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碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP),简称CFRP,具有纤维增强体和环氧树脂基体的优点而成为一种质量轻、耐热、比刚度大的复合材料,广泛应用于飞机和航天飞行器外壳的制造等领域。但因其力学性能的各向异性和材料铺层之间连接强度低,切削加工过程尤其是钻铣加工容易出现纤维毛刺、纤维撕裂、烧伤和铺层之间的分层缺陷。当切削加工重要大尺寸零件时一旦出现缺陷可能造成巨大经济损失,因此研究CFRP的高精度和高质量钻铣加工具有重要意义。本研究针对CFRP钻铣加工工艺及其在线监测的技术存在的问题,优化了钻铣加工工艺参数,建立了切削力和切削温度的预测模型,并提出了一种表面缺陷评价方法,搭建了五轴加工机床和五轴混联机器人的多传感器在线监测硬件系统,开发基于切削力和切削温度的多传感器融合系统,实现了工件损伤的监测和预报。在五轴联动加工中心DMU-70V上开展了 CFRP的钻削和铣削加工试验研究,针对CFRP钻铣加工出现的毛刺、撕裂缺陷,提出了比面像素评价法,揭示了钻铣加工切削参数对切削力、切削热和加工缺陷的影响规律,确定了加工过程中加工缺陷和工件烧伤与传感器信号特征变量关系,建立了切削力和切削温度预测模型,减小或预防CFRP钻铣加工缺陷,并为切削加工数据库的加工数据推送提供理论模型。针对CFRP大型航天结构件的钻铣加工,设计搭建了基于五自由度混联机器人平台的CFRP钻铣加工在线监测系统的硬件系统,进行了测力和测温传感器、二维和三维轮廓测量仪、以及高精度转台的选型和精度分析,完成了在五自由度混联加工机器人的加工过程在线监测与工件形貌在位检测硬件系统的开发。基于C++语言开发了机器人钻铣加工在线监测软件系统,实现了钻铣加工过程切削力和切削温度信号的实时采集,使用BP神经网络对切削力和切削温度信息进行了多传感器信息融合,提高了 CFRP切削加工表面缺陷的识别精度。