加强核心技术研究促进数控加工智能化——访长江学者特聘教授、上海交通大学教授朱利民.pdf

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1、朱利民zHuLimin长江学者特聘教授ChangJiangScholar国家杰出青年科学基金获得者WinnerofcheNationalScienceFundforDistinDfishedYoungScientists上海交通大学教授，博士生导师，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、国家“万人计划”领军人才、机械系统与振动国家重点实验室副主任，主要从事数控加工技术与装备、机器人化智能制造装备方向的研究，担任国际学术期刊IEEE／ASMETransacrionsOnMec·hagronics知IEEETransacgionsOnAufomationScienceilndEnginee

2、ring副i编、Proceedingsor'theIMechE．partB：jollrllil]ofEngineem!gManufacture和hTwmat]onM10umalot÷hltelhgentRob06csandApphca60ns编委，主持国家自然科学基金重点项目、国家973计划项目课题、国家科技重大专项课题等科研项目2{)余项．由科学出版基金资助出版专著1部，发表SCI论文120余篇，包括ASME和IEEE会刊论文311篇作为主要完成人获国家自然科学二等奖和国家科技进步二等奖各1项。加强核心技术研究促进数控加工智能化——访长江学者特聘教授、上海交通大学教授朱利民Prom

3、otingIntelligentCNCMachiningbyCoreTechnologyResearch本刊记者玲犀髟：您长期从事多轴数控加工技术与装备的研究，请简要介绍该领域国际发展前沿趋势和热点。朱利民：在复杂曲面零件五轴数控加工技术方面，以线接触和高阶点接触加工为代表的自由曲面宽行加工几何学原理和刀位规划方法取得重要突破，并正向面向制造的曲面设计方向发展；以通用五轴数控机22航空制造技术·2017年第5期床加工复杂共轭曲面的CAM技术获得广泛关注，正成为一个研究热点；对于刚性零件，五轴铣削加工切削力模型已具有较高的精度，在切削参数(进给率)优化中发挥了重要作用，但五轴铣削加工动

4、力学的研究进展缓慢，五轴加工中由于时变的切削条件和诸多不确定性因素，往往难以满足零件在几何精度和物理性能方面的高要求，需要根据中间状态零件几何和性能参数的实测结果，进行加工目标曲面修形或机床参数反调、刀具路径调整，实现零件性能和几何要求驱动的自适应加工，这种加工一测量一体化的闭环加工技术是智能制造的重要研究方向。在大型复杂薄壁零件数控加工技术方面，航空大型壁板结构复杂，数控编程时间与在机加工时间之比由度混联机床等新构型装备在航空铣削装备上有所突破。为10：1，近年来基于特征的数控加工自动工艺决策与编程得到了深入研究，目前已突破传统静态特征仅考虑零件最终几何状态的不足，提出了综合考虑零

5、件加工过程中加工、检测和装夹等交互作用及其演变特性的动态特征模型与识别方法，实现了大型复杂结构件数控加工的工艺知识重用；大型薄壁零件加工时在切削力激励下易产生过大的变形和振动，甚至发生自激颤振，传统加工动力学仅仅关注“刀具一工件”系统动力学，采用牺牲效率的保守切削参数应对加工振动和变形问题，近期研究重点转向“薄壁构件一装夹支撑”系统结构动力学，通过调控“工件一夹具”系统的刚度和阻尼特性获得所期望的工艺系统静、动态特性，从动力学优化角度为解决大型薄壁零件加工的振动和变形难题提供了新的思路和技术方案；对于大型蒙皮类零件，法国杜菲工业公司和空客公司联合研发的镜像铣设备集柔性装夹、随动支撑、

6、壁厚在线测量、加工误差补偿等功能于一体，其刀具和支撑头分别位于蒙皮两侧，沿蒙皮表面镜像对称移动，从本质上提高了加T区域的局部刚度，并且通过在线壁厚测量与微量切深补偿精确控制刀尖点与支撑点之间的间距，实现了加工壁厚的闭环控制，代表了大型蒙皮壁板加工的最新技术和发展趋势。在数控加工装备技术方面，高速和高刚性、功能复合化、智能化、长寿命、高可靠性以及高节能环保性成为数控机床的主要发展趋势；加_丁过程力、热、声表面波等信号在线测量与加工过程监测、诊断和控制是智能加工装备的重要标志；智能主轴、智能轴承、智能支承件和智能控制系统、智能夹具等智能化功能部件研究得到高度关注，具有热误差补偿和主动振动

7、补偿功能的智能机床已商业化；三自由度并联动力头、四～五自大型整体结构件现场轻型加工和数字化装配中已得到一定规模的应用，呈现出机器人化的特点。钐：请简要介绍课题组在数控加工技术与装备方面所做的研究。朱利民：课题组长期从事复杂曲面零件高效精密数控加工理论与技术研究，从加工成形几何学原理、动力学判稳方法、几何误差评定模型到成套工艺技术与装备，取得了系统性成果：提出了自由曲面五轴数控宽行加工的几何学原理和刀位规划方法，CIRPFellow、法国学者Bernard教