组合机床与自动化加工技术

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丁伟明

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 1-2. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.001

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2020年新春伊始，武汉爆发新冠肺炎，并快速传播，给全国各行各业带来困扰的同时，也是对全国各行各业的一次大考，文章站在中国机床工具工业前沿，以制造业为视角，对此次疫情给中国机床制造业未来带来的影响进行了全面细致的思考，同时提出了加速机床自动化、智能化、创建核心机床品牌等发展方向，并强调了只有企业有真正的实力，才能在市场中立于不败之地。发表此文以飨读者。

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基于VMD与正交局部保持投影的齿轮故障诊断

魏永合, 马步芳, 刘炜, 李宏林

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 3-6,12. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.002

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为了提高齿轮非平稳、非线性振动信号故障特征的可辨识性提出一种变分模态分解方法与正交局部保持投影的齿轮故障状态识别模型。该模型首先利用 VMD对齿轮故障振动信号分解，接着对含有敏感信息的本征模态函数进行特征初步提取并构造高维观测样本，再用流形学习 OLPP算法对高维观测样本特征进行压缩和二次提取，最后选用随机森林与概率神经网络算法实现模式识别。结果表明：该模型可以有效的抑制噪声对数据内在本质结构的破坏，提高了故障诊断的准确率且具有很好的泛化学习能力。

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RV减速器摆线针轮齿廓修形回差影响分析

王君, 程群超, 周红军, 张慧敏, 陈智龙

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 7-12. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.003

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针对RV减速器回差精度问题，建立了摆线针轮齿廓修形的回差精度数值分析模型，采用几何法求解各种常见修形方式产生的几何回差，同时考虑摆线针轮传动中的弹性回差，推导出摆线轮齿廓修形的回差影响公式，并讨论了同一摆线轮齿廓修形方式下不同的修形参数与同一修形参数下不同的修形方式对回差的影响，得出在同一修形量的条件下，等距加移距的组合修形方式的回差影响最小，移距修形的回差影响最大。对RV-40E型减速器样机进行试验验证，与传统回差公式相比较，文章推导的回差公式精度提高6%左右。

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激光焦点磁力驱动平台的波动特性分析

徐仲, 张琪, 孙凤, 杨文华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 13-15,21. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.004

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针对现有驱动平台在传统PID参数控制下Y方向平动实验中出现的波动情况进行分析，猜测波动的原因是由于平台结构分布不均匀造成的。针对波动情况，建立在环形永磁铁和柱形永磁铁结构分布不均匀情况下驱动平台的数学模型。并对结构不均匀情况下数学模型进行Y方向的仿真分析。仿真结果表明，分布不均匀情况下的数学模型在仿真过程中会出现波动。仿真结果与猜测结果相同。实验过程中的波形情况是由于驱动平台的结构分布不均匀造成的。

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考虑内外啮合相位差的行星轮系动态特性分析

郑朋, 刘帅, 李宽, 于印鑫

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 16-21. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.005

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对1.5MW级风电齿轮箱行星轮系统采用集中参数法建立行星轮系扭转动力学模型，运用Runge-Kutta法对所建立的扭转动力学模型进行求解，分别讨论了时变啮合刚度和相位差对行星轮系固有特性和稳态响应特性的影响。研究结果表明：时变啮合刚度导致系统各阶固有频率随时间周期性波动，而啮合相位差导致第1阶固有频率波动范围增大，其余4阶固有频率波动范围变小，且各阶固有频率间的变化步调存在相位差；是否考虑相位差对第3、4阶振型影响较为明显；对不同时刻的第3、4阶振型影响较大；考虑相位差时保持架、行星轮、太阳轮扭振角速度幅值均降低。

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基于CEEMDAN-IGWO-SVM的轴承故障诊断研究

黄海松, 范青松, 魏建安, 黄东

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 22-25,31. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.006

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为了提高支持向量机（SVM）在轴承故障诊断时的准确率和识别效率，提出了一种基于具有自适应白噪声的完整集成经验模态分解方法（CEEMDAN）、改进灰狼优化算法（IGWO）和支持向量机（SVM）相结合的故障诊断方法。首先用CEEMDAN与Shannon熵对振动信号消噪、分解，获得典型故障的敏感信号；其次，将粒子群算法（PSO）惯性权重w与粒子“飞行”速度v引入灰狼优化算法（GWO），得到IGWO，通过IGWO算法优化SVM得到诊断模型的最优参数，增强SVM的学习能力和泛化能力；最后，利用美国西储大学的轴承试验数据验证优化模型的有效性。结果表明，IGWO算法优化SVM的模型可以准确、高效地对轴承进行故障诊断；与GA、PSO、和GWO算法优化的SVM模型相比，该方法的故障诊断准确率和识别效率更高。

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数控5轴龙门机床的虚拟加工系统开发

王庆, 落海伟, 陈宁, 张泽, 赵红杰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 26-31. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.007

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针对新研制的龙门移动式数控5轴车铣复合机床XKA2780结构复杂，已有成熟虚拟加工系统灵活性差，必须要系统厂家深度开发方能实现的问题，文章提出了一种灵活可控的虚拟加工方法，首先基于大型工程软件开发平台ACIS/HOOPS，采用组件结构树的建模方法，建立了机床各组件之间的运动学关系并开发了相应的运动控制模型；其次通过扫描包络技术研究了刀具扫描包络体生成算法；然后以刀具轨迹为引导，将生成的刀具扫描包络体与工件进行布尔运算，实现了仿真环境中工件的虚拟切削；最后，通过对典型航天零部件的加工代码仿真和现场机床切削试验，验证系统的可靠性。实践结果表明，该系统可以对加工代码进行有效验证，且运动控制可兼容各种构型数控机床。

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基于混合时间序列卷积神经网络的轴承故障诊断

何强, 唐向红, 陆见光

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 32-36,40. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.008

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在传统滚动轴承故障诊断中，绝大多数方法采用了从振动信号提取特征的诊断模式，但是这种模式必然会使原始信号降维进而导致故障信息的丢失。卷积神经网络（CNN）通过权重共享和稀疏连接直接对原始信号进行操作，实现自适应特征提取，最大化保留故障信息。受CNN原理启发，开发出了一种基于工业振动信号特征的新型诊断框架，称之为混合时间序列CNN（HTS-CNN）。首先，利用估计总体比例的方法自适应确定模型训练样本数目；其次，通过对时间序列片段进行随机组合的方式，使模型能够提取非相邻信号特征；最后，利用Softmax激活函数在模型输出端执行多分类任务。通过对凯斯西储大学及CUT-2平台轴承数据进行分析，实验结果表明：该方法能够准确、有效的对滚动轴承故障进行分类。

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基于改进人工蜂群算法的冗余机器臂逆解研究

李娜托

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 37-40. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.009

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针对具有移动关节的7自由度机械臂逆运动学求解困难的问题，提出了一种基于改进人工蜂群算法的逆运动学求解方法。首先根据冗余机械臂的物理结构简化出几何模型，利用D-H法建立运动学模型，由坐标系变换得到正运动学的解。由于该冗余机械臂不满足Pieper准则，难以用传统方法求得封闭解；因此采用改进人工蜂群智能算法，利用位置误差与姿态误差的标准差作为目标函数，求取逆运动学的最优解，并利用Matlab编程进行仿真验证，仿真结果表明该方法准确有效，为具有移动关节的冗余机械臂逆运动学的求解提供了一种新的途径。

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基于信息融合的滚动轴承寿命状态识别研究

蒙志强, 董绍江, 潘雪娇, 赵兴新, 孙世政, 吴文亮, 饶志荣

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 41-44. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.010

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针对滚动轴承寿命状态识别过程中，单一传感器蕴含的信息不能全面反映寿命状态的问题，文章提出了一种基于信息融合的滚动轴承寿命状态识别方法。该方法首先采用多路卷积层提取不同传感器的数据特征信息，克服单一信息源的局限性；然后采用多层卷积、池化交替级联的方式，实现多源信息的特征值深度融合，最后采用全连接和多分类函数，实现动轴承的寿命状态识别。通过不同方法的对比实验，结果表明了所提方法能够提高滚动轴承寿命状态识别率，具有较好的可行性。

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基于深度学习的电机轴承故障诊断研究

许爱华, 杜洋, 袁涛

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 45-48,54. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.011

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针对目前已有的电机轴承故障诊断算法对于人工干预和专家经验的依赖，以及故障诊断工作的复杂度逐渐的提高。文章提出了基于深度学习中卷积神经网络的故障诊断算法，使用原始振动数据作为网络模型的输入对其进行训练以发挥其强大的自学习能力。根据振动数据的特点和实验对比选择模型的结构和参数，进而通过深层次网络结构的卷积操作以实现对原始振动数据的特征提取，最终在输出端利用Softmax分类器输出分类结果。通过实验验证表明，该方法对于轴承故障分类准确率能够达到99.8%，对比其他方法具有很好的分类效果。

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壳体曲面的机械臂喷涂路径规划方法研究

程昶运, 熊瑞平, 王波, 舒生豪, 邓银

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 49-54. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.012

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机械臂喷涂轨迹依靠示教模式与离线编程系统生成，人工示教需要多次实验调整，费时费力，传统的路径规划方法较难捕捉复杂的壳体外表面的特征，喷涂路径仍然依赖于操作者经验，所以应用一种新型机械臂喷涂轨迹规划方法来实现壳体外表面的喷涂，应用改造K_means聚类算法将曲面分成数个较为简单的子片，以涂层均匀性为目标确定子片喷涂轨迹与喷枪模型参数，将子片之间的连接顺序定义为旅行商（Traveling Salesman Problem，TSP）问题，应用蚁群系统对子片喷涂顺序进行搜索，实验结果表明该方法能够生成所有子片的完整的喷涂路径，并且在喷涂时间上具有明显优势。

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基于混合特征LLE融合与SVM的质量异常模式识别

梁晓莹, 田光杰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 55-59,64. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.013

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针对生产过程中存在的异常模式识别的问题，提出基于LLE融合与支持向量机的质量异常模式识别方法。首先从动态数据流中提取其原始特征、统计特征、几何特征并将其进行混合，形成动态数据流的混合特征，然后利用LLE算法对混合特征进行降维，将降维后的特征集作为MSVM分类器的输入进行训练，同时采用粒子群算法对MSVM分类器进行参数寻优。最后用训练好的模型对动态数据流进行异常模式的识别。并将所提方法与单一类型特征方法、混合特征方法的识别模型进行比较，仿真结果和应用实例表明，所提方法的识别精度较高，可用于生产过程的质量异常模式识别中。

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基于改进蚁群算法的Zigbee网络路由优化研究

董绍江, 杨舒婷, 刘伟, 蒙志强

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 60-64. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.014

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针对Zigbee技术构建的无线传感器网络（WSN）在数据传输过程中，经典的ZBR混合路由算法存在网络整体能耗不均、数据传输时延大的缺点，提出一种基于节点剩余能量管理的ACO-ZBR改进路由算法。引入能量因子，设置传感器节点剩余能量阈值，对蚁群算法进行改进，进一步优化蚂蚁下一跳节点选择概率；加入角度因子和距离因子规划蚂蚁运动方向，缩短了网络中节点传输路径。仿真结果表明，这种改进算法在降低节点能耗延长节点续航能力和缩短数据传输时延方面有优势，在一定程度上改良了网络质量且延长了网络寿命。

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基于AFCM-SVM的滚动轴承退化状态评估与剩余寿命预测

吕明珠, 苏晓明, 刘世勋, 陈长征

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 65-69. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.015

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针对支持向量机模型状态数需要人为设定的不足，提出了一种基于自适应模糊C均值-支持向量机（AFCM-SVM）的滚动轴承退化状态评估与剩余寿命预测方法。该算法采用相对特征建立敏感特征数据集，利用聚类评价指标构造自适应函数，实现了模型聚类结果的自动更新，获得了轴承运行过程中的最佳状态数；基于AFCM-SVM模型与各个运行状态的一一对应关系，确定轴承在不同退化状态下的时间间隔，实现轴承的健康等级评估与寿命预测。根据美国NSFI/UCR智能维护中心提供的滚动轴承全寿命数据对所提算法进行了验证。结果表明，不受轴承个体差异的影响，AFCM-SVM能有效实现自动聚类，识别结果符合轴承退化演变规律；与分层狄利克雷（HDP）和K-means算法相比，AFCM-SVM具有更快的运算速度和更准确的辨识能力。

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基于SSD和MPE的滚动轴承故障诊断方法

唐贵基, 姜乐, 王晓龙

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 70-73. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.016

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为了解决滚动轴承故障特征难以提取的问题，提出了一种奇异谱分解（SSD）和多尺度排列熵（MPE）的故障特征提取方法，结合K近邻（KNN）算法识别滚动轴承故障类型。首先对滚动轴承振动信号用SSD进行分解，得到3个奇异谱分量（SSC），根据峭度最大原则选择主分析分量；然后用MPE计算主分析分量的熵值，实现滚动轴承的故障特征进行提取；最后将熵值作为特征向量输入KNN分类器中，完成滚动轴承的状态识别。将该方法应用于实验数据分析，并与VMD和MPE相结合的故障诊断方法做比较，结果证明，该方法能够有效地提取故障特征，实现故障诊断。

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基于机器视觉和深度神经网络的零件装配检测

魏中雨, 黄海松, 姚立国

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 74-77,82. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.017

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针对工业生产中存在着大量的零件识别定位以及装配检测等，传统人工检测效率低、劳动强度大、识别不准确。文章提出了一种基于深度神经网络的零件装配检测方法。首先该方法对零件图像和装配图像进行采集，选择Mask-RCNN网络进行训练，对装配零件进行分类以及定位，通过已识别的零件类型判定装配件是否存在漏装；然后将分割后的零件图像进行二值化处理，利用Canny算子提取零件图像轮廓；最后利用图像的Hu矩特征与正确的零件图像轮廓进行对比，判断装配是否正确。通过实验验证可得，该方法在零件装配中的漏装和换装检测中效果较好，并表现出较高的鲁棒性。

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基于HPSO算法的CNC在线检测路径规划

陈康政, 刘丽冰, 杨泽青, 桑宏强, 张艳蕊

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 78-82. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.018

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CNC在线检测路径规划直接关系到在线检测效率，为生成最短的无干涉检测路径，文章提出一种基于混合粒子群算法（HPSO）的在线检测路径规划方法。采用先避障后优化的规划策略，规划出无干涉的初始检测路径，基于旅行商问题建立优化模型，使用HPSO算法优化测点间检测顺序及特征间检测顺序。针对典型工件进行在线检测路径规划及检测实验，相比于基本粒子群算法的优化结果和人工规划结果，该方法在保证测头安全的前提下，有效缩短检测路径长度，提高了检测效率。

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薄壁变形机匣件限位检测机理分析与预测

王明海, 王江, 郑耀辉, 赵明, 刘娜

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 83-86. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.019

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为了研究带有一定公差的薄壁机匣件二次装夹变形规律，以约束表面和相关表面为研究对象，建立了机匣件约束表面与相关表面变形关系的数学分析模型。使用有限元法模拟变形机匣件的限位装夹过程，将模拟产生的数据作为BP神经网络的训练样本，借助神经网络的非线性映射能力建立了装夹变形的预测模型。通过对某航空材料7075机匣件作试验分析，验证了所构建的三维有限元模型与神经网络预测模型较为合理，能够为机匣件的加工制造提供反馈，为机匣件的装配分析提供良好的校验。

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6自由度液压机器人的自抗扰控制

许海强, 唐海平, 赵鹏兵

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 87-90. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.020

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为提高6自由度液压机器人电液驱动系统的控制性能，针对电液位置伺服系统的非线性和不确定性，建立了6自由度液压机器人后臂电液位置伺服系统的数学模型，提出了3阶自抗扰控制方案，通过对系统内扰和外扰进行估计和补偿，实现对位置的控制。仿真结果表明，所设计的自抗扰控制器不仅能满足系统对快速性和准确性的要求，而且还能有效抑制负载突变或未知扰动对系统性能的影响，与传统PID控制相比，其具有更强地鲁棒性和抗扰动能力，能满足6自由度液压机器人控制系统动态性能的基本要求。

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基于Faster R-CNN的刨花板表面缺陷检测研究

彭煜, 肖书浩, 阮金华, 汤勃

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 91-94. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.021

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为了克服刨花板表面缺陷人工目视检测的局限性，实现对多种缺陷准确、实时检测，提出一种基于Faster R-CNN的检测方法。运用从工厂生产现场获取的各种表面缺陷图，制作成一个包含3566张刨花板表面缺陷图像数据集，其中主要包括胶块、水印、砂痕、杂物、粗刨花5种缺陷类型。通过用该数据集对Faster R-CNN在ZF、VGG16和ResNet101不同特征提取网络下的不同锚点（Anchor）设置模型分别进行训练、验证和测试，并对比了不同参数对检测精度的影响。结果显示，该方法能有效检测刨花板表面缺陷，且模型在ResNet101作为特征提取网络时准确率最高。在对训练好的Faster R-CNN模型的鲁棒性进行评估和验证中，模型对122张新图像的5种缺陷类型进行检测，测试的5种缺陷类型识别率分别为92.31%、91.84%、90.57%、96.88%和95.24%，平均检测率为93.37%，测试结果表明该方法能为基于机器视觉刨花板表面缺陷检测系统提供良好支撑。

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发动机曲轴摩擦转矩监控系统优化

刘雨薇, 叶福浩, 陈浩

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 95-98,102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.022

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针对人工判定发动机曲轴摩擦转矩存在可信度低的问题，文章设计了曲轴摩擦转矩的监控系统，包括设备与发动机配合的夹持适配机构、监测硬件和程序。通过对曲轴摩擦转矩进行分段监测，同时基于6 Sigma原则来设定和优化摩擦转矩监控阈值，实现对摩擦转矩的准确监测，摩擦转矩真实反映摩擦副的配合状态。通过异物试验验证优化后的摩擦转矩检测系统对异常发动机筛选的合理性和有效性。试验表明，夹持适配机构使摩擦转矩监控系统工作稳定，监测程序分为2个阶段设置，且基于6 Sigma原则来优化摩擦监控阈值能够很好满足使用要求。

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基于模糊PID控制的步进驱动系统研究

陈龙, 吴斌方, 张耀, 冯晨伟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 99-102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.023

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为了提高鞋套包装机的运动精度控制要求，针对鞋套穿孔定位这一具体动作，对其中的步进驱动系统进行了研究，提出了模糊PID复合控制方法。首先建立了步进驱动系统的数学模型，然后设计了模糊PID参数自整定控制器，并利用MATLAB进行仿真研究，最后以鞋套包装机样机为实验平台，验证模糊PID参数自整定算法应用于步进驱动系统中的实际效果。实验结果表明，模糊PID参数自整定控制方法应用于步进驱动系统获得了较好的控制效果，提高了系统的精确性和稳定性，可以满足实际的控制需求。

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模糊非线性积分滑模张力控制系统的研究

陈星旭, 胡明, 马维东

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 103-105,110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.024

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张力控制是诸多行业中卷绕系统的关键技术，直接影响着产品的质量。针对卷绕张力系统耦合性强，干扰因素较多等问题，提出了一种鲁棒性强的模糊非线性积分滑模控制方法。以伺服电机为张力执行机构对卷绕张力系统进行数学建模。提出双闭环控制方案并设计了模糊非线性积分滑模张力控制器和具有过渡过程的转矩PID控制器。在MATLAB/Simulink环境中建立了张力控制系统模型并进行了仿真验证。仿真结果表明张力控制系统具有启动过程快速稳定，抗干扰能力强等特点。

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基于模型预测及积分分离PID算法的BLDC控制系统研究

卢军, 阴建强

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 106-110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.025

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文章提出一种基于两步模型预测控制的BLDC电流环控制方案，解决了数字控制系统存在一个周期的延时问题。为了增加控制系统的抗扰动能力，在传统PID控制方法基础上提出一种基于新型积分分离PID控制方法，将新型积分分离PID控制方法应用于BLDC转速和电流闭环控制中，此控制方法不但具有较强的抗负载扰动能力，而且可有效解决传统PID控制引起的控制量超过被控对象从而造成系统震荡的问题。最后通过Matlab/Simulink仿真和实验验证文章所提两种方法的有效性与实用性。

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5轴加工奇异区域非线性误差控制方法

陈良骥, 魏广西, 睢英照, 王中州

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 111-113,118. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.026

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5轴数控机床在加工奇异区域时，由于旋转轴的剧烈变化导致产生较大的非线性误差，加工质量下降。针对这个问题，以A-C双转台机床为例，分析机床产生奇异现象的原因，提出检测5轴加工奇异区域的方案，通过对奇异区域相邻刀轴矢量之间进行插值处理，减小相邻刀轴的角度变化，使相邻刀位点之间的最大非线性误差小于机床允许的最大非线性误差。用MATLAB对比插值前后5轴机床转角和非线性误差的变化，证明该方法可以降低C轴的过大转角同时减小非线性误差。

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声-固耦合模型下自适应高维特征焊缝缺陷超声检测

李晓巍, 姜宏, 章翔峰, 余满华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 114-118. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.027

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针对焊缝缺陷种类识别精度有待提高的问题，提出了一种将随机森林与变分模态分解相结合的算法，以结合二者的自适应特征提取能力及对于高维特征的强适应特性。利用多物理场仿真软件建立含缺陷焊缝的声-固耦合模型，进行超声波无损检测仿真，得到含缺陷超声回波信号。利用变分模态分解求出其各IMF能量分布系数，并以其作为特征向量建立随机森林模型，进行焊缝缺陷识别。结果表明，利用该方法提取的缺陷回波信号特征能有效表征焊缝缺陷，以其建立随机森林模型可以对其进行准确识别。

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车削DT4E纯铁刀具材料适配性研究

殷跃成, 段春争, 孔金星, 鞠康

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 119-122,126. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.028

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针对纯铁切削过程中粘刀、刀具磨损快等问题，进行了纯铁和刀具材料的适配性试验，分别使用硬质合金刀具HTI10、涂层刀具VP15TF和金属陶瓷刀具NX3035车削电工纯铁DT4E工件，在车削过程中测量刀具磨损量，使用能谱分析（EDS）和扫描电子显微镜（SEM）研究刀具磨损机理，分析刀具磨损对切削性能的影响。结果表明：金属陶瓷刀具NX3035更适合纯铁的切削加工，刀具磨损最小、切削力最平稳，能获得最好的已加工表面质量；刀具在纯铁切削中的主要磨损形式为后刀面均匀磨损和V型沟槽磨损，主要磨损机理为高温下的粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损的综合作用。

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基于热力学的聚晶立方氮化硼刀具切削镍基合金的磨损机理

胡小龙, 邵芳, 王仁伟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 123-126. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.029

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文章通过切削实验研究了聚晶立方氮化硼刀具切削镍基合金的磨损机理。运用热力学基本理论推导了物质吉布斯自由能函数法，并应用到刀具前刀面氧化磨损的分析中。计算了刀具表面极易发生的化学反应的吉布斯自由能，并分析得出了发生氧化磨损的主要氧化反应方程式。运用扩散第一定律分析了刀具发生扩散磨损的机理，得出了刀具前、后刀面扩散磨损过程发生机理的差异性。运用SEM扫描电镜对刀具表面进行了化学磨损分析。结果表明，刀具前、后刀面都发生了严重的氧化、扩散以及化学磨损，刀具表面发生了严重的放氮反应。研究内容可为加工镍基合金提高刀具寿命提供参考。

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Inconel718高温合金磨料水喷丸改性形变层特征研究

邹江河, 钟丽琼, 胡浩, 刘洁

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 127-130,135. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.030

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文章探索后混合磨料水喷丸（Abrasive Waterjet Peening，AWP）工艺参数对Inconel718合金形变层特征的影响规律。采用不同靶距及喷嘴移动速度对Inconel718合金进行AWP处理，对表面形貌、粗糙度、显微组织、显微硬度梯度及残余应力场分布等开展对比实验。结果表明：随着靶距及喷嘴移动速度的增大，表面粗糙度、表面硬化程度、表面残余压应力及最大残余压应力值都呈减小的变化趋势，而最大残余压应力位置和残余压应力层深基本不受其影响。

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CBN磁性磨料磁力研磨TC4钛合金工艺参数优化

刘宁, 赵玉刚, 高跃武, 张勇, 赵传营

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 131-135. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.031

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为提高磁力研磨TC4钛合金的研磨效果，采用了一种新型CBN磁性磨料，通过正交试验法对磁力研磨TC4钛合金试验中各工艺参数进行优化，并通过试验评价新型CBN磁性磨料的结合强度和研磨能力。结果表明：优化工艺参数为：进给速度1mm/min、主轴转速1500r/min、加工间隙1mm和磨料填充量2.5g。在采用CBN磁性磨料和最优工艺参数组合下，钛合金工件经过30min研磨表面粗糙度从0.330μm下降到0.098μm，表面质量明显提高。研磨60min后磁性磨料未出现磨料脱落和破碎现象，磨料结合十分牢固。

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磁力耦合器空气散热结构设计与分析

唐正强, 惠佳博, 周东东, 吴兵

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 136-139,143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.032

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文章研究针对中小功率磁力耦合器进行冷却散热分析，在热源铜盘侧和永磁体侧设计了散热片，使用ANSYS Workbench软件建立磁力耦合器温度场的三维有限元模型。根据其实际运行工况，确定其热源、导热系数和散热系数等边界条件，之后对磁力耦合器的温度场进行了数值模拟，得到了磁力耦合器整体及各部件的温度分布。研究不同散热片形状、不同安装位置对磁力耦合器温度的影响，并探讨在不同转差下永磁体和磁力耦合器整体的温度变化曲线。分析结果表明，设计的环形直肋型散热片的降温效果优于矩形直肋型散热片，单侧环形直肋型散热片的性价比高于双侧环形直肋型散热片；此外，分析得出了在转差为200r/min以下时永磁体基本符合热负荷标准，能够保证稳定运行。文中的研究成果对中小功率磁力耦合器的设计具有重要的指导价值。

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铝合金6061-T6三维铣削加工有限元仿真及实验

廖湘辉, 尹麒麟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 140-143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.033

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为了获得6061-T6铝合金材料在铣削过程中铣削参数对铣刀切削性能的影响，使用有限元软件AdvantEdge建立有限元模型，研究了铣削深度、铣削宽度和主轴转速对切削力及温度的影响。根据仿真结果分析可得，铣削参数对切削力的影响铣削深度 > 铣削宽度 > 主轴转速；对温度的影响铣削宽度 > 铣削深度 > 主轴转速。通过实验对比，发现仿真结果与实验结果误差不超过30%，且切削力的走向基本一致，说明仿真结果是可信的。

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面向生产线机床粉尘油雾的监测研究

陈超宇, 王禹林, 任斐, 何彦, 祁宏坚

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 144-147,151. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.034

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为研究机加工生产线上机床粉尘、油雾等环境属性数据采集监测的方法，研制了一种可集成采集粉尘、油雾等数据的采集工具，针对封闭式和开放式机床制定了数据采集的实验方案，采集了设备级与车间级的数据，通过对粉尘及油雾浓度与采集位置、采样时间的关系研究提出了数据获取方法。结果表明，设备级数据变化较大较快，封闭式机床应在机床门处、开放式机床应根据刀具位置布置采集点，推荐以最高浓度进行描述；而车间级数据采集应划分不同加工区域，各区域浓度相对稳定，推荐以平均浓度进行描述。研究结果可为绿色制造环境数据的获取提供可借鉴的采集设备和方案。

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7075-T6铝合金干式切削表面完整性研究

张程焱, 王立新, 孟五洲, 俎晓莉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 148-151. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.035

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为了避免切削液对高强铝合金耐蚀性产生影响，针对7075-T6航空铝合金在绝对干式条件下进行正交切削实验，建立了表面粗糙度、残余应力以及显微硬化的经验公式，分析了切削参数对表面完整性的影响规律。结果表明：切削三要素对表面粗糙度的影响占主导地位，且进给量是影响其大小的主要因素，其次是背吃刀量，然后是切削速度；干切削状态下，切削速度的提高导致产生较大的拉应力；进给量减小造成硬化现象严重；切削速度提高，且在较大切深情况下，最大硬化层深明显提高。

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基于HPSO优化BP神经网络的刀具磨损状态识别

聂鹏, 贾彤, 张锴锋, 李正强, 王焕棋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 152-155. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.036

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针对BP神经网络容易陷入局部极值导致识别精度低的问题，文章提出了一种基于混合粒子群算法（HPSO）的BP神经网络优化算法。在刀具磨损监测实验过程中，采集刀具切削的声发射（AE）信号，利用小波包分解算法对AE信号进行滤波，并进行特征提取。将频带能量特征和切削参数分别作为主特征和辅助特征，并对其对归一化处理。采用混合粒子群优化算法（HPSO）对BP神经网络预测模型进行优化，利用优化后的模型对测试样本进行模式识别，结果表明，优化后的HPSO-BP模型能够有效地降低神经网络陷入局部极值的情况，提高刀具磨损识别精度。

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基于载荷损耗系数的数控机床效率和能量利用率的研究

曹昆仑, 赵刚, 陈君文

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 156-159,163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.037

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针对数控机床能量效率低下，机床效率和能量利用率在线获取困难的问题，为提高其加工过程中的能效，提出一种基于载荷损耗系数的能耗数学模型而建立的机床效率和能量利用率的计算方法。采用控制变量的思想，测试机床在不同材料、不同工艺参数下的输入和空载功率，计算出机床的切削功率、效率和能量利用率。通过响应曲面的方法分析切削负载率、实载率和机床效率、能量利用率的关系。结果表明：同种材料的机床效率和能量利用率随着切削负载率和实载率的增大而增大；而对于异种材料，其随着有用切削功率所占比例的增大而增大。为提高机床加工过程的能效，分析了提高机床效率和能量利用率的途径。

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基于改进遗传算法的工厂AGV安全路径规划

李天童, 宁平凡, 牛萍娟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 160-163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.038

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为了避免危害事故的发生，在复杂的加工制造工厂中规划AGV小车安全无碰撞的行驶路径，不能简单地将AGV看成一个质点。首先在传统的障碍物栅格地图中叠加了环境安全信息，构建了融合信息栅格地图，提出了一种改进的遗传路径规划算法，在其适应函数中加入安全信息，并采用A^*算法产生的初始路径为基准进行安全优化，减少了算法的搜索空间和复杂度。在MATLAB中对算法进行了验证，并在Gazebo中模拟了制造工厂AGV路径规划过程，验证了该方法具有较快的收敛速度及有效性。

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基于贝叶斯理论的复杂装备综合性能评价方法研究

吴永明, 赵旭东, 陈琳升, 史海鹏, 王亚昆

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(3): 164-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.03.039

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针对复杂装备的综合性能评价问题，研究了复杂装备综合性能的评价过程，提出了一种基于贝叶斯理论的复杂装备综合性能评价方法。该方法在评价过程中确定了复杂装备综合性能评价指标体系，首先，建立了一种基于贝叶斯网络的复杂装备性能分析模型，利用历史数据对该模型进行训练进而得出复杂装备不同性能的评价结果；其次，考虑了产品性能的权重问题，并运用层次分析法确定各项性能指标的权重；最后，通过将贝叶斯网络得出的评价结果与产品性能的主观权重线性结合得到综合性能评价指数，从而对复杂装备的综合性能进行合理的评价，并对综合性能较差的复杂装备提出了合理的指导意见。最后，以某企业生产的推土机为例，验证的该算法的可行性。

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2020年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2020-12-05

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