基于一维卷积神经网络的螺旋铣刀具磨损监测 被引量：16

1

作者 汪海晋 尹宗宇 +2 位作者 柯臻铮 郭英杰 董辉跃 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期931-939,共9页

基于传统机器学习的螺旋铣刀具磨损监测方法需要复杂的特征提取和丰富的经验知识,不同磨损阶段具有相同的错误分类代价,针对这些问题,结合电流信号一维性特点,提出基于一维卷积神经网络(1D CNN)和代价敏感学习的螺旋铣刀具磨损监测方法... 基于传统机器学习的螺旋铣刀具磨损监测方法需要复杂的特征提取和丰富的经验知识,不同磨损阶段具有相同的错误分类代价,针对这些问题,结合电流信号一维性特点,提出基于一维卷积神经网络(1D CNN)和代价敏感学习的螺旋铣刀具磨损监测方法.采集机器人螺旋铣末端执行器主轴、公转轴和进给轴电流作为监测信号,并采用滑动窗口法进行样本划分,在降低网络容量的同时增加样本数量和多样性;在网络损失函数中引入代价矩阵并增加急剧磨损阶段的错误分类代价,使得1D CNN具有代价敏感性;直接将电流时域信号输入1D CNN,网络可以自动提取刀具磨损特征,并将特征提取和不同磨损阶段分类融合在一起.试验结果表明,在机器人螺旋铣系统中,该方法的刀具磨损监测准确率为99.29%,在急剧磨损阶段的查全率为99.60%. 展开更多

关键词 螺旋铣 刀具磨损监测 电流信号 一维卷积神经网络(1D CNN) 代价敏感学习

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基于分屑原理的螺旋铣孔专用刀具研究 被引量：12

2

作者 刘刚 王亚飞 +3 位作者 张恒 高凯晔 柯映林 段作衡 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期176-184,共9页

基于分屑原理,结合螺旋铣孔中刀具的运动特点,设计一种具有分布式多点阵端部切削刃的螺旋铣孔专用刀具。通过各切削刃运动轨迹描述和切屑形状模拟,对专用刀具的分屑效果、端部和侧部切削刃不同切削作用及刀具使用寿命进行分析;通过铝合... 基于分屑原理,结合螺旋铣孔中刀具的运动特点,设计一种具有分布式多点阵端部切削刃的螺旋铣孔专用刀具。通过各切削刃运动轨迹描述和切屑形状模拟,对专用刀具的分屑效果、端部和侧部切削刃不同切削作用及刀具使用寿命进行分析;通过铝合金、钛合金、复合材料螺旋铣孔对比试验寿命试验,对专用刀具的分屑及制孔效果、使用寿命进行验证。结果表明专用刀具在飞机装配现场干切削条件下能够实现钛合金孔无毛刺、复材孔无分层加工,同时大幅提升刀具寿命。解决了干切削条件下传统立铣刀对钛合金、复合材料等航空难加工材料进行螺旋铣孔加工时刀具寿命低、加工质量差等问题,满足实际工程应用的需要。 展开更多

关键词 分屑 螺旋铣孔 多点阵端部切削刃 专用刀具 立铣刀 干切削

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立铣加工动态切削力预测新方法及应用 被引量：8

3

作者 孙暄 安庆龙 +1 位作者 张东进 陈明 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2008年第3期84-88,共5页

通过切削力物理建模、仿真和应用研究来准确地预测切削力,是进行工艺优化的必要前提。动态切削力的预测对于研究切削机理和加工质量的控制都很重要。提出了一种新的螺旋立铣刀加工中动态切削力建模方法,通过微元法建立的切削力数学模型... 通过切削力物理建模、仿真和应用研究来准确地预测切削力,是进行工艺优化的必要前提。动态切削力的预测对于研究切削机理和加工质量的控制都很重要。提出了一种新的螺旋立铣刀加工中动态切削力建模方法,通过微元法建立的切削力数学模型和斜角等厚度切削有限元模型两者结合,对高速铣削淬硬模具钢SKD11的动态切削力进行预测,并且对误差来源进行了分析。本建模方法通过建立单刃切削力数学模型,然后结合有限元分析得到单刃切削力曲线,经离散数据叠加后得到加工过程的动态铣削力曲线。此方法可避免传统建模中需要大量试验求取多个系数且预测精度差的特点。最后通过分析影响结果的主要因素及参数调节方法,保证了预测精度。 展开更多

关键词 螺旋圆柱铣刀 模具钢 切削力 微元法 斜角等厚度切削

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基于螺旋铣孔柔性切削力建模的孔径误差补偿 被引量：6

4

作者 李士鹏 田利成 +3 位作者 秦旭达 张笑宇 张烘州 李永行 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期147-153,共7页

螺旋铣孔技术有较高的加工质量及加工效率,得到国内外广泛关注.但在小孔加工过程中,在螺旋铣刀小直径、大长径比和径向切削力的共同作用下,刀具易发生挠曲变形,导致较大的孔径误差.针对此问题,通过研究刀具受力挠曲变形规律,结合切削力... 螺旋铣孔技术有较高的加工质量及加工效率,得到国内外广泛关注.但在小孔加工过程中,在螺旋铣刀小直径、大长径比和径向切削力的共同作用下,刀具易发生挠曲变形,导致较大的孔径误差.针对此问题,通过研究刀具受力挠曲变形规律,结合切削力与刀具挠曲变形量间的耦合关系,建立了螺旋铣孔切削力的柔性预测模型;并基于镜像对称原理和迭代算法对孔径进行误差补偿.试验结果表明,补偿之后孔径误差由约35,μm降低到5,μm左右,极大改善了小直径孔的加工质量. 展开更多

关键词 螺旋铣削 柔性切削力模型 刀具挠曲变形 误差补偿

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钛合金螺旋铣孔孔径偏差研究 被引量：6

5

作者 董志刚 高宇 +2 位作者 康仁科 杨国林 鲍岩 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期408-416,共9页

螺旋铣孔是航空航天领域新出现的制孔技术,其切削过程中会产生径向切削力,从而引起刀具变形并造成孔径偏差。针对该问题开展了钛合金螺旋铣孔孔径偏差试验,分析了包括进给方向在内的不同加工参数对孔径偏差的影响规律;基于螺旋铣孔运动... 螺旋铣孔是航空航天领域新出现的制孔技术,其切削过程中会产生径向切削力,从而引起刀具变形并造成孔径偏差。针对该问题开展了钛合金螺旋铣孔孔径偏差试验,分析了包括进给方向在内的不同加工参数对孔径偏差的影响规律;基于螺旋铣孔运动学原理对不同进给方向下的材料去除过程和径向切削力方向进行了研究,分析了不同进给方向下的孔径偏差变化规律及形成原因,并设计切削力试验进行了验证;通过分析不同加工参数下的未变形切屑形状及径向切削力变化情况,研究了各加工参数对孔径变化趋势的影响规律。研究结果表明,当进给方向为顺时针时,刀具受背离孔心的径向切削力的作用向孔径外侧发生挠曲变形,导致所加工孔径大于理论孔径;当进给方向为逆时针时则相反。进给速度和导程的增加将加剧孔径偏差,切削速度的增加则会减弱孔径偏差。 展开更多

关键词 螺旋铣孔 孔径偏差 径向切削力 刀具变形 进给方向 钛合金

原文传递

碳纤维增强复合材料螺旋铣孔研究进展 被引量：5

6

作者 方春平 赵金泽 +2 位作者 叶正茂 郭安儒 凌丽 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第11期123-128,共6页

碳纤维增强复合材料(CFRP)传统钻孔易产生毛刺、撕裂、分层等缺陷问题。近年来,螺旋铣削技术在碳纤维增强复合材料零件制孔方面凸显了重要作用,在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。本文分析和总结了国内外碳纤维增强复合材料螺旋铣... 碳纤维增强复合材料(CFRP)传统钻孔易产生毛刺、撕裂、分层等缺陷问题。近年来,螺旋铣削技术在碳纤维增强复合材料零件制孔方面凸显了重要作用,在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。本文分析和总结了国内外碳纤维增强复合材料螺旋铣孔过程切削力、加工表面质量、切削刀具方面的研究成果,综述了碳纤维增强复合材料螺旋铣孔技术的研究现状,并对其未来的发展方向进行了初步展望。 展开更多

关键词 碳纤维增强复合材料 螺旋铣孔 切削力 加工质量 切削刀具

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CFRP及叠层结构螺旋铣孔专用刀具切削性能评价 被引量：5

7

作者 陶正瑞 陈杰 +2 位作者 安庆龙 明伟伟 陈明 《工具技术》 2020年第1期22-27,共6页

碳纤维增强复合材料(CFRP)及由钛合金Ti-6Al-4V和CFRP组成的金属复合材料叠层结构广泛应用于现代航空工业。大型客机结构件之间主要通过铆接和高锁螺栓连接,根据波音与空客公司发布的数据显示,最新一代B787与A380上装配孔的数量已超百万... 碳纤维增强复合材料(CFRP)及由钛合金Ti-6Al-4V和CFRP组成的金属复合材料叠层结构广泛应用于现代航空工业。大型客机结构件之间主要通过铆接和高锁螺栓连接,根据波音与空客公司发布的数据显示,最新一代B787与A380上装配孔的数量已超百万,装配过程中的制孔效率与质量直接决定了客机整体装配效率及关键结构件的疲劳寿命,从而间接影响了客机的生产成本以及飞行可靠性。随着飞机数字化装配的快速发展,传统的钻孔工艺会产生很多加工缺陷,工序复杂,加工孔质量不能满足要求,因此,有必要优化制孔工艺,设计新型专用刀具。本文通过研究螺旋铣孔运动学特性,分析螺旋铣孔的工艺特点,设计了一种新型螺旋铣孔专用刀具,并以加工过程的轴向切削力、出入口加工质量以及刀具磨损为评价指标,验证该新型专用刀具的切削性能。结果表明,专用刀具在干切削条件下能够实现复材孔无分层、钛合金孔无毛刺加工,大幅提高刀具寿命,解决了传统立铣刀对CFRP及CFRP/钛合金叠层结构进行螺旋铣孔时刀具寿命低、加工质量差等问题。 展开更多

关键词 螺旋铣削 碳纤维增强复合材料 切削力 刀具磨损 钛合金

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石英纤维增强陶瓷基复合材料制孔工艺研究 被引量：4

8

作者 冉冲 卢守相 +2 位作者 王东坡 赵桐 高航 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2016年第2期37-42,48,共7页

本试验针对目前硬质合金刀具加工石英纤维增强陶瓷基复合材料时存在的刀具磨损严重、加工质量差、效率低下等问题,对比了硬质合金刀具钻孔、PCD刀具钻孔和电镀金刚石套料钻螺旋铣磨制孔的效果,分析了切削力对制孔质量的影响。研究结果表... 本试验针对目前硬质合金刀具加工石英纤维增强陶瓷基复合材料时存在的刀具磨损严重、加工质量差、效率低下等问题,对比了硬质合金刀具钻孔、PCD刀具钻孔和电镀金刚石套料钻螺旋铣磨制孔的效果,分析了切削力对制孔质量的影响。研究结果表明:纬纱纤维对X向和Y向切削力的影响明显大于经纱纤维,垂直于纬纱纤维方向的切削力较小,平行于纬纱纤维方向的切削力较大;PCD刀具钻孔质量相对较好,刀具磨损不明显,适用于石英纤维增强陶瓷基复合材料的制孔加工。 展开更多

关键词 石英纤维增强陶瓷基复合材料 螺旋铣磨 制孔 PCD 刀具

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基于切削建模的螺旋铣孔刀具角度优化 被引量：3

9

作者 魏敏 秦旭达 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2012年第1期85-88,共4页

针对钛合金螺旋铣孔过程中的刀具角度优化问题,固定切削参数,通过一系列实验,得到了螺旋角和前角不同的刀具产生的轴向切削力.利用遗传算法,结合Matlab程序对实验数据建立切削力模型,分析了刀具螺旋角和前角对切削力的影响,并对角度参... 针对钛合金螺旋铣孔过程中的刀具角度优化问题,固定切削参数,通过一系列实验,得到了螺旋角和前角不同的刀具产生的轴向切削力.利用遗传算法,结合Matlab程序对实验数据建立切削力模型,分析了刀具螺旋角和前角对切削力的影响,并对角度参数进行了优化. 展开更多

关键词 切削 螺旋铣孔刀具 角度优化 螺旋角 前角 遗传算法 MATLAB

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基于球头铣刀的碳纤维增强复合材料螺旋铣孔切削特性分析

10

作者 王海艳 金天 +1 位作者 王健宇 武晔 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第20期118-123,131,共7页

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有跨尺度、多相等结构特点,呈现显著的各向异性和不均匀性,加工性能差,容易出现明显的毛刺和分层。为了分析CFRP螺旋铣孔特性,采用球头铣刀针对CFRP开展了螺旋铣孔工艺技术的研究,着重对切削力、刀具磨损和... 碳纤维增强复合材料(CFRP)具有跨尺度、多相等结构特点,呈现显著的各向异性和不均匀性,加工性能差,容易出现明显的毛刺和分层。为了分析CFRP螺旋铣孔特性,采用球头铣刀针对CFRP开展了螺旋铣孔工艺技术的研究,着重对切削力、刀具磨损和制孔质量进行了详细分析。首先基于试验结果分析了径向切削力、轴向切削力以及切削温度随切削参数变化而变化的状况,接着分别从侧刃和球面的角度对刀具磨损进行了研究,最后根据制孔深度分析了制孔直径的变化,同时分析了制孔入口和出口的质量情况,并采用分层因子描述了制孔入口的分层情况。结果显示,球头铣刀在CFRP螺旋铣孔过程中具有较好的切削特性,但制孔质量还有待提高。 展开更多

关键词 球头铣刀 碳纤维增强复合材料(CFRP) 螺旋铣孔 刀具磨损 制孔质量

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不同刃数铣刀螺旋铣孔CFRP/Ti叠层材料研究 被引量：1

11

作者 王奔 马振博 +2 位作者 刘娜 常康 郑耀辉 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2018年第6期135-138,共4页

为研究不同刃数铣刀螺旋铣孔的情况,分别使用2刃铣刀与4刃铣刀对CFRP/Ti叠层材料进行一体化螺旋铣孔试验。在相同的切削参数条件下,对两种铣刀螺旋铣孔的切削力、刀具后刀面磨损长度、CFRP入口质量及Ti出口质量进行了测量。结果表明:随... 为研究不同刃数铣刀螺旋铣孔的情况,分别使用2刃铣刀与4刃铣刀对CFRP/Ti叠层材料进行一体化螺旋铣孔试验。在相同的切削参数条件下,对两种铣刀螺旋铣孔的切削力、刀具后刀面磨损长度、CFRP入口质量及Ti出口质量进行了测量。结果表明:随着叠层材料加工的进行,刀具正常磨损时,刃数越少的铣刀后刀面磨损越快;刀具剧烈磨损后,刃数越多的铣刀,后刀面磨损越迅速。刃数越多的铣刀所产生的轴向推力及径向力越大。在进出口加工质量上,2刃铣刀抑制了Ti出口的飞边现象,4刃铣刀对CFRP的入口毛刺起到抑制作用。 展开更多

关键词 CFRP/Ti叠层材料 螺旋铣孔 切削力 刀具磨损

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