［本站讯］近日，机械工程学院刘战强教授团队在沟槽切削加工机理与表面性能控制领域取得多项成果。
沟槽结构具有特定几何形状、功能或装配目的，按几何形状分为矩形槽、V型槽、T型槽等；按功能分有键槽、密封槽、退刀槽等。沟槽一般经铣削加工获得。团队围绕槽铣削过程中瞬时材料去除、表面形貌精确预测以及表面形貌对服役性能的影响等关键科学问题，开展了理论建模、仿真与实验验证研究。相关成果相继发表在Mechanical Systems and Signal Processing、Tribology International、Journal of Manufacturing Processes、Advances in Manufacturing等学术期刊。
研究成果一：一种时变材料去除体积精确预测的点云轮廓填充法
发表在Advances in Manufacturing期刊上的题为“Prediction of time‑varying instantaneous material removal volume with point cloud contour‑flling model in milling process”的研究，提出了一种新型“点云轮廓填充法”，通过分析铣刀刃真实运动轨迹包络点云，结合Z-map算法、布尔运算、3D Alpha形状及Delaunay三角剖分，实现了任意瞬时每条切削刃材料去除体积的精确计算。该模型首次引入刀具-工件啮合时间t变量，充分考虑刀具安装误差和真实刀刃轨迹，为铣削力、切削功率预测及超声振动辅助加工等提供了重要基础。该研究以山东大学为第一和通讯作者单位，刘战强教授为唯一通讯作者，博士研究生吕文军为第一作者。
研究成果二：考虑双侧壁约束的槽铣壁面与底面3D形貌预测模型
发表在Journal of Manufacturing Processes期刊上的题为“Modeling and simulation of 3D topographies of slot milled walls and floor surface considering slot bi-sided wall constraints”的研究针对单次走刀槽精铣中刀具同时与底面及双侧壁接触的复杂工况，提出考虑时变刀具偏转的表面形貌预测框架。通过深入分析切削刃与槽双侧壁的接触约束，建立了多种刀具偏转模型及通用计算方法，实现了壁面与底面形貌的同步高精度仿真。该研究以山东大学为第一和通讯作者单位，刘战强教授为唯一通讯作者，吕文军为第一作者。
研究成果三：考虑刀具磨损犁耕效应的槽壁表面形貌预测模型
发表在Journal of Manufacturing Processes期刊上的题为“A novel analytical model for predicting ploughing effect on machined wall surface topography considering tool wear during slot milling process”的研究突破传统“材料完全切除”假设，提出将运动学形貌与磨损诱导犁耕形貌叠加的新方法。基于弹性恢复理论和体积不变原理，定量揭示了犁耕效应对顺铣与逆铣侧槽壁形貌的影响机制，并可直接嵌入CAM系统用于实际表面粗糙度预测。该研究以山东大学为第一和通讯作者单位，刘战强教授为唯一通讯作者，吕文军为第一作者。
研究成果四：一种在机采集实际底刃轮廓的槽底面形貌重构方法
发表在Mechanical Systems and Signal Processing期刊上的题为“Model for predicting milled floor surface topography by importing actual bottom tool-edge profile details via online image acquisition”的研究开发了机床在线图像采集系统，利用数字图像处理技术提取实际底刃轮廓数据，并通过齐次变换矩阵与Z-map算法重构槽底面3D形貌。该方法无需拆卸刀具，可实现准实时在线预测，显著提升了不同刀具及磨损状态下的仿真准确性。该研究以山东大学为第一和通讯作者单位，刘战强教授为唯一通讯作者，吕文军为第一作者。
研究成果五：基于槽铣表面微动磨损机理的高性能加工工艺
发表在Tribology International上的题为“High performance machining based on fretting wear mechanism of slot milled surfaces”的研究结合多维度粗糙度分析与干摩擦微动磨损实验，阐明了槽壁与底面形貌特征对微动磨损体积的影响敏感性，揭示槽铣表面形貌对微动磨损的影响机制，基于表面形貌数值仿真模型，提出兼顾材料去除率与低微动磨损的高性能加工工艺参数优化窗口，并分析了刀具悬伸长度、螺旋角、刃数等因素的影响，为Inconel 718等难加工材料高温结构件，如航空发动机榫槽等的可靠性制造提供了理论基础。该研究以山东大学为第一和通讯作者单位，刘战强教授为唯一通讯作者，吕文军为第一作者。
刘战强教授团队长期致力于高效洁净机械制造及精密加工表面形貌与性能调控研究，始终坚持理论研究与实际加工紧密结合，围绕机械制造领域重大科学问题持续开展基础与应用研究。上述研究工作获得了国家自然科学基金和山东省重点研发计划等项目的资助。
