磨齿机电主轴热特性及热误差建模 被引量：14

1

作者 谢杰 黄筱调 +2 位作者 方成刚 周宝仓 陆宁 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期247-254,共8页

针对磨齿机在磨削加工时,电主轴存在热致误差等问题,提出基于模糊神经网络(FNN)建立电主轴热误差模型的方法.分析电主轴内部的热生成和热传递机理,得到内部的传热规律.通过计算热载荷和边界条件,利用有限元分析(FEA)软件对电主轴系统的... 针对磨齿机在磨削加工时,电主轴存在热致误差等问题,提出基于模糊神经网络(FNN)建立电主轴热误差模型的方法.分析电主轴内部的热生成和热传递机理,得到内部的传热规律.通过计算热载荷和边界条件,利用有限元分析(FEA)软件对电主轴系统的温度场和热变形进行数值模拟,得到电主轴系统中温升和热变形最大的部位.通过电主轴热误差实验获得温度和热变形数据,分别训练模糊神经网络和BP神经网络,建立温度场和热变形之间的热误差模型,对主轴热误差进行预测.结果显示:在电主轴径向热误差预测模型中,模糊神经网络模型和BP模型的建模精度分别为96.74%和89.77%.这表明模糊神经网络模型建立的热误差模型,在拟合和预测精度上优于BP神经网络模型. 展开更多

关键词 热特性分析 热误差建模 模糊神经网络(FNN) BP神经网络 电主轴

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MEA优化BP神经网络的电主轴热误差分析研究 被引量：12

2

作者 谢杰 黄筱调 +2 位作者 方成刚 张虎 周宝仓 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第6期1-4,共4页

针对磨齿机在磨削加工时,电主轴存在热致误差等问题,提出一种基于思维进化算法(MEA)优化BP神经网络建立磨齿机电主轴热误差预测模型的方法。通过测量磨齿机电主轴在加工过程中的温升与位移情况,利用思维进化算法优化BP神经网络算法在MAT... 针对磨齿机在磨削加工时,电主轴存在热致误差等问题,提出一种基于思维进化算法(MEA)优化BP神经网络建立磨齿机电主轴热误差预测模型的方法。通过测量磨齿机电主轴在加工过程中的温升与位移情况,利用思维进化算法优化BP神经网络算法在MATLAB软件中建立预测模型,并与未经过算法优化的BP神经网络建立的模型进行了对比。在电主轴X向热误差预测实验中,未经过算法优化的BP模型最低补偿率为84.85%,而经过思维进化算法优化BP模型最低补偿率为95.29%。结果表明:经过思维进化算法优化BP神经网络建立的热误差模型,在拟合和预测精度上要优于未经过算法优化的BP神经网络热误差模型。 展开更多

关键词 热误差 电主轴 思维进化算法 BP神经网络

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基于多元自回归模型的电主轴热误差建模与预测 被引量：12

3

作者 雷春丽 芮执元 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第9期1526-1529,共4页

为了减少电主轴的热误差,提高数控机床的加工精度,考虑热变形不仅与自身若干期的滞后值有关,还与当前温升及其滞后值有关,提出采用多元自回归方法建立电主轴热误差模型。首先将观测序列进行差分处理,剔除线性趋势项,然后利用Akaike判据... 为了减少电主轴的热误差,提高数控机床的加工精度,考虑热变形不仅与自身若干期的滞后值有关,还与当前温升及其滞后值有关,提出采用多元自回归方法建立电主轴热误差模型。首先将观测序列进行差分处理,剔除线性趋势项,然后利用Akaike判据获得自回归模型的阶数,用最小二乘法求得自回归模型的系数,最后用建立的自回归模型预测电主轴热误差,并通过试验验证该模型的有效性。试验结果表明基于位移的热误差自回归模型比基于温度的热误差多元线性回归模型有更好的精度。 展开更多

关键词 热误差 多元自回归模型 电主轴 预测

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基于主轴转速的机床热误差状态方程模型 被引量：4

4

作者 张奕群 李书和 +1 位作者 刘安伟 张国雄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期460-463,共4页

本文提出了一种基于主轴转速的机床热误差状态方程模型。该模型利用机床主轴转速而不是用机床温度场预报机床的热变形，因此极大简化了其应用。采用了连续系统状态空间模型辨识方法对状态空间模型进行辨识。实验结果表明状态空间模型可... 本文提出了一种基于主轴转速的机床热误差状态方程模型。该模型利用机床主轴转速而不是用机床温度场预报机床的热变形，因此极大简化了其应用。采用了连续系统状态空间模型辨识方法对状态空间模型进行辨识。实验结果表明状态空间模型可以满足要求，且优于直接利用最小二乘法对线性差分方程辨识所得的结果。 展开更多

关键词 机床 热误差 系统辨识 状态方程 转速 主轴

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基于数字孪生控制的精密机床热误差模型 被引量：8

5

作者 宋飞虎 王梦柯 +1 位作者 尹静 吕长飞 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第3期391-398,共8页

已有的研究结果表明,机床的热误差约占其总加工误差的40%~70%,且机床越精密,其热误差所占比例就越大,因此,通过控制热误差以提升机床的加工精度很有必要。针对机床热误差模型的预测精度不高和泛化能力不强的问题,提出了一种引入主轴转速... 已有的研究结果表明,机床的热误差约占其总加工误差的40%~70%,且机床越精密,其热误差所占比例就越大,因此,通过控制热误差以提升机床的加工精度很有必要。针对机床热误差模型的预测精度不高和泛化能力不强的问题,提出了一种引入主轴转速,并可嵌入数字孪生控制系统的机床热误差建模方法。首先,对模糊聚类分析(FCA)、灰色关联分析(GCA)及主成分回归(PCR)方法进行了理论分析;然后,以某立式加工中心为对象,通过热特性实验,获得了转速图谱下的温度数据和热误差数据,并采用模糊聚类分析结合灰色关联分析的方法选取了其温度敏感点;最后,以主轴转速和温度敏感点的温升值为输入变量,采用PCR方法建立了机床热误差模型,并将其与多元线性回归(MLR)模型进行了效果对比。研究结果表明:相比于MLR模型,所建立的PCR模型的预测精度提升9.5%,证明该模型拥有更高的预测精度和更强的泛化能力;可将模型嵌入到数字孪生控制系统中,对机床进行实时热误差预测和热误差控制。 展开更多

关键词 数控机床加工误差 热误差控制 主成分回归分析 多元线性回归模型 主轴转速 温度敏感点 热特性实验

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基于最小二乘法的机床主轴热误差补偿技术研究 被引量：9

6

作者 刘宏伟 杨锐 +3 位作者 向华 王平江 李波 陈国华 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2020年第6期130-133,共4页

主轴的热偏离在数控机床误差中占有很大比例。通过具体的实验分析机床主轴的轴向热伸长和径向热偏移的原因,研究了在额定转速下,主轴热误差随时间变化的关系,运用最小二乘法估计原理建立了数学模型。基于这种模型,主轴热误差的补偿过程... 主轴的热偏离在数控机床误差中占有很大比例。通过具体的实验分析机床主轴的轴向热伸长和径向热偏移的原因,研究了在额定转速下,主轴热误差随时间变化的关系,运用最小二乘法估计原理建立了数学模型。基于这种模型,主轴热误差的补偿过程作了分析。补偿模块集成在数控系统中,补偿方法为实时补偿,为了证明这种补偿方法的效果,在一个三轴数控机床上加工了两个工件,通过对比补偿前加工的一个零件和补偿后加工的另一个零件的轮廓,可以得出此补偿方法能够有效的提高机床的加工精度,在一定程度上解决了热误差对主轴精度的影响。 展开更多

关键词 热误差 主轴 最小二乘法 补偿

原文传递

车削中心主轴箱热误差仿真及特性分析 被引量：7

7

作者 蔄靖宇 赵海涛 杨建国 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第18期2182-2186,共5页

以主轴箱为主要研究对象,研究车削中心的热误差特性。采用有限元法仿真计算了车削中心主轴箱的瞬态温度场分布,分析了主轴箱的传热特点;利用热结构耦合技术仿真计算了主轴箱的瞬态热变形情况,对其热变形特点进行了解释;对车削中心的主... 以主轴箱为主要研究对象,研究车削中心的热误差特性。采用有限元法仿真计算了车削中心主轴箱的瞬态温度场分布,分析了主轴箱的传热特点;利用热结构耦合技术仿真计算了主轴箱的瞬态热变形情况,对其热变形特点进行了解释;对车削中心的主要热误差组件相对于刀具位置变化的关系进行了理论分析;通过试验验证了仿真计算与热误差特性分析的准确性。 展开更多

关键词 热误差特性 车削中心 有限元法 主轴箱

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数控机床电主轴热误差的预测方法 被引量：7

8

作者 雷春丽 芮执元 刘军 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2012年第1期28-31,共4页

为了减少电主轴的热误差,提高数控机床的加工精度,对于时变速度的主轴运转,分别采用多元自回归方法和遗传径向基函数神经网络方法建立电主轴热误差预测模型.根据2种模型对电主轴热变形产生机理的不同表述形式,比较二者的计算效率和拟合... 为了减少电主轴的热误差,提高数控机床的加工精度,对于时变速度的主轴运转,分别采用多元自回归方法和遗传径向基函数神经网络方法建立电主轴热误差预测模型.根据2种模型对电主轴热变形产生机理的不同表述形式,比较二者的计算效率和拟合精度.研究表明:在相同温升变量的条件下,二者的收敛速度和运算时间相差无几;在预测精度方面2种建模方法实测值和预测值的相对误差均小于3%,但具体预测范围不同,对短期预测精度要求高的情况选用自回归模型较好,而遗传神经网络模型更适合于对中长期预测要求高的情况. 展开更多

关键词 热误差 电主轴 方法比较 预测

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双转台五轴数控机床主轴热误差测量与建模 被引量：5

9

作者 刘献礼 宋厚旺 +3 位作者 吴石 岳彩旭 Steven Y.Liang 李荣义 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第6期1-10,共10页

为了测量数控机床实际切削加工过程中主轴的热误差,并优化热误差模型的输出,提出利用热测试件测量机床主轴热误差的方法,并利用误差特性分离出热误差。针对机床热误差建模中温度测点优化选择的问题,提出基于K-means++算法和相关系数法... 为了测量数控机床实际切削加工过程中主轴的热误差,并优化热误差模型的输出,提出利用热测试件测量机床主轴热误差的方法,并利用误差特性分离出热误差。针对机床热误差建模中温度测点优化选择的问题,提出基于K-means++算法和相关系数法相结合的方法选取温度敏感点,采用K-means++算法对所有温度测点进行聚类,相关系数法计算各个温度变量与主轴热误差之间的相关性,从而确定温度敏感点,结合分离出的热误差建立主轴热误差多元线性回归模型。在VMC-C50双转台五轴数控机床上对该方法进行试验验证,结果表明,温度测点的数量由8个减少为2个,模型的预测精度及鲁棒性得到有效提升。 展开更多

关键词 五轴数控机床 主轴热误差 热测试件 K-means++算法 相关系数法

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两种工况下电主轴热误差的组合预测模型 被引量：4

10

作者 雷春丽 芮执元 +1 位作者 刘军 冯瑞成 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期50-54,共5页

为了有效地提高数控机床电主轴热变形模型的预测精度,在2种典型工况下,根据电主轴结构热变形的产生机理,提出了一种基于模糊逻辑的组合预测模型.该模型综合了由自回归分析理论和灰色系统预测理论所建立的热误差模型,采用模糊逻辑选取权... 为了有效地提高数控机床电主轴热变形模型的预测精度,在2种典型工况下,根据电主轴结构热变形的产生机理,提出了一种基于模糊逻辑的组合预测模型.该模型综合了由自回归分析理论和灰色系统预测理论所建立的热误差模型,采用模糊逻辑选取权值,使各单项预测模型能够扬长避短,从而增强了组合预测模型的泛化能力.通过对电主轴热变形工况下的实验结果与计算结果的比较表明,在单项预测模型中的工况1下,灰色系统预测模型的相对误差较小(6.9%),在工况2下,自回归预测模型的相对误差较小(12.1%),而组合预测模型在2种工况下的相对误差分别为2.2%和8.9%.因此,组合预测模型具有较高的精度和较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 热误差 组合预测模型 电主轴 鲁棒性

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数控机床主轴热误差的数据驱动模型研究 被引量：4

11

作者 魏弦 《机床与液压》 北大核心 2018年第3期103-107,共5页

当实际工况与建模工况存在差异时,传统的热误差模型往往表现出较差的鲁棒性和预测精度,主要原因在于建模数据的局限性和模型的未建模动态。为了改善上述状况,提出了一种基于数据驱动的数控机床主轴补偿模型。此模型采用无模型自适应控... 当实际工况与建模工况存在差异时,传统的热误差模型往往表现出较差的鲁棒性和预测精度,主要原因在于建模数据的局限性和模型的未建模动态。为了改善上述状况,提出了一种基于数据驱动的数控机床主轴补偿模型。此模型采用无模型自适应控制算法建模,结合机床运行中生成的数据(温度数据和误差数据)对热误差模型进行实时修正,使模型能快速适应新的加工工况,从而提高模型的鲁棒性。在一台数控车床主轴上进行了试验验证,结果表明:无模型自适应控制与多元回归模型比较,其标准差、最大残差和误差平方和分别提高了41%、62%和56%,此模型的鲁棒性和预测效果好。同时,此方法为大数据在机床主轴热误差补偿中的应用奠定了基础。 展开更多

关键词 热误差补偿 无模型自适应控制 数控机床主轴 大数据

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基于热传导和卷积神经网络的磨床主轴热误差预测 被引量：3

12

作者 王培桐 范晋伟 +1 位作者 任行飞 李状 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期129-140,共12页

热变形是影响磨床加工精度的主要因素,严重制约了机床精度的进一步提高。为了提高热误差预测的精度,提出了一种基于热传导和卷积神经网络的磨床主轴热误差预测方法。根据热传导理论推导出主轴表面和外部环境的温差和热变量的映射关系,... 热变形是影响磨床加工精度的主要因素,严重制约了机床精度的进一步提高。为了提高热误差预测的精度,提出了一种基于热传导和卷积神经网络的磨床主轴热误差预测方法。根据热传导理论推导出主轴表面和外部环境的温差和热变量的映射关系,揭示了材料热变形本质。然后,建立了以温差为输入和主轴热变形量为输出的神经网络热误差预测模型。该模型拥有4个神经网络层,分别对应温差、热能增量、时间变量以及热变形量。运用反向传播算法对该预测模型进行训练并计算模型参数。最后,基于SINUMERIK 840D数控控制器开发了一套磨床主轴热误差补偿系统,并在某一数控磨床上进行了验证。结果表明,通过主轴热误差补偿后,磨床的加工精度提升了41.7%,验证了本文提出的主轴热误差预测模型的有效性和可行性。 展开更多

关键词 热传导 热误差 反向传播算法 神经网络 磨床主轴

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数控机床热误差补偿最佳转速选择 被引量：2

13

作者 苗恩铭 吕玄玄 +1 位作者 苗继超 党连春 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3176-3182,共7页

为提高数控机床热误差补偿模型在实际工程应用中的补偿精度和稳健性,研究了热误差补偿建模时机床最佳转速状态的选择方法。首先,以Leaderway V-450数控加工中心主轴Z向为研究对象,控制机床主轴在空转状态下,以图谱和恒定转速两种方式进... 为提高数控机床热误差补偿模型在实际工程应用中的补偿精度和稳健性,研究了热误差补偿建模时机床最佳转速状态的选择方法。首先,以Leaderway V-450数控加工中心主轴Z向为研究对象,控制机床主轴在空转状态下,以图谱和恒定转速两种方式进行了多批次实验。然后,采用模糊聚类结合灰色关联度选择温度敏感点并建立多元线性回归模型。最后,分析不同转速类型下模型的预测效果并对同种转速类型下模型预测效果进行相对评价,从而给出热误差补偿建模时机床最佳转速状态的选择方法。实验结果表明,根据国际标准中不同主轴转速类型建立的热误差补偿模型,对于机床热误差预测效果存在较大差异。根据实际工程应用选择的最佳转速状态建立的补偿模型有较好的预测效果。 展开更多

关键词 数控机床 热误差 主轴转速 多元回归模型 预测效果

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主轴热误差前瞻预测模型 被引量：2

14

作者 章婷 叶文华 +1 位作者 梁睿君 赵瑞月 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期2369-2374,共6页

为消除主轴热误差对加工质量的影响,以某精密卧式加工中心为研究对象,利用智能温度传感器和位移传感器检测机床温度值和主轴热变形,基于主轴温度场准静态假设建立了主轴温度—热误差模型。为优化数据性能,改善补偿系统动态品质,选取灰... 为消除主轴热误差对加工质量的影响,以某精密卧式加工中心为研究对象,利用智能温度传感器和位移传感器检测机床温度值和主轴热变形,基于主轴温度场准静态假设建立了主轴温度—热误差模型。为优化数据性能,改善补偿系统动态品质,选取灰色理论建模,通过建立温度新陈代谢预测模型,消除了温度检测和补偿实施的时差影响,最终实现主轴热误差的前瞻预测。研究结果表明,该模型计算量小,预测精度高,可用于稳定加工中的热误差实时预测。 展开更多

关键词 热误差 主轴 建模 前瞻预测 机床

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基于误差分离样本优化的主轴热误差建模研究 被引量：2

15

作者 张蕾 黄美发 陈琳 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第6期36-38,44,共4页

数控机床在实际加工中会因主轴转速的变化而造成热误差波动,从而影响加工精度。针对这个问题,以一台数控车床为研究对象,提出了一种基于误差分离样本优化的主轴热误差建模方法。通过测量7种不同转速的热误差数据样本,对造成车床热误差... 数控机床在实际加工中会因主轴转速的变化而造成热误差波动,从而影响加工精度。针对这个问题,以一台数控车床为研究对象,提出了一种基于误差分离样本优化的主轴热误差建模方法。通过测量7种不同转速的热误差数据样本,对造成车床热误差变化的各项因素进行分离,并将数据样本通过聚类分组和特征提取以进行优化,完成了样本优化的热误差建模和预测对比分析。结果表明,选择泛化性较好的支持向量机(SVM)进行样本优化的热误差建模,测试的最大残差为5.29μm,性能优于单训练样本的支持向量机模型和全样本的BP神经网络模型。 展开更多

关键词 数控机床 热误差 主轴转速 特征提取

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基于径向基网络模型的机床主轴箱热误差模型研究 被引量：1

16

作者 牟菊 马术文 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第6期83-86,共4页

由于机床主轴转速相对机床其它运动部件的运动速度较高,所以机床主轴热误差在机床热误差中占有很大的比例,严重影响数控机床的加工精度。机床热误差建模在热误差补偿过程中具有非常重要的意义,文章针对某立式三轴加工中心的主轴箱,利用... 由于机床主轴转速相对机床其它运动部件的运动速度较高,所以机床主轴热误差在机床热误差中占有很大的比例,严重影响数控机床的加工精度。机床热误差建模在热误差补偿过程中具有非常重要的意义,文章针对某立式三轴加工中心的主轴箱,利用径向基神经网络模型理论,研究机床主轴箱关键测温点温升和机床热误差之间的关系模型。通过和线性回归模型对比分析,表明径向基神经模型能有效地提高热误差模型的精度。 展开更多

关键词 径向基神经网络 主轴热误差 热误差模型

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数控机床主轴热误差的测定及研究

17

作者 余乐荣 丁晓红 《农业装备与车辆工程》 2019年第4期81-84,共4页

针对数控内外圆磨床K-C33的热误差问题,进行了以下工作:(1)把机床电主轴做为分析目标,简单了解了电主轴的结构布置,熟悉了电主轴生热来源和相关解决方法,并对电主轴发热及传热进行了一定的计算,对电主轴热特性进行了一定的分析研究。(2... 针对数控内外圆磨床K-C33的热误差问题,进行了以下工作:(1)把机床电主轴做为分析目标,简单了解了电主轴的结构布置,熟悉了电主轴生热来源和相关解决方法,并对电主轴发热及传热进行了一定的计算,对电主轴热特性进行了一定的分析研究。(2)以实验测得的数据为基础,对实验的4个测点的温度变化进行了详细的分析,并以此来观察温度变化的原因,从而为后续工作提供相关依据。 展开更多

关键词 数控机床 电主轴 热误差 主轴散热 电主轴温度

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CNC加工中心主轴热误差测量与补偿研究 被引量：1

18

作者 宋强 刘玲 《煤矿机械》 北大核心 2014年第3期112-114,共3页

热误差是影响数控机床精度的最重要的一个误差源,误差补偿技术是一种消除机床误差经济有效的方法,而有效地误差补偿依赖于准确的误差模型。在测量加工中心主轴系统多次实验的基础上,研究了主轴热变形误差与温度之间的关系,并用LS-SVM方... 热误差是影响数控机床精度的最重要的一个误差源,误差补偿技术是一种消除机床误差经济有效的方法,而有效地误差补偿依赖于准确的误差模型。在测量加工中心主轴系统多次实验的基础上,研究了主轴热变形误差与温度之间的关系,并用LS-SVM方法建立了两者的预测数学模型。经研究分析,利用最小二乘支持向量机回归法进行建模,实现了较高的预测精度,可以满足加工中心热误差实时补偿的应用要求。仿真结果表明,这种新的建模方法具有较高的精度,为高度复杂的非线性模型化提供了一条新途经,此方法利用某一机床厂具体的数据进行检验,得到了较为理想的应用效果。 展开更多

关键词 加工中心 主轴热误差 数学建模 预测 LS—SVM

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基于粒子群优化灰色神经网络的机床主轴热误差建模 被引量：1

19

作者 冯伟 王建军 《装备制造技术》 2019年第10期222-226,230,共6页

主轴热误差是影响机床精度的主要因素,建立准确的主轴热误差模型是进行机床误差补偿的关键。研究了温度测点优化和神经网络建模的方法,给出了粒子群优化灰色神经网络建模的流程。开展了主轴热误差热特性试验,得到了主轴热变形随主轴转... 主轴热误差是影响机床精度的主要因素,建立准确的主轴热误差模型是进行机床误差补偿的关键。研究了温度测点优化和神经网络建模的方法,给出了粒子群优化灰色神经网络建模的流程。开展了主轴热误差热特性试验,得到了主轴热变形随主轴转速的变化规律。基于粒子群优化灰色神经网络建立了主轴轴向伸长和俯仰角热误差模型,并与灰色神经网络和BP网络的预测性能进行了对比,结果表明该模型可有效提高网络模型的收敛性和预测精度。 展开更多

关键词 热误差 主轴 粒子群 灰色神经网络 建模

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基于热态信息挖掘的机床主轴系统热误差建模方法研究

20

作者 孙惠娟 林海峰 +2 位作者 向胜华 殷国富 方辉 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期881-887,共7页

针对数控机床热误差建模问题，通过对精密卧式加工中心主轴系统热变形数据特征进行分析，提出了一种利用均值理论进行数据分类、利用粗糙集理论进行数据挖掘和利用线性回归分析构建误差模型的机床热误差建模方法。该方法首先进行机床主... 针对数控机床热误差建模问题，通过对精密卧式加工中心主轴系统热变形数据特征进行分析，提出了一种利用均值理论进行数据分类、利用粗糙集理论进行数据挖掘和利用线性回归分析构建误差模型的机床热误差建模方法。该方法首先进行机床主轴的热误差实验，利用传感器同时检测机床主轴所选各检测点的温升和主轴轴端的热变形，然后利用均值理论和粗糙集理论对获得的数据进行分类和数据挖掘精简，最后通过线性回归分析进行热误差建模。为了评价所建模型的有效性，将所建模型与BP神经网络模型进行了对比，结果表明这种基于热态信息挖掘的热误差建模方法在机床主轴热误差预测方面有较高的准确性和实用价值。 展开更多

关键词 数控(NC)机床 热误差 数据挖掘 建模 主轴

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