机械工程学报

作者：王东前, 孙艺文, 邢艳明, 张昕, 蔡永林, 张磊, 梁志强

单位：1. 北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044;2. 北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室 北京 100044;3. 特种车辆设计制造集成技术全国重点实验室 包头 014032;4. 北京理工大学先进加工技术国防重点学科实验室 北京 100081

关键词：Halbach阵列,切削温度,切削振动,智能感知刀柄,铣削加工；

基金：国家自然科学基金(52405450),航空科学基金(202400030M5002),特种车辆设计制造集成技术全国重点实验室开放课题(GZ2025KF016),河北省自然科学基金面上(E2025105013)资助项目。

航空航天领域中的腔体、肋板等关键重要结构件多采用铝合金材料，该类关重件在铣削过程中极易受到温度与振动影响造成加工质量下降与刀具寿命缩短等问题。为了实现对铣削过程中温度与振动的同步监测，提升关键结构件的加工质量并延长刀具使用寿命，设计了一种基于Halbach阵列的温度-振动协同测量自感应智能刀柄系统，利用飞秒激光加工和高温固化工艺，制备了嵌入式K型热电偶测温子系统；将MEMS三轴加速度计集成至智能刀柄回转中心轴，进行高灵敏度振动信号采集。利用该智能刀柄系统开展铣削试验，结果表明系统在1 000 r/min下可实现供电；通过上位机对加工过程中温度与振动数据进行实时采集，证实了智能刀柄具备良好的可靠性与稳定性，且所测温度比热像仪具有更高的精度；基于实测温度反求刀-屑接触区域的动态热源强度并对温度场进行重构，预测温度曲线与实际温度曲线之间的误差率在8%以内，重构后的温度场能预测前刀面上最高温度位置，上述研究结果为铣削工况下刀具状态的实时感知与监测提供了新的方法。

来源：2026年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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