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[发明专利]一种基于多类信号特征融合的刀具磨损监测方法-CN202210778313.4有效
发明人：张星;赵万华;高洋;郭卓城 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-07-01 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： B23Q17/09 文献下载
摘要：一种基于多类信号特征融合的刀具磨损监测方法，先建立考虑刀具偏心和磨损情况的动态铣削力模型，推导铣削力激励作用下的主轴箱振动加速度响应，解析表征工作状态下主轴电机的输出扭矩；再基于实测铣削力信号，提出了刀具磨损状态的四步分离解耦策略；然后基于主轴箱振动实测数据，辨识铣削力输入‑主轴箱振动响应输出的传递函数，对铣削力进行反向计算，估计出平均比切力系数；再基于主轴三相电流实测数据，辨识电机扭矩系数，对切削扭矩进行反向计算，估计出平均切向比切力系数；最后采用特征融合方法，将上述多个比切力系数进行加权求和，获得一个综合特征参数，对刀具磨损状态进行主动监测；本发明可为刀具磨损状态在线实时监测提供技术支撑。
一种基于信号特征融合刀具磨损监测方法

[发明专利]一种复杂零件关键特征参数的测头在机测量方法-CN202210385978.9有效
发明人：张星;马昂扬;胡玉玲;赵万华 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-04-13 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： B23Q17/20 文献下载
摘要：一种复杂零件关键特征参数的测头在机测量方法，首先确定单个测点接触路径规划，规划单个特征内的测量路径，再规划多个特征间的测量路径，连接出最优的整体测量路径；再由测量程序测量得到标记点的实测点坐标值，计算关键特征参数；通过CATIA CAA二次开发，基于CAD内核，开发出测点标记、测量轨迹生成、测量程序生成、特征参数计算功能模块，形成在机测量系统；在测量规划阶段，先在软件平台进行测点标记，生成测量轨迹，导出测量程序，然后在机床上进行实际测量，将测量结果导入在机测量系统，进行特征参数计算和显示。本发明实现了复杂零件关键特征的尺寸参数和误差参数的测头在机快速测量，具有较好的可操作性和适用性，便于在企业加工现场进行应用。
一种复杂零件关键特征参数测量方法

[实用新型]一种轮毂夹具定位面气吹清理装置-CN202320351630.8有效
发明人：谢国亮;李贯存;唐连续;房超;赵万华 -专利权人：济南第一机床有限公司
申请日： 2023-03-01 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： B23Q3/06 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种轮毂夹具定位面气吹清理装置，包括连接气源的供气管和与控制器电连接的通断阀，供气管另一端连通通断阀进气口，通断阀出气口设有连管和，连管端部设有内部相通的主气管，主气管上设有内部相通的多个气嘴，多个气嘴出口朝向夹紧组件的定位块定位面。本实用新型依靠控制器控制通断阀，进而控制吹向定位面的气流通断，依靠气流吹动力将定位面上的异物清理干净，提高了轮毂在夹紧组件上的夹持定位精度，替代了操作人员的手动清理工作，提高了轮毂加工成品率和轮毂批量加工效率。
一种轮毂夹具定位面气吹清理装置

[发明专利]一种激光辅助铣削的光斑位姿自动调节控制方法及系统-CN202310408178.9在审
发明人：张俊;刘鑫;徐斌斌;刘弘光;史世佳;赵万华 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2023-04-17 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： B23K26/70 文献下载
摘要：本发明属于激光辅助加工技术领域，其公开了一种激光辅助铣削的光斑位姿自动调节控制方法及系统，所述控制方法为依据激光辅助加工技术特征，进行刀具路径规划得到刀位点文件，并通过提出的激光姿态控制算法计算实际刀路下的激光光斑空间位姿，进而得到与加工刀路同步、协调变化的刀具‑激光同步数控程序。基于控制方法搭建控制系统，包括机床数控装置、激光公转单元和激光温控单元；数控装置集成激光器的“开关”、功率及位姿控制；激光公转单元用于调节激光光斑的位姿，使其始终位于刀具正前方既定位置预热工件的局部材料；解决传统单方向进给加工局限性的问题，可实现复杂形状工件的连续激光辅助加工，促进激光辅助加工技术的产业化应用。
一种激光辅助铣削光斑自动调节控制方法系统

[发明专利]一种基于S形加减速的五轴机床速度规划方法-CN202110327492.5有效
发明人：张星;王增光;赵万华;马昂扬 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2021-03-26 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： G05B19/416 文献下载
摘要：一种基于S形加减速的五轴机床速度规划方法，先获取连续加工路径的路径信息，建立完整的S形加减速模型；将不完整的加减速过程分成多种情况，建立相应的加减速速度图的规划方法；然后对小线段起始点的限制速度进行修正；再通过S形加减速分类模型确定当前小线段应采用的加减速类型，计算小线段的位移、速度、加速度图，通过线性插值求解工件坐标系下各轴的坐标值；最后采用逆向坐标变换将工件坐标系下每个插补周期各轴的坐标值转化为机床坐标系下每个插补周期各轴的坐标值，进行零件加工，逐段向前计算每个小线段的速度图，最终获得整条加工路径上的插补指令位置和指令速度；本发明能实现进给速度高速，保证机床运动部件移动的平稳性。
一种基于减速机床速度规划方法

[发明专利]工艺-状态数据关联的刀具磨损监测方法及系统-CN202210454141.5有效
发明人：张俊;白乐乐;张会杰;吴世杰;赵万华 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-04-27 - 公布日： 2023-07-25 - 主分类号： B23Q17/09 文献下载
摘要：工艺‑状态数据关联的刀具磨损监测方法及系统。数控切削加工过程中经常需要多把刀具参与切削任务，机床执行换刀后传感器监测到的时间序列信号难以与对应刀具相匹配。提出通过同步采集机床工艺数据与状态数据并进行关联映射方法，解决海量时间维度机床状态信息与刀具名称等工艺信息割裂问题。基于主轴电流信号有效值将小波包敏感频带能量特征与经EMD分解后的基本模式分量时域特征作为反映刀具磨损演化的故障特征，将多个特征融合为单一监测指标来表征刀具磨损演化过程。在磨损失效阈值选择上，将零件加工精度要求与失效阈值相关联来精准制定。本发明基于工艺数据‑状态数据关联信息诊断刀具磨损演化程度，提高了通过监测特征在线评估刀具磨损程度的可靠性。
工艺状态数据关联刀具磨损监测方法系统

[发明专利]基于切削力成分解耦的变工况刀具磨损监测方法及系统-CN202210736994.8有效
发明人：张俊;白乐乐;唐宇阳;张会杰;赵万华 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-06-27 - 公布日： 2023-07-25 - 主分类号： B23Q17/09 文献下载
摘要：本发明公开了基于切削力成分解耦的变工况刀具磨损监测方法及系统，根据刀位点文件离线计算刀具‑工件啮合区域TWE；离线计算刀具在零件各位置处所允许的切削力。采集数控机床主轴振动数据，根据获取的系统内部数据建立具有标记刀具名称信息的数据集；基于振动信号实时估计刀具的切削力；计算实际因刀具磨损而增加的切削力和在零件精度约束下最大允许的因刀具磨损而增加的理论切削力。将实测与理论磨损切削力实时作比较，若实际刀具磨损程度大于理论允许的刀具磨损程度则执行换刀，否则继续监测刀具状态直到刀具磨损失效。本发明可实现变负载下的刀具磨损监测，基于零件精度约束实时判定刀具是否磨损失效，可最大限度利用刀具使用寿命。
基于切削力成分工况刀具磨损监测方法系统

[发明专利]一种综合能量比和幅值标准差的铣削颤振在线监测方法-CN202310543843.5在审
发明人：张俊;李超;白乐乐;邱华光;唐宇阳;赵万华 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2023-05-15 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： B23Q17/12 文献下载
摘要：本发明公布了一种综合能量比和幅值标准差的铣削颤振在线监测方法，首先通过三向振动加速度传感器获取铣削过程的主轴三向振动信号；其次利用本发明提出的颤振峰搜寻方法在信号频谱向量中找出周期峰和颤振峰对应的幅值，再将其代入计算公式中得到能量比；然后计算幅值标准差，将从三向振动信号各向中提取的能量比和幅值标准差进行特征层融合得到一个6维的监测指标集合；最后把指标集合输入到已训练好的监测模型中输出采样时间段的铣削加工状态监测结果。相比于传统的颤振监测方法，该方法可以同时满足早期监测、所提监测指标对加工工艺参数变化不敏感和实时监测三个要求，可以准确识别出主颤振频率的幅值和频率大小。
一种综合能量标准差铣削在线监测方法

[发明专利]一种机床主轴分形导热通道的设计方法-CN202310451272.2在审
发明人：李旸;田景尧;聂喆;何文蕾;赵万华 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2023-04-24 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： G06F30/10 文献下载
摘要：本发明涉及高速高精密数控机床技术领域，公开了一种机床主轴分形导热通道的设计方法，通过将分形导热通道与直导热通道和无导热通道结构的最高温度、整体温度分布情况进行仿真、实验对比发现，本发明方法使该主轴区域的温度场分布更加均匀、最高温度减少。能够在机床主要热源在稳态工况下快速将产生的热量导出，其中温度在初始快速上升后趋于稳定，表明测试模型已达到热平衡。以最高温度的95％为准则，分形导热路径和直导热路径模型分别需要约33分钟和51分钟才能达到稳态。在相同的实验条件下，分形热传导路径模型更快地实现热平衡。与直线导热路径模型相比，分形导热路径模型的温度测量点在相同位置具有较低的温度。
一种机床主轴导热通道设计方法

[实用新型]一种轮毂加工机床用测量定位机构-CN202320282951.7有效
发明人：谢国亮;唐连续;李贯存;房超;赵万华 -专利权人：济南第一机床有限公司
申请日： 2023-02-22 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： B23Q17/20 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种轮毂加工机床用测量定位机构，包括测头支座，测头支座安装在机床本体上，测头支座一侧连接有转动连接装置，所述转动连接装置一侧设置有测头本体，测头本体一侧连接有测头探针，所述机床本体上设置有测头数据处理盒、数控系统，测头数据处理盒、数控系统均与所述测头本体电连接。本实用新型，通过设置测头支座连接测头本体与机床本体，便于更换测头或安装不同规格测头，通过设置转动连接装置在测头本体或测头测针与被测轮毂、机床本体发生碰撞时进行偏转，避免测头本体或测头探针碰撞损坏，通过设置测头数据处理盒，也可以采用现有技术的数据收集处理机构，收集测头测量数据信号进行汇总处理。
一种轮毂加工机床测量定位机构

[发明专利]一种九轴联动双刀加工的双刀轴矢量同步规划方法-CN202011255316.7有效
发明人：宋冬冬;薛飞;赵万华;卢秉恒 -专利权人：西北农林科技大学;西安交通大学
申请日： 2020-11-11 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： G05B19/19 文献下载
摘要：一种九轴联动双刀加工的双刀轴矢量同步规划方法，包括：步骤1、根据九轴联动双刀加工中双刀具共用同一工件回转轴的结构约束，通过切触点处的法向量建立双刀轴矢量相互耦合的表征模型；步骤2、在满足加工轮廓度需求以及无干涉的双重条件下，计算双刀加工轨迹线上对顶切触点处初始的刀轴矢量；步骤3、建立双刀轴矢量与九轴联动加工中三个旋转轴的运动转化方程，求解在加工坐标下机床旋转轴的旋转角；步骤4、以机床旋转轴角速度变化最小为目标建立双刀轴矢量优化的目标函数，同步规划满足机床加工能力的刀轴矢量。本发明实现了双刀轴矢量的同步规划，提高了双刀加工自由曲面的加工质量和效率。
一种联动双刀加工矢量同步规划方法

[发明专利]基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法及相关装置-CN202211669296.7在审
发明人：张俊;白乐乐;吴世杰;严佳星;刘弘光;张会杰;赵万华;卢秉恒 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-12-24 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： B23Q17/09 文献下载
摘要：基于主轴振动信号的刀具磨破损实时监控方法及相关装置，包括：同步采集主轴振动及数控系统内部数据；在振动数据降噪基础上进行功率谱分析得到反映刀具磨损的功率谱频带能量指标和反映刀具破损的无量纲监测指标；对指标进行融合得到反映刀具状态的综合监测指标；提出了设定刀具磨损及破损阈值的有效方法；一旦综合监测指标超过失效阈值，通过材料去除率增量辅助判断刀具是否失效，进而在消除工况参数切换瞬间产生的误报警同时准确识别刀具状态。本发明仅通过单只外置三向加速度传感器及数控系统内部数据即可实现对刀具磨损与刀具破损的实时监测，提出面向单台机床与柔性生产线的工业可接受刀具状态监测系统，为工业应用提供了切实可行的解决方案。
基于主轴振动信号刀具磨破实时监控方法相关装置

[发明专利]一种严格定义下切削加工的零件轮廓误差预测方法和系统-CN202110902889.2有效
发明人：张俊;吴浩宇;尹佳;张会杰;赵万华 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2021-08-06 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： G05B19/404 文献下载
摘要：本发明公开了一种严格定义下切削加工的零件轮廓误差预测方法和系统，属于数控加工技术领域。首先给出轮廓误差的严格定义，避免了在大曲率零件计算过程中定义失效的问题；其次采用系统辨识的方法代替复杂的坐标变换，建立进给伺服系统模型；接下来采用局部搜索的方法确定目标插补点，同时采用局部直线插补的方式拟合加工轨迹，并且根据理论插补点与实际插补点的位置关系分别求解轮廓误差，提高了计算效率，适用于复杂零件轮廓误差的预测。本发明方法同时考虑了轮廓误差的预测效率与计算准确性，适用于大曲率零件轮廓误差的预测。
一种严格定义切削加工零件轮廓误差预测方法系统

[发明专利]一种基于超材料的多源热流调控方法、系统、终端及介质-CN202211438236.4在审
发明人：李旸;何文蕾;聂喆;田景尧;赵万华;刘辉;张会杰 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-11-16 - 公布日： 2023-03-17 - 主分类号： G16C60/00 文献下载
摘要：本发明涉及多源热流调控技术领域，公开了一种基于超材料的多源热流调控方法、系统、终端及介质，利用热传导方程的形式不变性，通过坐标变换来实现导热材料的本构参数的变换，从而控制热流量在物理空间的分布。多源热流调控方法是在热流传播路径控制方法研究的基础上，针对物体受内外多种热源的综合影响，以及温度场不均匀，进而造成不规则变形的情况，建立基于超材料的多源热流调控方法，基于坐标平移变换和压缩变换，推导导热结构材料的热导率分布，实现热流从高温区域向低温区域沿指定方向的可控传播，对多热源在结构内的传递的有效调控，使得多热流温度场得到了均衡控制。
一种基于材料热流调控方法系统终端介质

[实用新型]一种便携式直线度检测装置-CN202221923700.4有效
发明人：马宝;韦金钰;翟新颖;梁婉婉;赵万华;赵升吨 -专利权人：徐州徐工液压件有限公司
申请日： 2022-07-25 - 公布日： 2023-01-17 - 主分类号： G01B11/27 文献下载
摘要：本实用新型涉及一种便携式直线度检测装置，属于检测装置领域。包括激光发射装置和刻度板组件，激光发射装置和刻度板组件同时固定在被测工件上，激光发射装置包括激光发射头、升降装置和激光底座，刻度板组件包括刻度板和固定底座，激光发射装置的激光底座固定在被测工件的光滑端面上，刻度板组件有刻度的一面朝向激光发射装置，通过固定底座将刻度板组件固定在被测工件上。本实用新型的有益效果是：能方便随时随地测量，不受环境影响，能快速测量长冷拔管的直线度，本装置的激光发射装置调节简单、便于操作，刻度板组件可以测量两个方向的直线度变化，且与被测工件之间采用滚轮接触，移动时摩擦阻力小，极大的提高了直线度的检测效率和可靠性。
一种便携式直线检测装置

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