文, 马瑶, 金航旭

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 14-17. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.004

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  文章以RRR型和PPR型二级杆组为基本杆组所组成的RRRPP构型为研究对象，首先，在选定原动件以及运动类型的前提下，分析了机构的可达工作空间以及奇异位形，得到了该机构的可动性边界条件；其次，在此基础上，研究了机构在不同可控因素下末端输出点的轨迹图谱；最后，研究了快速绘制机构的灵活工作空间的方法。研究结果为工程设计者在给定的工作轨迹设计机构时提供了有价值的参考。
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  一种时间最优关节柔顺的码垛机器人运动规划

  陈晓炬, 李辉, 吴献钢

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 18-21,25. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.005

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  针对码垛机器人传统时间最优规划中存在的关节脉动较大、轴间等待等问题，提出了一种基于时间最优关节柔顺的二次轨迹规划方法。以传统规划为预规划，若预规划存在轴间等待，则进行第二步规划：采用三次样条曲线，将预规划所得的S曲线改造成非对称S型曲线；同时，采用线性插值法，根据轴间等待时长实时调整相应关节的加加速度值，直到关节间等待不再发生，从而实现柔顺控制。经实验验证，在不损失工作效率的情况下，该方法可有效降低关节脉动。
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  耳轴式回转工作台热变形误差补偿研究

  赵继, 马强, 于天彪

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 22-25. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.006

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  针对五轴加工中心直驱回转工作台热变形导致加工误差的问题，以耳轴式回转工作台虚拟样机为对象进行热变形补偿研究。基于R型聚类分析与热误差敏感度理论对温度测点进行优化选取，在降低测点数的同时保留了温升与热变形的对应关系信息。借助MATLAB建立BP神经网络误差预测模型，通过采集工作台特定测点的温度预测台面中心点的热变形位移量，得到误差拟合曲线与补偿残差。优化网络结构，得到最佳的隐含层节点数，提高模型的预测精度。研究结果可为五轴加工中心热变形误差补偿与BP网络的优化设计提供参考。
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  滚动直线导轨副振动影响因素分析及试验研究

  疏亚雅, 周晶晶, 杜坤, 欧屹, 祖莉

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 26-29,33. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.007

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  为了研究滚动直线导轨副振动特性，以GGB45BA型号导轨作为研究对象，介绍滚动直线导轨副的振动产生机理。通过速度对比试验分析得出，振动脉冲频率和滚珠与反向器之间的理论碰撞频率一致，证明滚珠与返向器的撞击是引起振动的主要原因。由不同条件（速度、预紧力、润滑）下的导轨副振动测试试验结果得出：速度越高，振动越大；预紧力越大，振动越小；润滑剂对导轨副的减振效果显著，润滑剂粘度越高，振动性能越好。这说明在产品制造过程中，可通过适当增加预紧力和润滑油粘度的方式减小滚动直线导轨副的振动，从而提高导轨副使用性能。该文为提高直线导轨振动性能提供了理论和实验依据。
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  基于FAHP的桁架机器人可靠性研究

  陈威, 朱华炳, 王彪

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 30-33. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.008

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  机器人机械结构不具备故障报警机制，故当其发生故障时不利于及时排除，影响整机运行时的可靠性。针对这一问题，以桁架机器人作为研究对象，基于模糊层次分析法（Fuzzy Analytic Hieraichy Process，FAHP）对影响机器人可靠性的机械故障进行分析决策。建立目标评价指标体系，结合可靠性预计和改进的语言值转换标准降低主观偏好的影响，根据可靠性影响因素权重值确定机器人的薄弱部分并给出故障重要性排序。最后通过实例分析表明FAHP在确定机器人机械故障检修顺序中的优越性。
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  双螺母预紧滚珠丝杠副轴向静刚度与扭转变形关系研究

  黄金宝, 荣乾锋, 欧屹, 祖莉

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 34-37,42. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.009

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  为了研究扭转变形对滚珠丝杠副轴向静刚度影响，对双螺母预紧滚珠丝杠副的滚珠进行动力学分析，并考虑接触角的变化，建立滚珠丝杠副扭转变形数学模型。使用滚珠丝杠副摩擦力矩试验台、静刚度试验台对双螺母预紧滚珠丝杠副进行摩擦力矩、静刚度检测。结果表明：滚珠丝杠副刚性测量中对丝杠进行扭转补偿后，测量结果更加合理、准确；滚珠丝杠副刚性测量中，丝杠被测长度越长，丝杠产生的扭转变形越大，对滚珠丝杠副轴向静刚度测量结果影响越大。
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  串联机械臂关节铰间隙配合精度的设计方法

  张发军, 张烽, 杨晶晶, 杨先威, 李林子, 林辉

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 38-42. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.010

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  在串联关节型机械臂的研究中大多都忽略铰间隙的影响，为了得出铰间隙对平面关节式机械臂运动影响，以平面2R机械臂为研究对象，利用DH坐标变换法得出其运动学方程；利用二关节之间的配合关系来确定铰间隙；根据不同的间隙进行三维建模和运动仿真；对仿真结果从位移、速度、加速度三个方面进行对比和分析；利用末端位姿允许误差及MATLAB蒙特卡洛模拟设计铰间配合精度。从结果可以看出：间隙越大末端执行器的位姿精度越低，速度和加速度波动越大但总体波动时间较短，角加速度波动次数较多但波动幅度较小。间隙较小时结果反之。二关节之间不同的间隙组合对机械臂运动也有较大影响。利用末端允许误差及蒙塔卡洛模拟可设计出较优的铰关节处配合精度。
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  振动切削参数对纳米振动切削过程的影响

  朱瑛, 樊虎, 张银成

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 43-47. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.011

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  采用分子动力学的方法建立了金属钛的纳米振动切削模型，通过切削仿真研究了振动切削参数变化对整个振动切削过程的影响。研究发现：振动频率和振幅的增大会使接触率、切削力及切削温度的数值减小。切削速度增大会使接触率、切削力及切削温度升高，相比对切削力的改变，在切削速度小于100m/s的情况下对切削温度的影响效果更显著。刀具刃口半径的增大会使切削过程中已加工面的变质层厚度增加，表面粗糙度增大，切削力与切削温度的数值随刃口半径的增大而增加，当刃口半径跟切削厚度之比大于1时，背吃刀力及切削温度提升的速率更快。
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  基于支持向量回归机的精密数控平台热误差建模与补偿研究

  张恩忠, 齐月玲, 冀世军, 程亚平

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 48-51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.012

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  为了提高数控机床的加工精度，文章以精密四轴数控平台为研究对象，采用PT100、激光干涉仪等仪器对X、Z轴的温度、定位误差进行测量与分析，研究精密四轴数控平台定位误差与温度之间的变化规律。运用支持向量回归机建立X、Z轴的热误差模型，利用网格搜索法对支持向量回归机热误差模型进行参数寻优，确定惩罚参数c和核函数参数g的最优参数值。在热平衡状态下，根据BP神经网络、支持向量回归机热误差模型分别计算出X、Z轴定位误差的预测值与测量值对比曲线，对比曲线和数据分析表明支持向量回归机的预测精度较高，其X、Z轴拟合偏差带宽均不超过0.6μm。依据支持向量回归机热误差模型的预测数据进行补偿实验，数控平台X轴的定位误差降低了89.55%，Z轴定位误差降低了85.67%。实验结果证明支持向量回归机建模方法具有较高的预测精度、泛化能力、补偿精度和鲁棒性。
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  单颗刚玉磨粒切削齿轮钢温度场仿真研究

  杨理钧, 刘谦, 田欣利, 王龙, 吴志远

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 52-55. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.013

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  针对单颗磨粒试验法对于磨削温度的研究存在局限性，建立了单颗刚玉磨粒切削齿轮钢的ABAQUS仿真模型和磨粒-工件的热传导模型，利用数值模拟技术研究了单颗磨粒切削过程的温度场，分析了不同的磨粒特性和工艺参数下工件的最高温度的变化；仿真结果可知，切削过程工件的最高温度出现在第二温度区磨粒前刃与工件接触处，切削温度场最高温度随时间趋势呈现先增大后降低至稳定值的特点，切削深度与磨粒锥角对于切削最高温度均有正作用；而当切削速度小于50m/s时，最高温度随速度递增，切削温度对切削最高温度的作用以50m/s为临界，在切削大于50m/s时，切削最高温度出现下降的趋势。
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  主轴热误差的改进累积法建模研究

  袁江, 周成一, 庄丽阳, 邱自学, 高传耀

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 56-59. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.014

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  为提高机床的加工精度，针对主轴热误差建模，结合最小二乘原理和F分布检验提出了一种改进的累积新算法。对一台立式加工中心，采用激光位移传感器和分布的温度传感器同步测量主轴热变形及温度变化；对获取的建模数据，结合方差分析和F分布检验确定累积阶次K的最小值，在提高热误差建模精度的同时降低算法的复杂度；并进行累积算子求和，构建K（>N+1）阶累积方程组，再运用最小二乘原理得出K阶累积广义均值的正规方程组，最后通过矩阵求解实现回归建模及参数估计。最后，对机床变工况条件下主轴热误差进行了实验与建模预测。结果表明：改进累积法的建模精度高于普通累积法，同时保证了建模效率。
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  高频破碎器齿轮接触应力分析及齿廓修形

  刘文, 蔡家斌, 丁成波, 王兴旺

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 60-64. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.015

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  高频破碎器的激振力由斜齿轮上的偏心块产生，斜齿轮的失效会导致高频破碎器无法正常工作。利用Solidworks精确建立某型高频破碎器的斜齿轮三维模型，将其导入ADAMS中进行动力学分析，确定其接触参数，求解出齿轮的扭矩和啮合力，然后将得到的参数作为有限元分析的边界条件，在ANSYS workbench中进行齿面接触应力分析，发现斜齿轮啮合时出现了应力集中现象，最后对斜齿轮齿顶进行齿廓修形。结果表明，修形后的最大齿轮接触应力降低了30.4%，对高频破碎器齿轮设计具有指导意义。
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  大直径不锈钢棒料剥皮机切削力研究

  祁志旭, 成小乐, 屈银虎, 尹君

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 65-69. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.016

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  采用DEFORM-3D软件，对大直径不锈钢棒料剥皮机切削力进行仿真研究。通过以刀盘转速、进给量、工件直径为影响因素设计正交试验。通过对主切削力进行极差分析，得到了切削因素对主切削力的影响程度由大到小依次是：进给量、刀盘转速、工件直径；最优因素水平组合为：进给量0.8mm/r，转速500r/min，工件直径200mm。并据此最优因素水平组合计算出切削力为F_c=18238.99N，将其与经验值做对比分析，验证了仿真的有效性。最后由最优因素水平组合计算出切削功率为P_c=285.96kW。可为大直径不锈钢棒料剥皮机的设计提供重要的参考依据。
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  三自由度悬臂式3D打印机结构设计及优化

  陈海军, 殷鸣, 殷国富, 韩兴国

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 70-74. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.017

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  针对目前龙门式3D打印机打印平台固定且打印空间受限的问题，基于圆柱坐标系用ρ、θ和z三个参数对三维空间进行描述的原理，创新设计出一台具有旋转运动、水平移动和上下移动的三自由度悬臂式3D打印机。通过对底座上方机械的结构分析和受力分析，对旋转传动装置分析模型进行了简化处理。并使用有限元软件ANSYS Workbench对简化后的旋转传动装置进行了静力分析和模态分析。在静力分析和模态分析的基础上，按轻量化的设计要求，利用ANSYS的响应曲面优化工具，对减速器承载体的关键尺寸进行多目标优化。优化结果表明，响应面优化法能很好地完成多目标优化设计，实现了整机的轻量化。
控制与检测
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  伺服控制系统的复合模糊自适应PID控制

  余容, 孙浩然, 何朝明

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 75-77,81. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.018

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  以工程中的伺服控制系统为研究对象，提出一种嵌入比例因子的复合模糊自适应PID控制方法，即将比例因子模糊控制与模糊PID控制结合而成的复合模糊控制。首先通过MATLAB/Simulink系统工具对无干扰理想状况下的系统进行仿真与分析，然后进一步模拟真实环境下的系统运行状况，在某一时刻加入干扰信号，并将比例因子模糊控制嵌入模糊PID控制中优化算法，对控制系统不断加以改善与优化。试验结果表明，此方法比传统PID控制更具优势，能有效改善控制系统的响应时间、调节时间以及抗干扰能力，有效提高控制系统的动态性能和鲁棒性。
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  带有时延的多无人机编队同步控制的策略研究

  朱献文, 王端

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 78-81. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.019

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  针对带有时延性的多无人机编队同步控制问题，采用拉格朗日方程的控制思想建立无人机编队控制力矩补偿方程策略。首先，建立四旋翼无人机双PID控制系统结构。其次，采用超椭圆方程描述多无人机编队队形，同时根据位置误差与同步误差之间关系设计出的时延性控制力矩。最后，分析了时延性对无人机控制影响以及时延性控制策略对3架无人机编队的同步速度、俯仰角、偏航角性能影响，实验结果表明，时间延迟降低了无人机性能及稳定性；时延性控制策略有效的提升了编队的同步执行能力及稳定性。
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  基于UMAC的开放式五轴磨床数控软件研发

  杨欣雨, 赵锐, 马术文, 丁国富

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 82-84,88. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.020

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  为了实现国产五轴磨床数控系统的自主研发，通过对开放式数控系统硬件及软件结构体系的分析，提出基于UMAC运功控制器的五轴磨床数控系统的设计方案。针对数控系统对上位机的功能需求，采用模块化设计方法，进行上位机软件的功能模块设计。研究了上位机与UMAC的通信方式，及代码检验、PMAC运动程序自动生成、加工过程代码同步显示、伺服参数整定等关键技术，利用软件工程技术在.NET平台上开发出一套五轴磨床数控软件，该软件人机界面友好，操作简单，能根据用户角色权限进行系统用户管理、数控机床加工控制及数控系统参数调节等操作。
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  基于交叉耦合结构的轮廓控制器设计

  盛贤君, 许才, 张亚鹏

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 85-88. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.021

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  针对工业控制中常出现的双轴伺服系统轮廓控制问题，在分析典型曲线轨迹轮廓误差的基础上，设计了一种具有位置闭环反馈和轴间协调控制器的交叉耦合控制（CCC）结构。通过CCC结构进行轮廓误差估计，利用轮廓误差分配系数把估计值补偿到各伺服轴上以实现精确轮廓控制，并给出了基于轮廓误差传递函数的稳定性分析。在X-Y双轴平台上进行实验，结果表明：与传统非耦合情况相比，交叉耦合控制结构下的轮廓误差在平均值，最大值和均方根值减小了63.01%，56.28%和62.07%。
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  基于Boost正则表达式的数控系统译码模块设计

  王宏甲, 赵庆志, 刘慧

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 89-91,95. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.022

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  通过分析CNC程序的编制规则，针对数控系统运行过程中对译码模块准确、高效的设计要求，研究利用Boost正则库对数控系统的译码模块进行开发。此译码模块充分利用Boost正则库中匹配、查找、迭代等功能函数，在CNC程序代码的预处理、词法分析以及语法分析等方面，均采用正则表达式进行处理。实际运行结果表明，所开发的译码模块可准确、高效地工作。同时，基于正则表达式的编程易于理解，具有良好的可扩展性与可移植性。
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  应用VMD和多参数融合的齿轮箱故障诊断

  安邦, 潘宏侠, 张媛, 张玉学, 赵雄鹏

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 92-95. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.023

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  由于齿轮箱故障信号的非线性，以及各种噪声的影响导致故障特征难以确定，为了准确、高效地分析齿轮箱故障信号，提出了一种应用变分模态分解（VMD）和多参数融合的齿轮箱故障诊断方法。首先对齿轮箱故障信号进行变分模态分解，并与传统的经验模态分解（EMD）进行对比；同时提取各模态分量的能量百分比和信息熵作为特征值，并采用RBF神经网络进行故障诊断。实验结果表明变分模态分解能够有效避免模态混叠现象的发生，以VMD为基础的多参数融合方法能够准确、快速地实现齿轮箱的故障诊断。
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  基于模糊自适应PID的色母粒生产线温控系统研究

  梁晨晨, 冯显英, 吕强, 郑剑

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 96-98,102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.024

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  温度在色母粒的生产过程中是一个至关重要的参数，影响其物理的和几何的属性，针对色母粒生产过程中温度控制精度不高以及具有非线性、滞后、大惯性特点的问题，在传统PID控制算法的基础上提出一种模糊自适应PID控温算法。通过Simulink仿真，结果表明该方法缩短了系统的响应时间，降低了超调量，提高了自适应能力。实际的生产试验应用也表明：基于该控制算法在线调整PID的参数，可以快速响应温度变化。开发的基于PLC的模糊PID控温系统可行、可靠，提高了产品的质量，达到了预期目标。
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  基于云模型与证据理论的故障诊断方法

  李少波, 陈永前

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 99-102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.025

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  针对单一传感器无法对复杂设备进行故障诊断和证据理论难以合理获取BPA的问题，提出了一种基于云模型与证据理论的多传感器数据融合故障诊断方法；首先求取每个故障模型下各个特征参数的云模型参数，建立故障诊断云模型知识库；然后结合云模型知识库，求取各个测量参数的隶属度值，并转换为各个诊断证据体；最后通过证据理论组合规则将各个证据进行融合，在融合决策条件下求出诊断结果。实验结果表明，该方法能合理并有效地对复杂设备进行故障诊断。
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  一种跨平台多通道人机交互控制系统设计

  樊嘉欣, 丑武胜, 汪名飞

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 103-106,110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.026

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  针对一种核环境移动机器人控制的特殊需求，在分析了ROS系统架构后，提出了ROS机器人应用程序的基本架构，基于此架构设计了基于Linux和Windows系统跨平台多通道遥操作交互控制系统。实现了对机器人作业机械臂带力反馈的主从控制，对移动底盘的自主控制、手动控制、语音控制。详细说明了交互系统的设计实现过程。通过对客户端系统机器人交互模型的正确性和服务器端系统正确性进行了仿真验证，最后通过综合实验证明整个交互系统的正确性和友好性，结果表明操作者可通过本地渲染的虚拟场景和远端机器人反馈的多路视频信息和机器人本体的状态信息对机器人工作状态做出正确判断和新的规划，很好地完成作业任务。
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  基于VMD与分层极限学习机的滚动轴承故障诊断方法研究

  秦波, 孙国栋, 王建国

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 107-110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.027

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  针对滚动轴承信号的不规则特性，致使信号故障特征难提取及难以辨识的问题，为实现滚动轴承故障的智能诊断，提出基于VMD排列熵与分层极限学习机的滚动轴承故障诊断方法。首先将测得振动信号进行变分模态分解（Variational Mode Decomposition，VMD），利用排列熵进一步提取各模态特征组成高维特征向量集；其次利用自动编码器（Automatic Encoder，AE）对极限学习机的隐含层进行分层，且使隐含层节点的输入权值和阈值满足正交条件；最后将构建的特征向量作为H-ELM算法的输入，通过训练建立H-ELM滚动轴承故障分类模型。实验结果表明：H-ELM滚动轴承故障分类模型比SVM、ELM故障分类模型具有更高的精度、更强的稳定性。
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  基于STM32控制的大功率直流电机调速系统

  吴攀, 周凤星

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 111-113. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.028

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  针对直流电机调速系统大功率高精度的控制需求，设计了一种基于STM32单片机和H桥的新型控制系统。该系统使用光电编码器作为速度检测传感器，利用光电隔离器设计了一种大功率直流电机驱动控制电路，直流电机利用PWM脉宽调制以及PID算法实现对直流电机速度，启停，转向准确控制。上位机采用LabVIEW编写，实时监控直流电机运行状态。描述了硬件的设计方案。通过实验结果表明，该直流调速系统具有调速精准，低功耗，大功率的优良工作特性。
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  改进K均值模拟退火聚类算法的滚动轴承故障诊断

  姚立国, 黄海松

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 114-117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.029

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  为解决传统聚类分析方法K均值易求得最优局部解而非最优全局解的问题，引入一种新的中心点交换机制，提出将K均值与模拟退火法相结合的改进K均值模拟退火算法。该算法既继承了K均值可调整聚类中心的特点，又利用模拟退火法跳出最优局部解，能为故障诊断提供一种新思路。论文采用gr120数据首先验证了该算法的可靠性。然后基于该算法构建了滚动轴承振动故障诊断模型，接着采用美国凯斯西储大学轴承数据中心滚动轴承数据对算法及模型进行了应用验证，验证结果表明该方法能够诊断出滚动轴承的典型故障。
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  基于FPGA的数控系统直线插补模块化设计

  沈孟锋, 羊荣金, 蒋水秀, 何俊, 胡冬生

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 118-121. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.030

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  文章针对软插补器速度慢、计算复杂、精度不高等缺陷提出了采用可配置电子齿轮箱的硬件插补方案，建立了直线插补的算法模型。采用VHDL硬件描述语言设计了直线插补电子齿轮箱模块，搭建了运动控制多轴联动插补实验平台，伺服电机编码器反馈的实测数据为：在终点坐标为（5000，5000）的直线插补路径上，伺服电机实际运行最大偏差为1.4个脉冲当量，约为总行程的0.02%；在终点坐标为（3000，4000）的直线插补路径上，伺服电机实际运行最大偏差为4.2个脉冲当量，约为总行程的0.035%，实际偏差由伺服电机机械特性及传动刚性产生。由此表明：采用本插补方案的数控系统响应时间短、运行速度快、可靠性高，且不存在偏差累积误差，插补精确度高。
工艺与装备
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  不锈钢细小深盲孔自动加工关键技术的研究

  李思平, 杨崇倡

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 122-124,129. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.031

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  不锈钢喷丝板有大量的加工孔道，其孔道具有高精度、微小尺寸、大长径比、盲孔的特征。针对以上特点，为实现其加工的自动化，对不锈钢细小深盲孔的关键技术进行了研究，设计了一种全自动喷丝板底孔加工机床。优化传统工加工艺，增加了数控机床对刀仪，同时采用数控暂停的方法，保障了加工深度的一致性；选用空心主轴和压缩空气，实现了细小深盲孔的在线清屑；使用数字显微镜机器视觉系统对刀具进行在线观测，有效的减少了刀具崩刃情况的发生，提高了孔道加工的效率。实践证明，该工艺突破了不锈钢喷丝板细小深盲孔自动加工的瓶颈，加工精度良好，可用于产业化生产。
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  新型超高强钛合金TB17铣削加工表面完整性试验研究

  杜舜尧, 陈明和, 朱知寿, 王新南

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 125-129. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.032

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  采用硬质合金刀具对TB17钛合金进行铣削加工试验，研究了刀具前角、后角和螺旋角对钛合金加工表面完整性的影响。结果表明：在试验参数范围内，TB17钛合金铣削加工表面均呈现为残余压应力；前角增大，表面粗糙度和表面显微硬度增加，表面残余压应力先减小后增加；表面粗糙度和表面残余压应力均随着后角的增大而减小；螺旋角增大，表面粗糙度和表面残余压应力均呈现出先减小后增加的趋势；TB17钛合金铣削加工表面形貌由均匀间隔突起的棱脊与深浅不一的沟槽组成，刀具几何参数和刀具磨损状态会对加工表面形貌产生显著的影响。
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  表面织构改性型硬质合金切槽车刀性能分析

  王仁伟, 何玲, 邵芳

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 130-132,136. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.033

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  为研究表面织构改性对刀具性能及切削加工性能的影响，应用摩擦学理论设计三种典型微织结构形式的切槽车刀前刀面。以硬质合金切槽车刀车削加工钛合金TC4航天材料为例，运用数值分析方法建立了加工模型，分析织构形式对切槽车刀环槽车削加工过程中刀具性能和切削加工性能的影响。分析结果表明，表面织构改性能有效降低刀具切削温度，减小刀具前刀面磨损速率，降低切削力及功率，从而改善刀具性能及切削加工性能。以groove形式织构效果最为优良，该研究为切槽车刀的设计提供了新的思路。
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  立方体工件六个表面全自动切削机床的设计

  何玮, 李万祥

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 133-136. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.034

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  现有立方体保温绝热材料应用广泛，而对其切削处理需分别采用三台机床独立加工，分三道工序对上下、左右和前后六个表面进行，过程繁琐、效率低下、人工参与较多且安全得不到保证。针对上述问题，进行综合设计和改进，经过优化设计的全自动切削机床，采用流水线工序全面实现工件的夹持、运送和翻转的全自动控制。重点设计了翻转装置和夹持装置，同时用ANSYS Workbench对关键零部件夹持板和轴进行有限元分析，结果表明其强度和应变均满足设计要求。该组合切削机床用于立方体工件六个表面全自动加工，工作范围大、生产效率高、环境污染小、有效确保整个加工过程的安全性。
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  西门子840Dsl控制电主轴星角转换的技术应用

  邵毅, 马国艳

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 137-138,143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.035

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  针对西门子840Dsl数控系统控制电主轴星角切换控制方式，以往均是利用编写PLC程序以及加工编程时采用不同的M代码来进行主轴的星角切换，文章通过对西门子840Dsl数控系统BICO SINAMICS驱动连接技术的研究，通过驱动反馈的实际主轴转速只读信号r关联控制单元参数p实现了主轴星角自动切换，经实际应用验证该方式性能稳定，接线简单，操作方便能够满足应用要求。
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  Gcr15单/二次高速切削的切削性能比较

  闵磊, 黄健萌, 林有希, 张航

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 139-143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.036

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  为了比较单次和二次切削加工的切削性能，在不预设分离层的前提下，文章采用ABAQUS/Explicit6.14分别建立了GCr15单次和二次高速切削热力耦合有限元模型。对比单次/二次切削过程中的切削力、切削温度、以及已加工表面质量，发现二次切削的第二步切削力、刀具最高温度以及温度域均小于第一步，二次切削工件已加工表面质量略好于单次切削。并将模拟所得切屑形态与文献中实验所得切屑形态进行对比，验证了模拟的准确性。模拟结论对指导实际切削中在给定目标切深下，合理安排走刀次数，以得到最优切削结果具有重要意义。
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  型腔拐角铣削加工参数优化与研究

  阮晓光, 赵成, 蔡安江, 张健

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 144-147. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.037

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  在铣削模具型腔拐角时，拐角处铣削力突变是影响加工质量的重要原因。通过分析刀刃切削轨迹，提出了一种基于单刃等面积切削模型的铣削力参数优化方法。首先根据实际工况下刀刃轨迹路线，计算和分析了拐角处接触角瞬时变化情况，得到单刃等切削面积参数数学模型；然后运用有限元分析软件DEFORM对工件进行动态加工模拟，仿真结果表明：切削力能随着铣削路径实时变化，较传统参数方法该模型设置能够有效的降低拐角处50.20%与36.52%的切削力。并且在VERICUT中进行验证，结果显示优化模型使拐角更加光滑，达到了平稳过渡，为型腔拐角铣削加工工艺参数优化及仿真分析等方面的研究提供了理论依据。
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  铸铁曲轴圆角强化工艺的拓展与验证

  朱正德, 李伟

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 148-152. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.038

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  感应淬火作为一种表面强化工艺虽很成熟，但迄今在小排量发动机铸铁曲轴圆角强化处理中仍然是空白。近年来已有国内企业成功地将这一工艺替代机械滚压，用于曲轴圆角强化工序。文章介绍了为此所执行的一系列有针对性的工艺措施，从而确保了运行的正常和产品的稳定。为了验证这项新技术的实际可行性，文章还着重介绍了通过对零件表面的硬化层性状的检测，及藉助残余应力分析予以评价。
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  基于LabWindows/CVI和PLC自由口编程的串口实时通信系统研究

  王淑贞, 高晓辉, 王玉婷

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 153-156. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.039

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  采用PLC自由口编程方法来实现与工控机客户端软件的实时通信，至今没有被广泛研究和开发，在工程上应用案例很少。文章讨论了西门子S7系列PLC与虚拟仪器开发软件LabWindows/CVI的通信原理和通信方式的基础上，创新性地采用PLC自由口编程方法，自定义上下位机通信协议，通过串口实现上下位机的实时通信。该通信实现方案硬件需求小，经济实用，简单灵活，适用于控制节点较少以及对通信速率要求不高的场合。
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  基于XKC数控车床的高压冷却系统的设计

  马朝阳, 文怀兴, 胡传波

  组合机床与自动化加工技术. 2017, 0(4): 157-160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.04.040

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  文章主要以XKC数控车床为研究对象，设计了一种新型高压冷却系统，包括系统的组成、工作原理及其关键部件的设计计算。利用计算机辅助设计建立三维模型，根据装配要求制造出样机并进行了车削实验。实验结果表明该系统与常规冷却方式相比，其优点在于高压冷却系统可将切削液精准地喷射到热影响区，使其最大限度的带走切削区域的热量，从而达到快速冷却的目的。高压冷却系统还具有独特的断屑能力，使得切屑由带状断裂为小段，避免了零件加工的缠屑现象，从而提高了零件的表面质量和生产效率，因此具有广阔的应用开发前景。