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面向切削加工的机床绿色化技术研究进展
1
作者 刘璐 岳彩旭 +1 位作者 李子峰 周延昌 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期33-45,共13页
在新兴技术浪潮推动下,机床切削加工领域加速向绿色化转型。新材料、智能化技术与创新加工方法的协同应用,为实现高效率、低能耗、低排放目标提供关键支撑。文章系统梳理国内外机床绿色化技术的发展背景与实现路径,对机床减排、节能技... 在新兴技术浪潮推动下,机床切削加工领域加速向绿色化转型。新材料、智能化技术与创新加工方法的协同应用,为实现高效率、低能耗、低排放目标提供关键支撑。文章系统梳理国内外机床绿色化技术的发展背景与实现路径,对机床减排、节能技术进行分类剖析,总结技术流程,并融合加工能效优化与清洁加工技术,构建相应的绿色化技术框架。研究表明,当前机床绿色化技术主要通过清洁加工、智能算法建模、虚拟仿真及大数据分析优化加工过程,依托先进工艺与智能控制实现节能减排。文章旨在提炼前沿技术经验,为我国机床加工绿色化相关研究提供理论参考。 展开更多
关键词 机床绿色化 节能减排 清洁切削 加工优化 智能控制
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多边形轴类零件的数控车削方法研究与开发
2
作者 罗祥玮 刘建群 夏鸿建 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期99-106,共8页
针对多边形轴类零件加工效率较低的问题,研究与开发了一种多边形截面车削方法。首先,建立了刀具轴与主轴运动的数学模型,推导了刀尖相对工件的合成运动轨迹方程,分析了刀具轴与主轴的转速比及相位角关系对目标轮廓的影响规律。其次,构... 针对多边形轴类零件加工效率较低的问题,研究与开发了一种多边形截面车削方法。首先,建立了刀具轴与主轴运动的数学模型,推导了刀尖相对工件的合成运动轨迹方程,分析了刀具轴与主轴的转速比及相位角关系对目标轮廓的影响规律。其次,构建了刀具轴运动控制的算法流程,在加减速过程中采用了三段式四阶位移曲线完成刀具轴不同转速间的平滑过渡,在车削过程中针对负载波动问题提出了一种基于梯形速度曲线的自适应插补算法。最后,提出了一种伺服系统跟踪误差补偿机制,解决了在不同跟踪误差下加工截面相位角不一致的问题。经数控车床加工实验,结果表明,在加工四方轴零件时车削相较铣削方法加工效率提升了63%,加工精度符合要求,且车削方法能够适用于不同多边形轴的加工,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 多边形车削 运动控制 自适应插补 同步跟随 误差补偿
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超声绿色复合加工技术与装备发展趋势
3
作者 杨简彰 袁尧辉 +5 位作者 郑李娟 赖志伟 李伟秋 汪喜 王成勇 丁峰 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期60-72,共13页
超声加工与绿色加工技术的复合应用,可充分协同二者在高质、高效、环保方面的核心优势,进一步提升工件质量与刀具寿命,减少切削液对环境的污染,助力制造业向高质、高效、低污染方向升级转型,已在钛合金、高温合金、硬脆材料、复合材料... 超声加工与绿色加工技术的复合应用,可充分协同二者在高质、高效、环保方面的核心优势,进一步提升工件质量与刀具寿命,减少切削液对环境的污染,助力制造业向高质、高效、低污染方向升级转型,已在钛合金、高温合金、硬脆材料、复合材料等零部件加工应用中取得了明显效果。但超声-绿色加工的复合机理研究、切削理论体系构建及装备集成化研发层面,尚缺乏系统性、深层次的研究报道。文章聚焦该交叉技术领域,系统阐述了超声加工与绿色加工在单一应用及复合应用场景下的理论基础、装备特性与实际工程应用案例;通过全面梳理超声绿色复合加工技术的发展脉络、研究现状及核心问题,为该技术的后续优化迭代与配套装备升级提供理论指导和工程支撑。 展开更多
关键词 超声加工 绿色加工 超声绿色复合加工 加工机理 加工装备
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融合敏感度-机理的MOPSO铣削工艺参数增效优化
4
作者 黄晓燕 赵家康 +2 位作者 马俊燕 廖小平 鲁娟 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期114-121,153,共9页
现有加工过程的多目标优化方法未能有效利用工艺参数的敏感度与机理信息,易陷入局部最优且解集多样性不足。为此,文章提出基于敏感度-机理信息驱动的多目标粒子群优化(sensitivity-mechanism integrated multi-objective particle swarm... 现有加工过程的多目标优化方法未能有效利用工艺参数的敏感度与机理信息,易陷入局部最优且解集多样性不足。为此,文章提出基于敏感度-机理信息驱动的多目标粒子群优化(sensitivity-mechanism integrated multi-objective particle swarm optimization, SMG-MOPSO)算法回归模型与经验公式,以构建表面粗糙度Ra、切削力F_(c)和材料去除率(material removal rate,MRR)预测模型;通过敏感度函数、主效应与交互作用分析,揭示工艺参数对优化目标的影响规律;在此基础上,针对MOPSO设计三项机制,即基于敏感度函数与机理趋势的自适应步长调节、融合敏感度导向与机理修正的速度更新、引入机理一致性的解集维护,以增强解集效果。铣削试验验证表明,所提方法在满足Ra与F_(c)约束的前提下,MRR提高24.40%,验证了该方法的有效性及工程应用潜力。 展开更多
关键词 铣削加工 粒子群优化 自适应机制 机理信息 敏感度函数
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高能效绿色机床技术体系和发展趋势
5
作者 吴少卿 李聪波 +4 位作者 曹华军 姜楠 刘亚群 蒋林 薛瑞娟 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期7-22,共16页
随着绿色发展理念的不断深入和制造业降本增效、环境保护等需求的日益提升,高能效绿色机床已成为全球制造业绿色转型的关键装备,受到了国内外的广泛关注。以高能效绿色机床为对象,在其定义和需求分析的基础上,综述了国内外高能效绿色机... 随着绿色发展理念的不断深入和制造业降本增效、环境保护等需求的日益提升,高能效绿色机床已成为全球制造业绿色转型的关键装备,受到了国内外的广泛关注。以高能效绿色机床为对象,在其定义和需求分析的基础上,综述了国内外高能效绿色机床的发展现状,围绕全生命周期构建了高能效绿色机床的关键技术体系并研究技术现状,由此总结归纳了高能效绿色机床的发展趋势,最后从国家重大专项支撑、标准体系构建和全产业链发展三方面提出了高能效绿色机床的未来展望。旨在总结高能效绿色机床技术体系与发展趋势,支持国产化高能效绿色机床的研制和推广,促进我国机床制造业的绿色协同发展。 展开更多
关键词 高能效绿色机床 需求分析 技术体系 发展趋势 绿色转型
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机床环境评估系列标准解析及应用
6
作者 吴翟 陈妍言 +2 位作者 薛瑞娟 张颖 李聪波 《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期92-98,共7页
机床环境评估系列标准通过构建节能设计方法、能耗测量方法及分类型能效测试原则,为机床行业提供绿色升级路径。该系列标准聚焦机床使用阶段的能源绩效提升,为制造企业优化产品能耗结构和改进产品设计提供了技术依据与方法指导。国内外... 机床环境评估系列标准通过构建节能设计方法、能耗测量方法及分类型能效测试原则,为机床行业提供绿色升级路径。该系列标准聚焦机床使用阶段的能源绩效提升,为制造企业优化产品能耗结构和改进产品设计提供了技术依据与方法指导。国内外实践表明,该系列标准的应用有助于增强机床产品的市场竞争力。我国需进一步加快标准转化与应用,构建绿色机床标准体系,推动制造业低碳转型。 展开更多
关键词 机床 环境评估 节能设计 能耗测量方法 分类型能效测试原则
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改进聚类算法区域划分下三维异型凸体铣削规划
7
作者 胡伟石 张浩 +4 位作者 邵辉 孙莎莎 洪雪梅 尹方辰 黄吉祥 《华侨大学学报(自然科学版)》 2026年第1期112-118,共7页
为了提高三维异形曲面铣削效率,提出一种稳定性区域划分与走刀方向优化方法。首先,设计一种基于权重和概率的K-means聚类(WPK-means)算法,通过加权距离和概率函数优化初始聚类中心,实现稳定曲面分区;然后,采用最优曲线拟合法,以最长截... 为了提高三维异形曲面铣削效率,提出一种稳定性区域划分与走刀方向优化方法。首先,设计一种基于权重和概率的K-means聚类(WPK-means)算法,通过加权距离和概率函数优化初始聚类中心,实现稳定曲面分区;然后,采用最优曲线拟合法,以最长截交曲线确定走刀方向,减少进退刀次数,提升材料去除率。最后,通过仿真实验进行有效性验证,并与其他改进的K-means聚类算法进行对比。结果表明:文中算法具有较好的准确率。 展开更多
关键词 概率函数 WPK-means算法 区域划分 最优曲线拟合法
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面向串并联镜像加工装备的线激光安装位姿高精度标定方法
8
作者 刘海波 李文杰 +5 位作者 丁悦 王鹏飞 梁润 薄其乐 谢福贵 肖世宏 《航空制造技术》 北大核心 2025年第11期14-20,共7页
针对现有串并联机床线激光传感器测量位姿准确标定难题,提出一种适用于串并联机床的线激光安装位姿标定方法。基于标准球特性,求取球心坐标后利用标准球球心不变性建立等式,提出求取旋转矩阵的目标函数;通过扫描标准球表面,获取其点云... 针对现有串并联机床线激光传感器测量位姿准确标定难题,提出一种适用于串并联机床的线激光安装位姿标定方法。基于标准球特性,求取球心坐标后利用标准球球心不变性建立等式,提出求取旋转矩阵的目标函数;通过扫描标准球表面,获取其点云数据并拟合出球心,与球心坐标真值比较并建立平移矩阵的求取模型。与传统手眼标定方法相比,所提方法沿X、Y、Z 3个方向的标定误差分别降低了88.9%、83.6%、82.1%。所提方法无须改变串并联机构的姿态,有效避免了串并联机床定位误差对测量位姿标定的影响,提高了标定精度。 展开更多
关键词 串并联机床 标准球 线激光传感器 位姿标定 测量加工一体化
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行星滚柱丝杠副技术分析及装备应用 被引量：2
9
作者 王建修 张旭 彭永童 《金属加工(冷加工)》 2025年第2期38-41,共4页
针对行星滚柱丝杠副产品,分析了标准式、循环式及反向式等5种主流结构的特点,探讨了行星滚柱丝杠副设计分析方向及磨削、车削和旋铣等各类螺纹加工方式的优缺点,分析了加工中的技术难点,并提供相应的解决方案。
关键词 行星滚柱丝杠副 螺纹加工 磨削设备
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论文推荐基于振动信号功率谱能量的钛合金铣削过程刀具磨损监测研究
10
《制造技术与机床》 北大核心 2026年第1期22-22,32,45,91,190,214,共6页
针对复杂切削工况下钛合金结构件加工过程中刀具磨损监测的难题,提出基于主轴振动信号功率谱能量的刀具磨损监测方法。首先,在剔除振动信号原始数据异常点的基础上,通过功率谱分布提取反映刀具磨损退化过程的0~7f0频带能量指标、过齿频... 针对复杂切削工况下钛合金结构件加工过程中刀具磨损监测的难题,提出基于主轴振动信号功率谱能量的刀具磨损监测方法。首先,在剔除振动信号原始数据异常点的基础上,通过功率谱分布提取反映刀具磨损退化过程的0~7f0频带能量指标、过齿频率基频f0和倍频3f0幅值等3个指标作为监测刀具退化过程的敏感指标。其次,提出基于结构件加工质量约束的刀具磨损失效阈值确定方法。最后,在钛合金槽腔结构件上验证了本方法的可行性。结果表明:相比于基于FFT谱、时域统计指标与小波包频带能量的刀具磨损监测方法,文章提出的复杂切削工况下的刀具磨损监测方法效果更加显著,可准确识别刀具的早期磨损。 展开更多
关键词 刀具磨损监测 振动信号功率谱能量 钛合金铣削
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机床主轴维修测试的安全台架及测试方法
11
作者 薛飞 王康辉 +1 位作者 李家骐 李云辉 《机电安全》 2026年第1期29-36,共8页
针对机床电主轴维修和测试作业中的安全风险点进行梳理,设计了高安全性台架,实现了主轴的可靠固定、轻便翻转以及轴承和主轴的安全压装,形成了一整套安全可控的机床电主轴维修和测试标准化、规范化流程。
关键词 安全台架 主轴固定 电主轴 轻便翻转 维修测试
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基于层次聚类与互信息序列的滚珠丝杠副预紧力预测研究 被引量：2
12
作者 张健 祖莉 +3 位作者 徐洋 陈凯 刘晓玲 冯虎田 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第7期180-188,200,共10页
针对滚珠丝杠副的运行过程中预紧力逐渐衰减,影响其工作精度问题,围绕时间序列的层次聚类与互信息研究,完成对滚珠丝杠副摩擦力矩样本的典型序列提取,提出了一种利用摩擦力矩数据预测预紧力的方法。首先,通过监测设备获得丝杠摩擦力矩... 针对滚珠丝杠副的运行过程中预紧力逐渐衰减,影响其工作精度问题,围绕时间序列的层次聚类与互信息研究,完成对滚珠丝杠副摩擦力矩样本的典型序列提取,提出了一种利用摩擦力矩数据预测预紧力的方法。首先,通过监测设备获得丝杠摩擦力矩原始数据,并通过层次聚类与互信息提取典型序列。基于混沌时间序列的相空间重构,典型序列作为深度网络的输入建立非线性回归模型,对预紧力的变化进行预测与评估。在对理论与实验的分析后,验证了该算法能够较好地预测滚珠丝杠副的预紧力变化并在预测过程中有更高的预测精度与数值稳定性。 展开更多
关键词 滚珠丝杠副 预紧力预测 摩擦力矩 典型序列 层次聚类 互信息
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冰固持条件下切削参数对不锈钢铣削力及平面度影响的试验研究 被引量：2
13
作者 董庆运 陈光军 +1 位作者 王飞 谭斌 《工具技术》 北大核心 2025年第2期18-22,共5页
316不锈钢铣削过程中,存在发热严重、易粘刀、零件表面质量差等问题,使其在高精密场合的应用受到限制。利用冰固持装夹系统实现工件的温度控制,减小已加工区域和未加工区域的温度差影响,并采用正交试验法进行低温铣削试验研究。通过极... 316不锈钢铣削过程中,存在发热严重、易粘刀、零件表面质量差等问题,使其在高精密场合的应用受到限制。利用冰固持装夹系统实现工件的温度控制,减小已加工区域和未加工区域的温度差影响,并采用正交试验法进行低温铣削试验研究。通过极差分析和方差分析法对试验数据进行分析,结果表明:切削参数对切削力的影响程度由大到小依次为:主轴转速n、切削深度a_(p)、进给速度v_(f);对平面度的影响程度由大到小依次为:切削深度a_(p)、主轴转速n、进给速度v_(f),并得到试验参数范围内的切削力和平面度的最佳参数组合。 展开更多
关键词 冰固持 不锈钢 切削参数 切削力 平面度
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基于麻雀算法优化神经网络的螺杆砂带磨削去除深度预测 被引量：2
14
作者 杨赫然 张培杰 +3 位作者 孙兴伟 潘飞 董祉序 刘寅 《表面技术》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页
目的准确获得螺杆转子砂带磨削材料去除深度,探究工艺参数对材料去除深度的影响。方法通过分析螺杆转子砂带磨削去除机理,确定材料去除深度影响因素。提出一种基于麻雀算法优化长短时记忆网络-卷积神经网络模型(SSA-CNN-LSTM),对螺杆转... 目的准确获得螺杆转子砂带磨削材料去除深度,探究工艺参数对材料去除深度的影响。方法通过分析螺杆转子砂带磨削去除机理,确定材料去除深度影响因素。提出一种基于麻雀算法优化长短时记忆网络-卷积神经网络模型(SSA-CNN-LSTM),对螺杆转子砂带磨削加工中的材料去除深度进行预测。以磨削中影响材料去除深度的因素为输入,磨削深度为输出,构建利用SSA对CNN-LSTM超参数进行寻优的预测模型,并且与CNN-LSTM、LSTM、PSO-BP、RBF以及随机森林预测方法进行对比。结果所提预测方法平均绝对百分比误差MAPE可达0.0461,均方根差RMSE为9.261,平均绝对误差MAE达7.836,确定系数R^(2)为0.9974,相比于未优化CNN-LSTM网络和其他经典网络模型,预测精度更高,能够有效预测螺杆转子磨削材料去除深度。利用提出的模型探究了磨削工艺参数对材料去除深度MRD和材料去除一致性的影响。由预测结果可知,螺杆转子砂带磨削材料去除深度随法向压力、砂带线速度增加而增大,随进给速度、砂带目数增加而减小,且受法向压力影响最明显。通过对磨削前后工件廓形进行分析可知,材料去除深度随磨削区域受到的法向压力呈现中间磨削深度大、两侧逐渐减小的趋势。结论提出的预测模型预测效果显著,分析了工艺参数对磨削材料去除深度和去除一致性的影响规律,可为其他类型的加工轮廓预测提供参考。 展开更多
关键词 材料去除深度 砂带磨削 预测 螺杆转子
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多能场赋能生物润滑剂微量润滑磨削研究进展 被引量：1
15
作者 吴浩 刘纪新 +7 位作者 周宗明 颜旭 王广 董兰 姬长贺 盛锐 陈云 李长河 《工具技术》 北大核心 2025年第9期1-12,共12页
随着制造业迫切向低碳与可持续转型,生物纳米润滑剂微量润滑磨削由于其优异的冷却润滑与清洁环保的特点,成为浇注式和干磨削技术优选的替代方案。针对其在砂轮工件界面高温高压边界条件下润滑剂失效的技术问题,提出通过能场对生物纳米... 随着制造业迫切向低碳与可持续转型,生物纳米润滑剂微量润滑磨削由于其优异的冷却润滑与清洁环保的特点,成为浇注式和干磨削技术优选的替代方案。针对其在砂轮工件界面高温高压边界条件下润滑剂失效的技术问题,提出通过能场对生物纳米润滑剂微量润滑进行效能提升,改善高温高压条件下纳米生物润滑剂的强化换热与抗磨减摩的摩擦学性能。但是能量场赋能后,润滑介质在磨削区域的理化性质与磨削性能之间的映射关系尚不明晰。为解决上述问题,本文基于摩擦学和传热学对多能场赋能下的纳米生物润滑剂的磨削性能进行综合性评估。对纳米生物润滑剂的抗磨减磨进行分析,针对不同能量场赋能机理进行物理机制研究。低温赋能下,磨削区域的换热行为得到强化;静电雾化后,液滴粒径和接触角进一步改善,雾滴的浸润性提高;超声辅助下,液滴雾化过程中的二次破碎行为得到强化,液滴粒径的均一性发生改善;磁场赋能下,磁性纳米粒子的有序运动显著降低磨削比能,表面质量得到提高。针对多能场下的纳米生物润滑剂磨削的工程与科学瓶颈提出展望,为未来多能场赋能的工业化应用提出理论与技术支持。 展开更多
关键词 磨削 能场赋能 微量润滑 纳米粒子 生物润滑剂 磁场 静电雾化 低温冷风 超声振动
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损伤演化模型对钛合金精整加工数值仿真精度的影响研究 被引量：1
16
作者 史丽晨 杜林珅 +1 位作者 豆卫涛 康凯 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第10期1721-1731,共11页
采用有限元仿真方法对钛合金进行切削机理研究时,不同的损伤演化模型及其参数的设置极大地影响了研究结果的可靠性和准确性。本文通过ABAQUS建立了三维钛合金精整车削模型,采用不同的损伤演化模型(断裂能、失效位移)模拟了Ti6Al4V车削过... 采用有限元仿真方法对钛合金进行切削机理研究时,不同的损伤演化模型及其参数的设置极大地影响了研究结果的可靠性和准确性。本文通过ABAQUS建立了三维钛合金精整车削模型,采用不同的损伤演化模型(断裂能、失效位移)模拟了Ti6Al4V车削过程,针对建模时损伤演化模型中失效位移难以合理取值的情况,给出了一种失效位移取值方法。根据单元尺寸设置三组不同失效位移值进行切削仿真,然后总结失效位移取值规律,最后对比了两种损伤演化模型对切削力、切屑形貌、残余应力的影响。结果表明:在采用相同的工艺参数条件下,失效位移取值与单元格尺寸相近时具有更准确的仿真精度,基于失效位移的损伤演化模型较断裂能的损伤演化模型使用更为简便,与试验具有较好地一致性。 展开更多
关键词 钛合金 有限元仿真 失效位移 断裂能 切削力 切屑形貌 残余应力
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考虑铣削表面形貌的工艺参数可靠性优化 被引量：1
17
作者 黄贤振 王旭 +1 位作者 丁鹏飞 姜智元 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期80-87,共8页
针对球头铣削过程进行研究,旨在完成铣削工艺参数的可靠性优化.首先,根据球头铣刀切削刃运动轨迹,利用Z映射(Z-MAP)算法对加工形成的表面形貌进行仿真,引入表面粗糙度(Ra)衡量加工后的表面质量,通过表面形貌分析实验验证表面形貌仿真模... 针对球头铣削过程进行研究,旨在完成铣削工艺参数的可靠性优化.首先,根据球头铣刀切削刃运动轨迹,利用Z映射(Z-MAP)算法对加工形成的表面形貌进行仿真,引入表面粗糙度(Ra)衡量加工后的表面质量,通过表面形貌分析实验验证表面形貌仿真模型的准确性;然后,考虑到铣削过程中加工表面质量、刀具使用寿命以及工艺参数不确定性的实际约束条件,建立以主轴转速、刀具进给速度、轴向切深、径向切深为优化变量,以材料去除率(Q)的最大化为优化目标的工艺参数可靠性优化模型;最后,基于灰狼优化算法对优化模型进行求解以获得最优工艺参数,并通过铣削实验验证优化结果的可行性. 展开更多
关键词 球头铣刀 Z-MAP算法 表面形貌 表面粗糙度 灰狼优化算法 可靠性优化
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