基于压缩采样的微铣削加工刀具磨破损在线监测与寿命预测

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51475443
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Micro-milling has wide applications in micro and ultra precision devices for its prominent capabilities in versatile material processing and complex 3D surface machining. However, due to the nature of ultra-high speed interupted cutting and micro-sclae tool, the tool faliure apprears quickly. This leads to low quality and precision product as a result. The online monitoring of tool conditions has alsyse been an important and difficult issue in micro-milling. The proposed compressive sampling based online tool condition monitoring and prognosis has raised a new idea. This proposal will systematically study the dynamic issues of micro-milling, develop the cutting force modeling approaches under tool wear, and study the mechanism of tool wear and breakage, and their relationships with cutting forces, tool vibration and acoustic emissions. It will further develop the algorithms for compressive sampling which could realize low-rate sampling and denoising while keeping the inner high-frequency properties of signals the at the same time. It will develop multi-scale Hidden Markov Models to model the tool wearing dynamics within and between passes. The developed online monitoring and prognosis system could intelligently estimate the tool conditions and predict tool life. This proposal fuses the advanced studies of precision machining, mechanics, signal processing and control, the results would provide an efficient way to the monitoring of high precision machining process and benefit to the development of high precision CNC control system.
微铣削因具有加工材料的多样性和能实现复杂三维曲面加工的优势在微细与超精密仪器加工等领域有广泛的应用前景。然而微铣刀在超高转速下进行不连续切削,刀具磨破损迅速且难于监测,严重影响加工精度与产品质量,刀具磨破损的在线监测一直是微铣削加工过程控制的难点。本课题提出的基于压缩采样的在线监测方法为解决这一问题提供了新思路。本课题将系统地研究微铣削加工的动态特性,探索在微尺度下刀具磨破损的发生机理及其与铣削力、振动、声发射等信号变化之间的内在联系;通过稀疏表示的数学理论实现对高频信号的低采样率获取,并在保持高频信号本质特征同时实现去噪及特征提取,简化状态监测的模块;建立具有多级多尺度动态特性的隐马尔可夫模型,实现刀具状态智能监测与寿命预测。本研究融合了精密加工、力学、信号处理和智能控制等前沿学科理论,研究成果将为超高速精密加工的在线监测提供有效手段,对新一代的高精密机床控制系统的开发具有积极的推动作用。

结项摘要

微铣削因具有加工材料的多样性和能实现复杂三维曲面加工的优势在微细与超精密仪器加工等领域有广泛的应用前景。然而微铣刀在超高转速下进行不连续切削,刀具磨破损迅速且难于监测, 严重影响加工精度与产品质量,刀具磨破损的在线监测一直是微铣削加工过程控制的难点。本课题提出的基于压缩采样的在线监测方法为解决这一问题提供了新思路。本课题将系统地研究微铣削加工的动态特性,探索在微尺度下刀具磨破损的发生机理及其与铣削力、振动、声发射等信号变化之间的内在联系;通过稀疏表示的数学理论实现对高频信号的低采样率获取,并在保持高频信号本质特征同时实现去噪及特征提取,简化状态监测的模块;建立具有多尺度动态特性的隐马尔可夫模型,实现刀具状态智能监测与寿命预测。本研究融合了精密加工、力学、信号处理和智能控制等前沿学科理论,研究成果将为超高速精密加工的在线监测提供有效手段,对新一代的高精密机床控制系统的开发具有积极的推动作用。.本项目完成了项目规定的所有目标,取得了丰富的研究成果,申请发明专利4项,培养博士生3人,硕士生2人,发表学术论文11篇,其中SCI收录9篇。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
基于形态分量分析的高速铣削加工刀具磨损在线监测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国科学技术大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陶欣;朱锟鹏;高思煜
  • 通讯作者:
    高思煜
A Cyber-Physical Production System Framework of Smart CNC Machining Monitoring System
智能数控加工监控系统的信息物理生产系统框架
  • DOI:
    10.1109/tmech.2018.2834622
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    IEEE/ASME Transactions on Mechatronics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Kunpeng Zhu;Yu Zhang
  • 通讯作者:
    Yu Zhang
微铣削力建模研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱锟鹏;李科选;梅涛;施云高
  • 通讯作者:
    施云高
A generic instantaneous undeformed chip thickness model for the cutting force modeling in micromilling
用于微铣削切削力建模的通用瞬时未变形切屑厚度模型
  • DOI:
    10.1016/j.ijmachtools.2016.03.002
  • 发表时间:
    2016-06-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF MACHINE TOOLS & MANUFACTURE
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Li, Kexuan;Zhu, Kunpeng;Mei, Tao
  • 通讯作者:
    Mei, Tao
Modeling of the instantaneous milling force per tooth with tool run-out effect in high speed ball-end milling
高速球头铣削中具有刀具跳动效应的每齿瞬时铣削力的建模
  • DOI:
    10.1016/j.ijmachtools.2017.04.001
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    International Journal of Machine Tools and Manufacture
  • 影响因子:
    14
  • 作者:
    Zhu Kunpeng;Zhang Yu
  • 通讯作者:
    Zhang Yu

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其他文献

基于熔池运动特征的选区激光熔融过程状态检测方法
  • DOI:
    10.13196/j.cims.2021.12.003
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机集成制造系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱锟鹏;王齐胜;林昕;傅盈西
  • 通讯作者:
    傅盈西
基于目标检测的选区激光熔融成形过程熔池与飞溅监测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毛杨坤;段现银;林昕;傅盈西;朱锟鹏
  • 通讯作者:
    朱锟鹏
数字孪生驱动的金属选择性激光熔融成形过程在线监控
  • DOI:
    10.13196/j.cims.2021.02.008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机集成制造系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段现银;陈昕悦;向峰;朱锟鹏;蒋国璋
  • 通讯作者:
    蒋国璋

其他文献

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朱锟鹏的其他基金

数据与机理深度融合的微铣削加工过程在线监测理论与刀具磨损智能补偿方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
数据与机理深度融合的微铣削加工过程在线监测理论与刀具磨损智能补偿方法
  • 批准号:
    52175528
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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