组合机床与自动化加工技术

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韩晓, 雷斌

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 1-4,9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.001

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针对目前群体机器人路径形成算法规则单一、影响因素多、效率低等问题，借助马尔可夫理论和图论知识对路径形成算法进行理论建模。利用栅格法在二维地图中模拟了路径形成算法。通过改变机器人施放时间间隔，对比了路径形成算法在有无支链的情况下的搜索效率，分析出了这两种算法在有限封闭空间内的优劣，同时在有无障碍物的情况下对算法进行了测试，提出在不同场景下选用不同路径形成算法的策略。仿真结果表明，有支链路径形成算法在机器人施放时间间隔较长的前提下，对有障碍物的环境适应性更好。

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基于时频特征和PSO-SVR模型的零部件剩余寿命分析

武滢, 舒启林

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 5-9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.002

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针对数据驱动的机械零部件剩余寿命预测问题，提出了基于信号数据时频特征向量和粒子群优化支持向量机回归模型(PSO-SVR)的预测方法。首先，对采集的全寿命周期信号数据进行时域分析和经验模态分解(EMD)，根据皮尔逊相关系数，分别对时域特征向量和各IMF分量进行筛选，构造多变量时频特征向量；其次，基于PSO-SVR理论建立信号时频特征和剩余寿命之间的回归模型；最后，利用数采设备采集某卧式加工中心X轴丝杠全寿命周期电流信号并记录剩余寿命数据。按照提出的方法建立预测模型，对比SVR模型和BP神经网络模型，结果显示应用所提出的方法预测丝杠的剩余寿命，准确率更高、泛化能力更好。

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基于快速扩展随机树的机械臂路径优化算法研究

杨大庆, 谷侃锋

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 10-12,17. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.003

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针对传统快速扩展随机树算法在关节空间对机械臂进行路径规划难以得到机械臂笛卡尔空间下最短路径的问题，提出改进的快速扩展随机树算法(DL-RRT)，在笛卡尔空间对机械臂进行路径规划，得出机械臂笛卡尔空间下的最短路径。同时采用三次样条插值算法对所得轨迹拟合优化，使机械臂末端运动轨迹连续光滑，保证机械臂平稳快速的运行，减少运动过程中的冲击。通过仿真实验显示，机械臂空间路径满足最短路径要求，同时关节运动曲线平滑，减少了机械臂工作时间，提高机械臂工作效率。

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五轴数控机床旋转轴误差辨识及补偿

胡金龙, 李杰, 陶文坚, 徐强

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 13-17. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.004

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五轴数控机床刀具与工件接触点(切削点)相对位置不变的旋转运动控制称为RTCP (Rotated Tool Centre Point)，该功能对五轴数控机床曲面加工精度具有重要影响。为了提高五轴数控机床RTCP精度，分析了五轴数控机床RTCP运动过程中旋转轴结构参数误差与刀尖点误差关系，建立了刀尖点误差与旋转轴结构参数误差映射模型，根据刀尖点误差数据建立了旋转轴结构误差辨识方程组，通过矩阵最小二乘实现五轴数控机床旋转轴结构参数误差求解，用于五轴数控机床旋转轴结构参数误差补偿。结果表明：该误差辨识模型可准确计算出旋转轴结构参数误差，提高了旋转轴几何误差检测效率和精度，对提升数五轴控机床加工精度具有重要的意义。

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基于CMA-ES算法的面向任务的机器人结构优化

林煌杰, 翟敬梅

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 18-21,26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.005

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为了解决指定任务的机器人结构设计问题，将任务要求和相关性能指标纳入到机器人结构设计过程中，提出了一种面向任务的机器人结构(DH参数)优化设计方法。首先，将指定任务描述为笛卡尔空间中一系列位姿点，姿态用四元素表示；其次，根据机器人运动学特性，推导出任务可达性约束条件，用各向同性指标、关节角度指标、尺寸指标构建目标函数，将机器人DH参数和到达各任务点时的关节值作为设计变量，从而建立了机器人结构优化设计的数学模型，并进一步利用罚函数法处理可达性约束；最后，根据优化问题具有非线性、不可导、高维度和连续值优化的特性，选用CMA-ES (协方差矩阵自适应进化策略)进行机器人结构优化设计问题的求解。实例仿真通过模拟一个位姿不断变化的复杂作业场景，验证了该方法的有效性。

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七自由度仿人机械臂正逆运动学及工作空间分析

赵志亮, 尹猛, 徐志刚, 吴浩廷

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 22-26. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.006

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针对传统协作机械臂关节惯量大、所需驱动功率大的问题，设计了基于套索传动的七自由度机械臂。该机械臂具有诸多优势，其最大的优点就是驱动电机后置使得关节惯量小、结构紧凑。根据D-H法建立正运动学方程，在分析了机械臂结构特性的基础上，定义了机械臂运动的臂平面、参考平面以及臂型角ψ，通过给定末端位姿⁰T₇和臂型角ψ求解运动学逆解。在MATLAB环境中对机械臂正、逆运动学方程进行可视化验证，验证了正、逆运动学方程的正确性。最后利用蒙特卡洛法分析了机械臂的工作空间，求得机械臂工作空间云图。

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特定五维载荷工况下滚动直线导轨副载荷分布研究

叶坤奇, 周长光, 冯虎田, 王晓艺

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 27-32,37. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.007

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考虑五维载荷和滚珠精度误差的情况，推导出力和力矩的载荷平衡方程，建立了滚动直线导轨副载荷分布模型。利用Ansys Workbench建立滚动直线导轨副有限元模型，得到的所有滚珠应力应变结果。最终通过仿真分析研究了五维载荷、滚珠精度误差和外载荷对滚动直线导轨副载荷分布的影响。研究结果表明：当工作载荷一定时，五维载荷会使导轨副载荷分布变差；滚珠精度误差会使导轨副载荷分布产生波动，且误差越大，波动越大。

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基于自适应GA-SA算法串联机械臂轨迹运行时间优化

周晟, 魏裔军

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 33-37. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.008

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针对串联机械臂工作时间最优化设计，优化算法引入自适应方法与随机邻域拓展机制，提出一种自适应遗传模拟退火(GA-SA)算法。文中选取PUMA762串联机械臂为验证对象，建立D-H参数表，依据MATLAB工具箱构建结构模型，在运动学正解模型基础上，采用蒙特卡洛法分析工作空间。以运行时间为目标设计目标函数h(t)，合理设置约束条件后，采用3-5-3次多项式插值法构造高阶连续关节运行轨迹，通过自适应GA-SA算法进行优化设计，结合ADAMS绘制虚拟样机模型进行仿真，优化机械臂轨迹运行时间为3.68 s，验证了算法的有效性，为后续研究奠定基础。

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基于疲劳加速寿命试验的滚动直线导轨副寿命评价

潘凯, 梁医, 冯虎田, 周长光, 王凯

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 38-42,46. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.009

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针对滚动直线导轨副疲劳加速寿命试验中存在的单次跑合长度影响评价结果的问题，分析了传统的滚动直线导轨副寿命评价指标MLBF存在的不足，在加载载荷应力的基础上将跑合速度应力引入加速因子，并考虑不同长度导轨副的单次跑合长度差异，提出平均故障间隔跑合频次MFBF (Mean Frequency Between Failure)作为新的评价方法。对12根不同规格、不同长度的直线导轨副开展疲劳加速寿命试验，结果表明MFBF相较MLBF对寿命的评价更全面，可以充分体现单次跑合长度对跑合里程的影响，且寿命评价结果与监测的噪声和静刚度指标反映的结果一致，表明评价方法的可靠性。

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基于迁移学习的切削力神经网络预测模型优化策略

王俊成, 邹斌

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 43-46. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.010

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在实际生产中，生产条件的变更情况时常发生，重新训练一个神经网络预测模型的成本较为高昂。本文针对切削力预测的任务，结合迁移学习领域的理论和方法，研究了一种神经网络的训练方法。在训练神经网络模型时，使用一组相关但不完全相同的切削数据预训练一个网络模型；使用目标数据对该网络进行重训练，并在网络的优化目标中加入两组数据集的MMD距离，称为“迁移网络”。结果表明，与传统的BP神经网络相比，在一定条件下，迁移网络具有较为明显的性能优势。一方面，这意味着使用相同的实验样本，迁移网络的预测误差将得到控制；另一方面，当达到相同的预测误差时，迁移网络所需的实验样本数量将减少，能够有效的减少训练成本。

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基于KPCA和SVM的滚珠丝杠副润滑失效故障诊断

张向东, 周长光, 冯虎田, 欧屹

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 47-52. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.011

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为了能够更加充分地表征振动信号在时域、频域、时频域等多特征参数与滚珠丝杠副润滑失效状态的线性关系，提高滚珠丝杠副润滑失效故障诊断的准确率，提出了基于KPCA和SVM的滚珠丝杠副润滑失效故障诊断模型。提取了滚珠丝杠副在3种润滑状态和5种转速下的振动信号特征，构建了润滑特征混合域特征集，并按照累计贡献率大于90%的标准对特征集进行核主元分析，将筛选出的能够反映滚珠丝杠副润滑失效故障特性的主元作为主要特征量，最后将筛选出的主要特征量输入支持向量机(SVM)内进行训练测试，并在同一转速的条件下作对比试验。结果显示：利用核主元分析法进行主元提取能够有效降低原始数据的维度，并提高模型诊断的准确率；当电机转速为100 rpm时，所建立的基于KPCA和SVM的滚珠丝杠副润滑失效故障诊断模型的诊断准确率高于其他转速下的诊断准确率，准确率为93.33%；这说明该方法在对滚珠丝杠副润滑状态进行诊断时，通过控制电机转速可有效提高诊断的准确率。

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基于单个角度传感器的6-UPS并联机构位置正解解析算法

张贺, 李开明, 陈语, 周文全

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 53-56. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.012

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针对6-UPS并联机构的位置正解求解过程复杂且结果不唯一的问题，提出一种基于角度传感器的6-UPS并联机构运动学正解的解析算法。通过测出其中一个支链的指定方向旋转角度，将位置正解求解过程由以往的12个未知数减少为11个未知数。利用消元降次等方法对得到的11个相容方程运算处理，求解出满足实际情况的唯一正解，解决了奇异性局限和多解选择的难题，可用于6-UPS并联机构闭环实时反馈控制。通过数值算例验证了所提算法的正确性和高效性。

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基于改进BP神经网络的汽车发动机故障诊断

牛华

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 57-61. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.013

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针对汽车发动机故障诊断过程中，传统算法收敛速度慢且精度欠缺等问题，提出一种遗传算法(GA)优化BP神经网络的故障诊断方法。在分析BP神经网络算法原理及缺陷的基础上，通过引入动量项提高算法收敛速度，并利用GA选择、交叉、遗传特性优化神经网络权值及阈值，从而进一步提高算法预测精度。仿真实验中，在经过对测试数据学习训练后，传统算法和改进算法分别对一组测试数据进行故障诊断，对比结果表明，所提改进算法较传统BP神经网络算法在诊断精度以及效率等关键指标上均有一定程度改善。

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基于优化品质因子共振稀疏分解的齿轮故障诊断

李心元, 郝如江

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 62-64,68. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.014

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在使用共振稀疏分解方法进行齿轮故障诊断时，针对通常情况下人为选择品质因子的问题，提出优化品质因子的共振稀疏分解方法，利用改进的粒子群优化算法，结合高、低共振分量相关系数与峭度，自适应选择符合信号故障特征的优化品质因子。利用优化品质因子对齿轮故障信号进行共振稀疏分解，对分量进行Hilbert包络分析，从而得到齿轮故障特征频率，结果表明此方法能有效分离故障齿轮冲击成分，实现齿轮故障的诊断。

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模糊改进人工势场法移动机器人路径规划

易先军, 耿翰夫, 付龙, 周锐

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 65-68. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.015

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针对人工势场法应用于机器人路径规划中存在的各种问题，提出一种模糊改进人工势场法。首先，建立斥力势场梯度等级，在解决目标不可达问题的同时，保证路径规划的安全性；其次，引入逃逸力，利用模糊算法推算出逃逸力大小，帮助移动机器人逃离局部最优陷阱；最后，在MATLAB环境下对常规改进人工势场法和模糊改进人工势场法进行了仿真实验，实验结果表明，模糊改进后的人工势场法能够解决目标不可达问题、局部最优问题，同时在避障安全性方面存在一定优势。

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基于变阻尼阻抗控制的机器人接触力跟踪研究

谭炯钰, 魏赏彪, 荣易升, 张兆龙

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 69-71,76. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.016

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针对工业机器人在接触任务中的柔顺接触问题，提出了一种基于变阻尼阻抗控制的接触力跟踪方法。首先，根据阻抗控制和一阶环境模型，分析接触力稳态误差与阻抗模型参数之间的数学模型；其次，根据PD控制器思想建立机器人接触力误差与阻尼参数的自适应控制率；最后，根据劳斯判据验证控制器稳定性，获取控制器参数稳定范围。实验表明，变阻尼阻抗控制相比于定阻抗控制，具有低超调、零稳态误差和迅速响应等特点，同时能够跟随动态期望力和适应不确定性的环境。

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薄壁件铣削系统动态特性及稳定性分析

王晨, 胡世军

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 72-76. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.017

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颤振失稳现象是铣削过程中降低加工表面质量的一种不利因素，针对此问题采用颤振稳定性解析算法建立铣削过程的动态铣削模型，以钛合金ZTC4/42C薄壁件铣削参数作为研究对象，通过仿真绘制出转速和切削深度相关的稳定性叶瓣图；其次，分别对影响铣削稳定性的机床系统的模态因素、刀具几何参数和材料特性进行了分析，研究结果可以为钛合金薄壁件铣削加工提供理论支持。轴承接触点的刚度值与切削稳定性所需的刀尖点频响函数信息密切相关，采用有限元软件对主轴系统进行动态特性研究，借助仿真分析得到刚度与刀尖点频响函数之间的内在关系。

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航空用涡喷发动机的电动燃油泵设计与研究

赵磊, 张宇, 杨立, 谭帅极, 冯治国

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 77-80,85. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.018

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针对涡喷发动机的电动燃油泵出口压力精度低、电刷氧化造成起动电流对电控系统冲击大等问题，设计一种无刷直流电机燃油泵。研究了齿轮泵结构包括排量计算与偏移设计，对无刷直流电机进行了建模与有限元分析，并研究了齿轮泵结构与电机控制算法等对涡喷发动机燃油系统中出油口压力的影响。结果表明：在转速闭环状态，0.2～0.6 MPa不同出口压力下进行了测试，其出口压力精度满足±0.002 5 MPa。结果证明了无刷直流电机燃油泵燃油系统的可靠性。

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基于VMD与发育网络的滚动轴承故障检测

赵志杰, 曾劲松, 郝旺身, 司少剑

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 81-85. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.019

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针对传统的轴承故障诊断过于依赖专家经验和故障特征提取困难的现状，同时为了适应故障诊断的大数据处理及实时监测的需求，提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与发育神经网络(developmental neural network,DNN)相结合的故障诊断方法。先将原始信号分组处理，再对分组后的信号进行VMD分解，得到若干个模态分量(IMF)，根据相关系数对信号进行重构，随后提取重构信号的各个模态分量(IMF)的能量占比组成特征向量组，输入发育神经网络中进行训练和测试，进而对故障类型进行识别与分类，并与支持向量机(SVM)进行了对比。实验表明该方法的识别准确率可高达98.3%。

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基于振动特征的自动换刀装置到位精度状态诊断

滕昊, 韩军, 汪满新, 卞程飞, 欧屹, 卫继健, 冯虎田

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 86-91,95. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.020

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通过在加工中心上搭建链式刀库主机现场试验台，并在其上开展大量换刀试验，测量得到自动换刀装置到位精度及其对应状态下的振动信号，进而基于测量数据研究一种基于振动特征的自动换刀装置到位精度状态诊断方法，该方法首先需对振动信号进行集合经验模态分解得到IMF (Intrinsic Mode Function)分量，并计算各分量的能量熵值，然后利用核主元分析对能量熵值和时域特征值进行信息融合，并将融合后的数据整合为特征向量，最后利用支持向量机对自动换刀装置到位精度状态进行诊断。实验结果表明，该方法可以实现利用振动信号对自动换刀装置到位精度状态的评估。

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基于系统辨识与变步长标定的调高器复合控制

李展超, 贺云波

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 92-95. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.021

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电容调高器工作时，电容-编码器值标定表的拟合度极大地影响了位置闭环控制的质量，同时，凭经验对控制器参数进行调整费时费力，效果也往往不是最优的。针对以上两个问题，对传统均匀步长标定法进行改进，提出了变步长标定法，根据电容值变化幅度大小自行分配标定点数；其次，结合系统辨识和零极点配置的方法对调高器控制系统的数学模型进行研究，在此基础上寻求匹配度最优的PID参数，并和前馈构成复合控制。结果表明，变步长标定法能得到拟合度更高的标定曲线，在反馈+前馈的复合控制下，调高器在0～1 mm的跟随高度中达到了5 μm的定位精度，实现了激光切割头的快速定位和高精度控制。

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设备智能维保系统的研发

杨佳杭, 李明颖, 王德权, 鞠佳奇

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 96-98,102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.022

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通过对一般发动机装配企业设备维修过程的研究，研发具有云计算功能的手机与电脑等多平台终端协同智能维保系统。提出基于大数据分析原理，根据设备运行状态、检修及维修记录，制定有针对性的检修计划及设备备件管理，同时实现对突发停机设备的紧急派工、维修人员状态可视化、维修并恢复设备的正常运转。该系统提高了企业设备维修效率，降低了事故发生率和故障排查难度，实现了工业设备智能化维保。

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基于分数阶二阶滑模的PMSM转速控制

任金霞, 王瑞, 杜增正

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 99-102. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.023

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针对永磁同步电机易受负载扰动和自身参数变化影响的问题，提出了一种基于分数阶的永磁同步电机二阶滑模速度控制器。该方法利用分数阶随时间缓慢衰减的特性，首先，在传统滑模面的基础上引入了分数阶滑模面；其次，采用螺旋算法来设计二阶滑模控制器；最后，搭建永磁同步电机矢量控制仿真模型进行仿真。实验结果表明，与传统的二阶滑模控制相比，在新的控制方法下系统有较强的抗负载扰动能力，以及减小自身参数变化时带来的影响，能够有效地提高系统的动态和稳态性能。

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基于多重循环的6-DOF机械手迭代学习控制

鄢圣华, 黄松

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 103-106,110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.024

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为了提高多自由度工业机械手的跟踪性能，使控制更加精确，提出了一种基于多重循环的机械手迭代学习控制方法。该方法由内环和外环两个部分组成，前者负责处理驱动动力学，而后者负责处理运动学参数的不精确性以及关节静态偏差；利用基于数据的带运动约束的反演技术实现快速内环收敛。外环使用激光跟踪器测量末端执行器的偏差，并使用逆雅可比矩阵进行关节参考修正。在六自由度(6-DOF)机械手上进行了实验验证与分析，结果表明，相比鲁棒迭代学习控制方法，该方法将跟踪的均方根误差和最大误差分别减小了11.06%和17.28%，对多自由度机械手系统具有较好的控制精度和收敛性。

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两相混合式步进电机转矩脉动最小化研究

黄知超, 王文博, 朱芳来

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 107-110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.025

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在两相混合式步进电机中，齿槽转矩的存在会使正弦的矩角特性发生畸变，当其累积到一定程度时，就会产生转矩脉动，影响电机的速度控制。为了减小齿槽转矩的影响，提出一种补偿齿槽转矩的方法——将干扰观测器与齿槽转矩补偿器耦合。电机在低频周期运动时，利用干扰观测器进行齿槽转矩的补偿，一旦进入高频周期运动，干扰观测器中的低通滤波器产生相位滞后，不能适当的补偿产生的齿槽转矩，就利用补偿器来补偿高频周期所产生的齿槽转矩。实验结果表明，该方法能够适当的补偿电机运动产生的齿槽转矩，有效减小转矩脉动，提高了混合式步进电机的速度控制稳定性。

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数控机床丝杠动态误差补偿分析研究

李怀, 祖莉, 邱亚兰

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 111-114,119. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.026

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针对机床定位误差补偿研究大多是通过实验反推模型，补偿模型复杂且鲁棒性较差，难以在实际生产中应用。分析了滚珠丝杠副各部分热源的传热机制，提出包含移动热源的一维离散化非稳态热传导模型；随后，分析滚珠丝杠副误差形成机制，建立基于滚珠丝杠副几何螺距误差和热误差的综合补偿模型；最后，设定运行工况进行数值仿真，并通过试验进行验证。试验结果表明，丝杠在运行至20、40 min时的累积定位误差从补偿前的110 μm、169 μm变为补偿后的8 μm、6.7 μm。在省去实验的情况下其动态累积误差平均降低了94%，达到了较好的补偿效果。

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基于电流注入法的开关磁阻电机转矩脉动抑制

党选举, 潘登

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 115-119. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.027

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开关磁阻电机(SRM)在低速区转矩脉动比较严重，制约了其广泛应用。利用SRM电流波形具有周期重复性的特点，提出基于傅里叶神经网络(FNN)电流注入法抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制策略，在线自适应调整电流波形，实现转矩脉动的抑制。在基于转矩分配函数的SRM控制系统中，电流信号有周期性且无间断点，对其进行傅里叶分解，依据此傅里叶分解式的数学结构，搭建能够反映SRM周期性的电流傅里叶神经网络，神经网络的输出通过注入的方式补偿相电流，以最小化转矩脉动为目标设计神经网络训练算法，在线训练得到理想的电流曲线，进而减小转矩脉动。仿真结果表明，与转矩分配控制相比，所提出的电流注入法能够精确补偿SRM控制电流曲线，得到恒定转矩下对应的控制电流，有效抑制转矩脉动。

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基于多源数据融合的铣刀磨损状态监测

李浩平, 王坤, 葛晓博, 彭巍, 孟荣华

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 120-123. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.028

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针对铣刀磨损状态实时监测问题，提出融合三向多源监测信号构建基于卷积神经网络的铣刀磨损状态监测模型。首先，将三个方向振动监测信号转换成幅值谱作为网络模型的输入；其次，构建了单源数据卷积神经网络磨损监测模型；最后，采用决策层数据融合方法得到基于多源振动信号融合的铣刀磨损状态监测模型。实例验证表明：该方法用于刀具磨损状态识别不需要进行复杂的前期数据处理。识别准确率达到98.10%，有效提高了刀具磨损状态监测的准确性和稳定性。

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涡轮轴内壁积碳清理设备结构设计与分析

卢成, 董志刚, 康仁科, 朱祥龙, 徐会, 刘丽娟

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 124-127. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.029

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面向涡轮轴内壁积碳的清理需求，针对现有人工清理工艺存在的去除效率低和一致性差等加工难题，提出了采用磨料刷恒压力抛光清理大深径比涡轮轴内壁积碳的方法，设计了涡轮轴内壁积碳清理设备。用于支撑磨料刷的抛光杆是典型大长径比弱刚性构件，在重力和抛光压力作下产生挠曲变形，导致抛光杆在不同伸长量情况下抛光压力变化，进而造成积碳去除率发生变化。为了保证恒定的积碳去除率，分析了抛光杆挠曲变形量与抛光杆X向进给量及磨料刷X向实际进给量之间的关系，建立了恒压力抛光模型，得出了抛光杆X向进给量的补偿量w_x。结果表明：抛光压力F=60 N时，抛光杆在悬伸量l=300 mm处的X向进给量的补偿量w_x1=0.011 9 mm；l=1615 mm处的X向进给量的补偿量为w_x2=0.540 7 mm。

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基于复合权重的模糊物元磨削工艺优化

曹满义, 徐颖杰, 郑鹏, 常景景

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 128-132,136. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.030

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为获得最优的机械工件磨削质量，设置最佳工艺参数组合尤为重要。在运用模糊物元分析理论基础上，分别采用层次分析法和灰色关联法计算各评价参数对磨削质量影响的主、客观权重值，建立了兼顾决策者参与性与样本逻辑性的复合权重模糊物元评价模型。利用此模型对工件磨削试验结果进行评价，从而获得多目标评价参数下的最佳工艺参数。实验结果表明，该方法能够简化磨削结果评定步骤，迅速准确地获得最佳工艺参数，评判效率和准确性得到提升。

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基于改进ANFIS的铝生产中铁含量时间序列预测

盛晓静, 吴永明, 刘天松, 陈琳升

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 133-136. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.031

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在铝生产工业中对杂质铁含量的预测有利于提高铝液的生产水平。针对传统预测模型需要大量数据进行训练，耗时长且效率低下等问题，提出了一种改进ANFIS的时序预测模型(GNG-AMDEA-ANFIS)。首先利用GNG模型对原始数据集动态跟踪找到奇异点，然后采用自适应变异差分进化算法和梯度下降法对ANFIS网络所需参数进行优化，同时构建ANFIS网络模型。最后，结合贵阳某铝厂铝生产过程中铁含量数据，完成对该模型的性能验证。结果表明文章建立的模型能够对铁含量进行精确预测与监督，节省计算成本的同时提高了预测效率。

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磁力研磨18CrNiMo7-6钢V型缺口试样工艺试验研究

王栋, 王哲, 马少奇, 张银霞, 刘治华

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 137-140,145. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.032

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针对一些有V形槽的重要零件，其槽内底部表面粗糙度难以提高的问题。采用磁力研磨的方法对材料为18CrNiMo7-6的V形缺口工件缺口底部进行光整加工，以获得理想的光滑表面。实验利用正交试验方法设计混合正交试验表，研究碳化硅粒度、铁粉粒度、磁场强度、工件周向转速等工艺参数对改善表面质量的影响。通过极差分析了解各因素对最终表面粗糙度的影响规律，找出影响表面粗糙度的主要因素。试验数据分析表明，碳化硅粒度和铁粉粒度对提高表面粗糙度有显著影响；在SiC粒度为400#、铁粉粒度为180#、磁场强度为0.6 T、工件转速为600 rpm的条件下，获得的表面粗糙度值降低至0.035 μm。

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基于Modelica的磁流变弹性体隔振器仿真分析

杨良兴, 安坤, 王燕, 孟江

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 141-145. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.033

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针对振动电机启动过程中振动对电机的损坏问题，设计了一种基于磁流变弹性体挤压模式的隔振器。通过磁流变弹性体直链模型导出弹性体模量和磁感应强度之间的多项式关系，并进行曲线拟合，同时利用Modelica语言建立磁流变弹性体的等效刚度和阻尼模型，并对整个隔振系统进行仿真分析。仿真结果表明，所设计的隔振器采用以下控制策略：当激励频率<5.5 Hz时，外部磁场或电流处于最大值，反之，隔振器应处于最小磁场或电流。在这种控制规律下，隔振器拥有306.49%的共振频率增加率，并且最大位移传递率降低了37.2%，能够对振动电机起动过程中的振动具有良好的减振效果。

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双摆头五轴联动加工中心后置处理仿真与优化

佛新岗

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 146-148,152. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.034

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为了提升数控机床加工的综合效能，基于UG软件开发了WALDRICH COBUR五轴联动龙门加工中心机床配套的Heidenhain530数控系统专用后处理程序。以航空叶轮为载体，通过VERICUT软件构建了虚拟机床模型，并对后处理输出的NC程序进行了验证与优化。实践表明：优化后的NC程序加工进给率更加合理，减少了刀具磨损，降低了生产成本，同时提高了加工效率和质量，具有较好的实践应用价值。

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锥筒数控铣床零点定位系统设计

张雪, 朱祥龙, 董志刚, 康仁科, 屈星河

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 149-152. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.035

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针对大型薄壁锥筒类零件在数控铣床上采用通用夹具装夹定位时存在装夹定位精度低、换装过程复杂等问题，结合锥筒的结构特征及装夹定位要求，开展了用于锥筒加工的快速换装零点定位系统的设计研究。建立了锥筒零点定位系统三维模型，采用有限元法分析了结构强度和刚度的薄弱环节，着重分析了锥筒加工区在切削力和夹紧力作用下的变形规律，以锥筒加工区变形量小于0.02 mm为优化目标，定位器安装位置、拉紧力为设计变量，运用Ansys Workbench进行优化设计，设计出锥筒加工的快速换装零点定位系统。

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TBM刀座焊缝坡口参数设计及性能分析

张伟, 袁超伟, 程永丰, 王家海, 霍军周

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 153-156,160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.036

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为解决TBM (全断面隧道掘进机)刀座采用整体法设计焊缝结构时造成的焊缝应力集中问题，提出一种TBM刀座焊缝坡口参数设计方法。以某工程TBM刀座为研究对象，分析了载荷比、焊接倾角等参数对刀座焊缝结构应力集中的影响；采用虚拟缺口半径理论，建立了刀座多焊缝坡口倾角参数化模型；通过正交试验法，对多焊缝坡口倾角参数进行了整体优化。结果表明：刀座焊缝危险点随滚刀载荷比变化而迁移，为避免应力集中导致刀座焊缝开裂，在焊接设计时要求前面板侧焊缝倾角为57.6°，中间面板侧的焊接内坡口倾角为15°，外坡口倾角满足焊缝结构的疲劳强度即可。

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回转式光纤预制棒磁力抛光机结构设计与分析

魏乔, 朱红瑜, 邢康林, 沙杰

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 157-160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.037

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光纤预制棒的抛光效果直接影响光纤的性能及质量。针对光纤预制棒在加工需求，结合磁力抛光原理，提出了旋转磁场的设计方法及实施结构；采用“工件固定磁场旋转”的技术方案，设计了一种回转式磁力抛光机。此外，结合Maxwell软件对抛光头磁场进行模拟仿真，探究了旋转磁场参数与磁场力的关系。研究结果表明：所提出的回转式光纤预制棒磁力抛光机能够满足抛光需求；旋转磁场参数影响磁场力，在模拟仿真条件下，当衔铁的高度大于20 mm时，随着电流强度的增加，磁场力会逐渐增加。

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基于改进三阶半离散方法的铣削颤振稳定性预测

马耀, 汪振华, 卢跃峰, 章波

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 161-164,168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.038

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半离散法在铣削稳定性预测领域具有广泛应用，但其相比于全离散法和完全离散法较低的计算效率限制其进一步拓展，为此提出了一种改进的三阶半离散方法，用以提高半离散法的计算效率。对于考虑再生效应的铣削动力学等式，通过柯西转换转变为状态空间的微分时滞方程；对其中时间延迟项采用三阶牛顿插值多项进行近似，同时采用精细时间积分方法计算指数矩阵并采用二分查找法寻找关键切深；最后，获得各个等距时间点的矩阵序列，从而求得传递矩阵特征值并应用Floquet理论，获得稳定性叶瓣图。采用普遍使用的收敛性评价方法，证明所提出的三阶半离散法具有较快的收敛速度。从所需计算时间和获得稳定性叶瓣图精度两方面，验证所提出改进三阶半离散法的有效性。

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紫铜表面微铣削加工最小切削厚度分析

王成安, 王海雄, 黄增祥

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(5): 165-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.05.039

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最小切削厚度是微铣削加工的一个重要参数，准确地确定最小切削厚度能够减小加工精度和刀具磨损。用切削刃钝圆半径为6 μm的φ0.15微铣刀，在进给速度为30 mm/min、转速为10 000 r/min条件下，对切削紫铜表面进行仿真分析，得出最小切削厚度值为0.9 μm。为验证仿真正确性，在同样的工艺条件下对紫铜材料进行加工实验，通过分析切削过程得到最小切削厚度小于1 μm。所以在加工紫铜时切削厚度尽可能大于0.9 μm，避免工件因发生变形而减小加工精度。通过实验发现随着刀具加工时间延长，刀具逐渐磨损会造成刀刃钝圆半径增大，最小切削厚度也随之增加。

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刊出日期：2021-05-20

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