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Thermal Error Modeling Method with the Jamming of Temperature-Sensitive Points'Volatility on CNC Machine Tools 被引量:2
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作者 Enming MIAO Yi LIU +1 位作者 Jianguo XU Hui LIU 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期566-577,共12页
Aiming at the deficiency of the robustness of thermal error compensation models of CNC machine tools, the mechanism of improving the models' robustness is studied by regarding the Leaderway-V450 machining center as t... Aiming at the deficiency of the robustness of thermal error compensation models of CNC machine tools, the mechanism of improving the models' robustness is studied by regarding the Leaderway-V450 machining center as the object. Through the analysis of actual spindle air cutting experimental data on Leaderway-V450 machine, it is found that the temperature-sensitive points used for modeling is volatility, and this volatility directly leads to large changes on the collinear degree among modeling independent variables. Thus, the forecasting accuracy of multivariate regression model is severely affected, and the forecasting robustness becomes poor too. To overcome this effect, a modeling method of establishing thermal error models by using single temperature variable under the jamming of temperature-sensitive points' volatility is put forward. According to the actual data of thermal error measured in different seasons, it is proved that the single temperature variable model can reduce the loss of fore- casting accuracy resulted from the volatility of tempera- ture-sensitive points, especially for the prediction of cross quarter data, the improvement of forecasting accuracy is about 5 μm or more. The purpose that improving the robustness of the thermal error models is realized, which can provide a reference for selecting the modelingindependent variable in the application of thermal error compensation of CNC machine tools. 展开更多
关键词 CNC machine tool thermal error Temperature-sensitive points Forecasting robustnessUnivariate modeling
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Spindle Thermal Error Optimization Modeling of a Five-axis Machine Tool 被引量:6
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作者 Qianjian GUO Shuo FAN +3 位作者 Rufeng XU Xiang CHENG Guoyong ZHAO Jianguo YANG 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第3期746-753,共8页
Aiming at the problem of low machining accu- racy and uncontrollable thermal errors of NC machine tools, spindle thermal error measurement, modeling and compensation of a two turntable five-axis machine tool are resea... Aiming at the problem of low machining accu- racy and uncontrollable thermal errors of NC machine tools, spindle thermal error measurement, modeling and compensation of a two turntable five-axis machine tool are researched. Measurement experiment of heat sources and thermal errors are carried out, and GRA(grey relational analysis) method is introduced into the selection of tem- perature variables used for thermal error modeling. In order to analyze the influence of different heat sources on spindle thermal errors, an ANN (artificial neural network) model is presented, and ABC(artificial bee colony) algorithm is introduced to train the link weights of ANN, a new ABC- NN(Artificial bee colony-based neural network) modeling method is proposed and used in the prediction of spindle thermal errors. In order to test the prediction performance of ABC-NN model, an experiment system is developed, the prediction results of LSR (least squares regression), ANN and ABC-NN are compared with the measurement results of spindle thermal errors. Experiment results show that the prediction accuracy of ABC-NN model is higher than LSR and ANN, and the residual error is smaller than 3 pm, the new modeling method is feasible. The proposed research provides instruction to compensate thermal errors and improve machining accuracy of NC machine tools. 展开更多
关键词 Five-axis machine tool Artificial bee colony thermal error modeling Artificial neural network
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Bayesian networks modeling for thermal error of numerical control machine tools 被引量:7
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作者 Xin-hua YAO Jian-zhong FU Zi-chen CHEN 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第11期1524-1530,共7页
The interaction between the heat source location, its intensity, thermal expansion coefficient, the machine system configuration and the running environment creates complex thermal behavior of a machine tool, and also... The interaction between the heat source location, its intensity, thermal expansion coefficient, the machine system configuration and the running environment creates complex thermal behavior of a machine tool, and also makes thermal error prediction difficult. To address this issue, a novel prediction method for machine tool thermal error based on Bayesian networks (BNs) was presented. The method described causal relationships of factors inducing thermal deformation by graph theory and estimated the thermal error by Bayesian statistical techniques. Due to the effective combination of domain knowledge and sampled data, the BN method could adapt to the change of running state of machine, and obtain satisfactory prediction accuracy. Ex- periments on spindle thermal deformation were conducted to evaluate the modeling performance. Experimental results indicate that the BN method performs far better than the least squares (LS) analysis in terms of modeling estimation accuracy. 展开更多
关键词 Bayesian networks(BNs) thermal error model Numerical control(NC)machine tool
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基于Modelica-LSTM双驱动的数字孪生机床热误差补偿模型构建
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作者 孙丽 王诗灏 +3 位作者 姜锋 关咏臻 徐家淳 刘荣玺 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第10期205-213,共9页
针对数控机床在高速、高负载运行中因热变形导致的热误差问题,提出一种基于Modelica多领域建模与长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)联合驱动的热误差补偿方法。通过Modelica构建机床机械、电气、热力学多物理场耦合的高保真... 针对数控机床在高速、高负载运行中因热变形导致的热误差问题,提出一种基于Modelica多领域建模与长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)联合驱动的热误差补偿方法。通过Modelica构建机床机械、电气、热力学多物理场耦合的高保真数字孪生模型,结合LSTM对机理模型未覆盖的非线性动态误差进行数据驱动补偿。实验以五轴数控加工中心DMG MORI DMU 50为对象,在预热、阶梯加载及扰动工况下采集温度、振动和热误差数据,验证模型性能。结果表明,Modelica-LSTM双驱动模型相较于单一Modelica机理模型,均方根误差降低51.2%,补偿后误差波动幅度减少72%,在高温及动态工况下显著提升预测精度。该方法为高精密机床热误差补偿提供了物理与数据协同驱动的有效解决方案。 展开更多
关键词 数控机床 热误差补偿 modelICA 长短期记忆网络 多领域建模 数字孪生
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Modeling Approach of Regression Orthogonal Experiment Design for Thermal Error Compensation of CNC Turning Center 被引量:2
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作者 DU Zheng-chun, YANG Jian-guo, YAO Zhen-qiang, REN Yong-qiang (School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China) 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2002年第S1期23-,共1页
The thermal induced errors can account for as much as 70% of the dimensional errors on a workpiece. Accurate modeling of errors is an essential part of error compensation. Base on analyzing the existing approaches of ... The thermal induced errors can account for as much as 70% of the dimensional errors on a workpiece. Accurate modeling of errors is an essential part of error compensation. Base on analyzing the existing approaches of the thermal error modeling for machine tools, a new approach of regression orthogonal design is proposed, which combines the statistic theory with machine structures, surrounding condition, engineering judgements, and experience in modeling. A whole computation and analysis procedure is given. Therefore, the model got from this method are more robust and practical than those got from the present method that depends on the modeling data completely. At last more than 100 applications of CNC turning center with only one thermal error model are given. The cutting diameter variation reduces from more than 35 μm to about 12 μm with the orthogonal regression modeling and compensation of thermal error. 展开更多
关键词 regression orthogonal thermal error compensation robust modeling CNC machine tool
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Wavelet Neural Network Based on NARMA-L2 Model for Prediction of Thermal Characteristics in a Feed System 被引量:9
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作者 JIN Chao WU Bo HU Youmin 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第1期33-41,共9页
Research of thermal characteristics has been a key issue in the development of high-speed feed system. Most of the work carried out thus far is based on the principle of directly mapping the thermal error against the ... Research of thermal characteristics has been a key issue in the development of high-speed feed system. Most of the work carried out thus far is based on the principle of directly mapping the thermal error against the temperature of critical machine elements irrespective of the operating conditions. But recent researches show that different sets of operating parameters generated significantly different error values even though the temperature of the machine elements generated was similar. As such, it is important to develop a generic thermal error model which is capable of evaluating the positioning error induced by different operating parameters. This paper ultimately aims at the development of a comprehensive prediction model that can predict the thermal characteristics under different operating conditions (feeding speed, load and preload of ballscrew) in a feed system. A novel wavelet neural network based on feedback linearization autoregressive moving averaging (NARMA-L2) model is introduced to predict the temperature rise of sensitive points and thermal positioning errors considering the different operating conditions as the model inputs. Particle swarm optimization(PSO) algorithm is brought in as the training method. According to ISO230-2 Positioning Accuracy Measurement and ISO230-3 Thermal Effect Evaluation standards, experiments under different operating conditions were carried out on a self-made quasi high-speed feed system experimental bench HUST-FS-001 by using Pt100 as temperature sensor, and the positioning errors were measured by Heidenhain linear grating scale. The experiment results show that the recommended method can be used to predict temperature rise of sensitive points and thermal positioning errors with good accuracy. The work described in this paper lays a solid foundation of thermal error prediction and compensation in a feed system based on varying operating conditions and machine tool characteristics. 展开更多
关键词 wavelet neural network NARMA-L2 model particle swarm optimization thermal positioning error feed system
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Numerical Investigation of Thermal Behavior of CNC Machine Tool and Its Effects on Dimensional Accuracy of Machined Parts
7
作者 Erick Matezo-Ngoma Abderrazak El Ouafi Ahmed Chebak 《Journal of Software Engineering and Applications》 2024年第8期617-637,共21页
The dimensional accuracy of machined parts is strongly influenced by the thermal behavior of machine tools (MT). Minimizing this influence represents a key objective for any modern manufacturing industry. Thermally in... The dimensional accuracy of machined parts is strongly influenced by the thermal behavior of machine tools (MT). Minimizing this influence represents a key objective for any modern manufacturing industry. Thermally induced positioning error compensation remains the most effective and practical method in this context. However, the efficiency of the compensation process depends on the quality of the model used to predict the thermal errors. The model should consistently reflect the relationships between temperature distribution in the MT structure and thermally induced positioning errors. A judicious choice of the number and location of temperature sensitive points to represent heat distribution is a key factor for robust thermal error modeling. Therefore, in this paper, the temperature sensitive points are selected following a structured thermomechanical analysis carried out to evaluate the effects of various temperature gradients on MT structure deformation intensity. The MT thermal behavior is first modeled using finite element method and validated by various experimentally measured temperature fields using temperature sensors and thermal imaging. MT Thermal behavior validation shows a maximum error of less than 10% when comparing the numerical estimations with the experimental results even under changing operation conditions. The numerical model is used through several series of simulations carried out using varied working condition to explore possible relationships between temperature distribution and thermal deformation characteristics to select the most appropriate temperature sensitive points that will be considered for building an empirical prediction model for thermal errors as function of MT thermal state. Validation tests achieved using an artificial neural network based simplified model confirmed the efficiency of the proposed temperature sensitive points allowing the prediction of the thermally induced errors with an accuracy greater than 90%. 展开更多
关键词 CNC Machine Tool Dimensional Accuracy thermal errors error modelling Numerical Simulation Finite Element Method Artificial Neural Network error Compensation
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电主轴温度预测及控制研究进展
8
作者 孙杰 王仁东 +2 位作者 徐晓虎 国凯 赵艳哲 《工具技术》 北大核心 2025年第6期1-7,共7页
电主轴在长时间高速运行过程中容易发生温度变化,从而产生热误差,导致加工精度降低,因此电主轴温度预测及控制技术一直是国内外学者研究的热点。针对电主轴热误差补偿技术中的关键因素进行综述,包括电主轴热特性研究、电主轴热误差检测... 电主轴在长时间高速运行过程中容易发生温度变化,从而产生热误差,导致加工精度降低,因此电主轴温度预测及控制技术一直是国内外学者研究的热点。针对电主轴热误差补偿技术中的关键因素进行综述,包括电主轴热特性研究、电主轴热误差检测技术、电主轴热误差建模研究。通过对目前热误差补偿技术中关键因素的详细描述,为未来电主轴温度预测和控制研究提供参考。 展开更多
关键词 电主轴 热特性 热误差检测 热误差建模
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数控机床移动工作台定位精度预测的建模、仿真及实验 被引量:1
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作者 杨洪涛 秦鹏飞 +3 位作者 李莉 刘柄瑶 金磊 姜西祥 《机电工程》 北大核心 2025年第2期351-361,共11页
随着使用时间的延长,数控机床移动工作台会出现部件磨损、失效等现象,进而导致工作台定位精度降低。为了精确预测移动工作台的精度损失,以数控机床移动工作台为研究对象,在考虑载荷、运动速度、温度和运行时间等影响因素的基础上,建立... 随着使用时间的延长,数控机床移动工作台会出现部件磨损、失效等现象,进而导致工作台定位精度降低。为了精确预测移动工作台的精度损失,以数控机床移动工作台为研究对象,在考虑载荷、运动速度、温度和运行时间等影响因素的基础上,建立了工作台的定位误差预测模型,对工作台定位误差随时间的变化情况,进行了理论计算、仿真分析及实验验证。首先,在分析滚动直线导轨副的摩擦磨损机理和负载作用下产生的表面接触变形的基础上,建立了导轨副表面滚珠与滚道在接触载荷作用下的磨损模型,以及滚珠丝杆在电机扭矩、轴向力和温度作用下产生的扭转变形、螺距变化及热膨胀误差模型,还建立了工作台随使用时间变化的定位误差预测模型(因导轨副磨损与滚珠丝杆变形均会使工作台产生定位误差,两部分误差之和为定位精度损失预测模型);然后,开展了不同负载、运动速度、温度等因素影响下的理论计算与仿真分析;最后,在一组特定负载、速度、温度的条件下,进行了定位误差的测量实验,验证了上述预测模型的准确性。研究结果表明:在不同的因素影响作用下,仿真结果、实验结果与理论结果相比,其总体的变化趋势趋于一致,且经拟合对比分析,定位误差的仿真、实验与理论之间的最大相对误差为15.9%。该误差预测模型能够有效预测工作台的定位误差,为数控机床加工精度的预测奠定了基础。 展开更多
关键词 移动工作台运行时间 定位精度损失 定位误差模型 导轨副磨损模型 滚珠丝杆变形 热膨胀误差
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考虑环境温度的大型龙门五轴机床热误差建模方法研究 被引量:1
10
作者 何实 黄智 +4 位作者 孙建宏 唐健军 乔明鑫 熊镐楠 李翔龙 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第5期49-55,共7页
大型龙门五轴机床的热变形是影响加工精度的重要因素之一。文章探讨了环境温度变化对机床热变形的影响规律。为提升大型龙门数控机床环境综合热误差预测精度,设计了一种基于带卷积的灰色长短期记忆神经网络(grey long short-term memory... 大型龙门五轴机床的热变形是影响加工精度的重要因素之一。文章探讨了环境温度变化对机床热变形的影响规律。为提升大型龙门数控机床环境综合热误差预测精度,设计了一种基于带卷积的灰色长短期记忆神经网络(grey long short-term memory neural network, CNN-GreyLSTM)的热误差预测模型。以某大型龙门机床为研究对象,使用有限元仿真与试验相结合的方式分析了环境温度变化引起的刀尖点热漂移误差。分别采用CNN-Grey-LSTM、CNNLSTM和带卷积积分的灰色神经网络模型(GNNMCI(1,N))建立热误差模型并进行对比分析。结果表明,与常见的神经网络相比,CNN-Grey-LSTM模型能更好适应复杂多变的数据特征和时间序列预测问题,体现出更好的预测精度与鲁棒性。 展开更多
关键词 大型龙门机床 环境温度 热误差建模 灰色长短期记忆神经网络 卷积神经网络
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数控铣床主轴热误差Bi-LSTM预测建模 被引量:2
11
作者 马宏宇 尹志宏 +2 位作者 叶愈 南朋涛 朱升硕 《机床与液压》 北大核心 2025年第14期51-57,共7页
为探究数控铣床复杂热源导致的主轴温升与热误差之间的非线性映射关系,提出一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)的主轴热误差预测模型。以国产某型号精密数控铣床主轴单元为研究对象,采用激光位移传感器对主轴空转状态下的轴向热... 为探究数控铣床复杂热源导致的主轴温升与热误差之间的非线性映射关系,提出一种基于双向长短期记忆神经网络(Bi-LSTM)的主轴热误差预测模型。以国产某型号精密数控铣床主轴单元为研究对象,采用激光位移传感器对主轴空转状态下的轴向热误差进行测量,借助温度传感器采集主轴关键温度测点的温度。采用萨维茨基-戈莱滤波器对主轴温升、热误差数据进行滤波降噪处理,使用手肘法确定最佳聚类数,利用模糊C均值聚类结合灰色关联度分析(FCM+GRA)方法完成温度敏感点的选取,避免温度测点之间多重共线性问题。最后,以主轴轴向热误差和温度敏感点温升数据为输入,建立主轴热误差Bi-LSTM预测模型,并基于平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、均方根误差(RMSE)和相关性系数R 2对模型的预测效果进行评估。结果表明:与LSTM(单向长短期记忆神经网络)、GRU(门控循环单元)和BPNN(反向传播神经网络)相比,Bi-LSTM预测模型的MAE分别降低了18.5%、21.8%、44.1%,RMSE分别降低了9.5%、20.2%、43.8%。因此,Bi-LSTM主轴热误差预测模型具有更高的鲁棒性和准确性。 展开更多
关键词 数控机床 主轴热误差 FCM+GRA算法 Bi-LSTM模型 热误差预测
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基于SCSSA-BiLSTM的卧式加工中心主轴热误差预测建模
12
作者 赵添翼 汤赫男 +3 位作者 柏爽 周冉 徐方超 孙凤 《机床与液压》 北大核心 2025年第20期30-35,共6页
为进一步提升传统麻雀搜索算法的预测精度,针对某卧式加工中心主轴的热误差补偿问题,建立BiLSTM预测模型并引入麻雀搜索算法(SSA)与正余弦和柯西变异策略(SC)对模型进行优化。利用五点法测试多转速下主轴温度与热误差数据。以温升数据... 为进一步提升传统麻雀搜索算法的预测精度,针对某卧式加工中心主轴的热误差补偿问题,建立BiLSTM预测模型并引入麻雀搜索算法(SSA)与正余弦和柯西变异策略(SC)对模型进行优化。利用五点法测试多转速下主轴温度与热误差数据。以温升数据为输入,预测主轴热误差。结果表明:随着主轴转速提升,主轴温升与轴向热误差变化更加剧烈,各轴承位置温升变化趋势基本相同;径向热误差较小,且影响因素较多,因此误差补偿应主要考虑Z向热伸长。与SSA-BiLSTM模型、BiLSTM模型相比,优化后的SCSSA-BiLSTM模型预测拟合度最好,精度最高。在多工况下,SCSSA-BiLSTM模型的各项指标均高于其他两种模型且提升明显,证明其具有良好的泛化能力,为多工况下的热误差预测补偿提供了参考。 展开更多
关键词 主轴 热误差建模 BiLSTM神经网络 麻雀搜索算法 泛化能力
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基于切削力的机床主轴轴向热误差建模新方法
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作者 汤滨瑞 王四宝 +2 位作者 王浩 黄强 赵增亚 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第2期544-553,共10页
为解决现有热误差建模方法依靠经验选择温度测量点,导致模型稳健性差等问题,提出一种基于切削力的机床主轴轴向热误差建模新方法。研究数控机床主轴轴向热误差对未变形切屑形貌的影响机制,建立考虑机床主轴轴向热误差的切削力模型,揭示... 为解决现有热误差建模方法依靠经验选择温度测量点,导致模型稳健性差等问题,提出一种基于切削力的机床主轴轴向热误差建模新方法。研究数控机床主轴轴向热误差对未变形切屑形貌的影响机制,建立考虑机床主轴轴向热误差的切削力模型,揭示相同切削工艺参数下的热误差致切削力演变规律;分析机床主轴轴向热误差与切削力的关联关系,利用支持向量回归建立基于切削力的机床主轴轴向热误差模型。与传统热误差模型相比,基于切削力的热误差建模方法不需要大量的温度传感器和复杂的温度敏感点确定过程,而且不用考虑温度敏感点动态变化对模型稳健性的影响。通过不同环境和工况下的实验证明,模型预测精度达到90%以上,具有较强的预测能力与泛化能力,为机床轴向热误差在线辨识提供了新方法,同时为机床在线误差补偿以及在智能制造过程中提升零件质量提供了技术基础。 展开更多
关键词 热误差建模 切削力 支持向量回归 数控机床
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热误差补偿在数字孪生系统中的应用研究
14
作者 马驰 李明明 +3 位作者 刘佳兰 何佳龙 化春雷 王亮 《哈尔滨理工大学学报》 北大核心 2025年第1期129-137,共9页
热误差对加工精度具有显著影响,因此需要进行精确控制。实现热误差控制的关键在于构建一个集成高精度热误差模型的鲁棒系统。深度学习模型可用于实现该目标,但此类方法仍易受到温度变量间共线性、参数手动调整以及实时补偿能力有限等问... 热误差对加工精度具有显著影响,因此需要进行精确控制。实现热误差控制的关键在于构建一个集成高精度热误差模型的鲁棒系统。深度学习模型可用于实现该目标,但此类方法仍易受到温度变量间共线性、参数手动调整以及实时补偿能力有限等问题的影响。为了解决上述难题,研究了热误差补偿在数字孪生系统中的应用,设计了热误差补偿数字孪生系统,将改进后的改进容差值用于剔除共线性剔除的热误差建模方法。构建了融合具有强收敛性能的黑猩猩优化算法与最小门控单元-注意力机制的热误差模型,为提升计算速度与超参数优化性能,为黑猩猩优化算法引入了非线性收敛因子,形成了黑猩猩优化-最小门控单元-注意力模型。结果表明,热误差模型在拟合精度、收敛速度和预测准确性方面均表现出优越性能,热误差补偿数字孪生系统将工件关键尺寸几何误差降低了约75.00%。 展开更多
关键词 热误差补偿 数字孪生 深度学习 热误差建模
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基于PSO-RF算法的三坐标测量机热误差预测
15
作者 王烁棪 郑刚 张旭 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第8期31-36,共6页
常规三坐标测量机要求标准工作温度为20℃,以避免温度对机器性能的影响。为探究三坐标测量机温度与热误差之间的映射关系,提高热误差模型的精度,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)和随机森林(RF)回归模型相结合的热误差预测方法。首先... 常规三坐标测量机要求标准工作温度为20℃,以避免温度对机器性能的影响。为探究三坐标测量机温度与热误差之间的映射关系,提高热误差模型的精度,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)和随机森林(RF)回归模型相结合的热误差预测方法。首先利用粒子群优化算法的全局搜索能力来探索超参数空间,提高随机森林回归模型的预测性能;然后以三坐标测量机为研究对象,使用XM60激光干涉仪和温度传感器采集定位误差数据与温度数据,进行实验验证。结果表明,使用PSO-RF热误差模型可以有效提高模型精度。与传统的RF模型和SVM模型预测结果相比,均方根误差分别降低了13.3%和26%,平均绝对误差分别降低了15%和21.7%。 展开更多
关键词 三坐标测量机 热误差模型 激光干涉仪 PSO-RF模型
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数控机床热误差分组建模优化研究 被引量:1
16
作者 赵海涛 雷鸣 +1 位作者 谌海莲 凌晓辉 《机械》 2025年第2期8-14,58,共8页
对于加工参数突变的较长加工过程,传统多变量回归热误差模型会产生局部较差的预测精度。为此,提出分组建模以改善预测精度。首先借助硬分断点和软分断点设计对温度变量、热误差变量采样数据序列分组的方法;其次,以热误差拟合残差和为目... 对于加工参数突变的较长加工过程,传统多变量回归热误差模型会产生局部较差的预测精度。为此,提出分组建模以改善预测精度。首先借助硬分断点和软分断点设计对温度变量、热误差变量采样数据序列分组的方法;其次,以热误差拟合残差和为目标函数,利用遗传算法实现硬分断点的优化选择;第三,给出组间热误差模型系数更替的判别依据。最后在一台车削中心上针对径向热误差进行建模验证,验证数据来自有限元仿真。从热误差预测结果看,误差预测精度随着硬分断点数的增加而增加,但增加幅度越来越小,且硬关键点位置具有相对稳定性;当分断点数从0增加至4时,径向热误差拟合残差和从0.1153 mm减少到0.0331 mm。因此,分组热误差模型对提高预测精度是有效的。 展开更多
关键词 热误差 数控机床 优化分组 建模 遗传算法
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基于GA-BP的三坐标钻高速电主轴热误差建模研究
17
作者 梁林 张栋 +1 位作者 白永康 周浩光 《机床与液压》 北大核心 2025年第3期94-100,共7页
针对三坐标钻的高速电主轴非均匀温度场,提出一种基于遗传算法(GA)的BP神经网络建模方法。结合模糊聚类法和灰色关联分析法对三坐标钻高速电主轴的温度测点组合进行测量。通过分析按时间排列的电主轴温度测点序列和电主轴热误差序列,确... 针对三坐标钻的高速电主轴非均匀温度场,提出一种基于遗传算法(GA)的BP神经网络建模方法。结合模糊聚类法和灰色关联分析法对三坐标钻高速电主轴的温度测点组合进行测量。通过分析按时间排列的电主轴温度测点序列和电主轴热误差序列,确定神经网络的输入和输出参数,从而构建GA-BP高速电主轴热误差模型;在不同的高速电主轴转速下,将GA-BP神经网络模型、多元线性回归模型以及BP神经网络模型进行对比。结果表明:GA-BP神经网络热误差模型的预测精度优于多元线性回归法和BP神经网络建模方法,GA-BP神经网络模型在10000 r/min转速下的最大均方误差为0.0673μm,在12000 r/min转速下的最大残差为1.98μm。GA-BP热误差预测模型相较其他模型具有鲁棒性强、精度高的优点,该模型可以有效提高三坐标钻的加工质量。 展开更多
关键词 高速电主轴 GA-BP神经网络 热误差建模
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高端数控机床热管理技术研究进展
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作者 唐雨晴 姚俊 +4 位作者 钟豪 张晓晨 张晓峰 张心豪 杜宝瑞 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第12期86-103,共18页
在多元耦合热源作用下,数控机床各部位温度场变得不均匀,进而导致机床结构发生热膨胀变形,产生热误差,严重影响工件加工精度。首先,综述了数控机床热误差防止与补偿的主流设计与建模方法。其次,根据数控机床的结构构成,对机床热稳定性... 在多元耦合热源作用下,数控机床各部位温度场变得不均匀,进而导致机床结构发生热膨胀变形,产生热误差,严重影响工件加工精度。首先,综述了数控机床热误差防止与补偿的主流设计与建模方法。其次,根据数控机床的结构构成,对机床热稳定性的分析与设计方法分别进行了总结。再次,归纳了机床温度测量的不同方法以及测点优化的主要原理和方式,总结了主要的数控机床热误差的建模与补偿方法。最后,综合热稳定性分析、热误差测量、热误差建模以及热误差补偿4个方面研究现状,提出了现有数控机床热管理中尚需改进的问题,探讨了数控机床热管理未来的发展方向。 展开更多
关键词 数控机床 热稳定性 热误差 建模与补偿 温度测量 热管理
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以热图像为输入的基于ResNet的机床主轴热误差建模方法
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作者 李明范 杨龙 +2 位作者 李晟 郭欢 付国强 《中国机械工程》 北大核心 2025年第9期2057-2067,共11页
为了获得高精度高泛化的机床热误差模型,提出了以热图像为输入的基于ResNet的数控机床主轴热误差建模方法。构建以热误差取整为标签的热图像数据集,训练以热图像为输入的热误差ResNet分类预测模型。在此基础上,针对机床热误差时序序列... 为了获得高精度高泛化的机床热误差模型,提出了以热图像为输入的基于ResNet的数控机床主轴热误差建模方法。构建以热误差取整为标签的热图像数据集,训练以热图像为输入的热误差ResNet分类预测模型。在此基础上,针对机床热误差时序序列的回归特性,将分类输出层的不同标签值对应的概率通过加权集成方式构建回归输出层,实现热误差回归预测,无需重新训练。对热图像深度特征和ResNet分类模型的分类效果进行可视化分析,验证ResNet模型对热图像特征提取的有效性以及良好的分类能力。最后,将ResNet模型与GoogLeNet和VGGNet模型在不同工况下进行比较,分别验证ResNet热误差分类模型和回归模型的高精度和高泛化性。 展开更多
关键词 热图像 主轴热误差 ResNet分类模型 回归预测 特征可视化
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数字孪生下基于CS-MFAC的数控机床热误差自适应预测方法
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作者 杜柳青 吕发良 余永维 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第7期2402-2411,共10页
基于现代控制理论的热误差机理建模或者辨识建模的方法在理论基础和实际应用上都面临着瓶颈,将布谷鸟算法(CS)与无模型自适应控制(MFAC)相结合,提出一种数字孪生架构下基于数据驱动的全局动态自适应预测方法,即热误差CS-MFAC预测方法。... 基于现代控制理论的热误差机理建模或者辨识建模的方法在理论基础和实际应用上都面临着瓶颈,将布谷鸟算法(CS)与无模型自适应控制(MFAC)相结合,提出一种数字孪生架构下基于数据驱动的全局动态自适应预测方法,即热误差CS-MFAC预测方法。首先,提出数控机床热误差数字孪生架构,实现热误差状态及工况大数据的可视化及实时更新、映射;然后提出基于数据驱动的MFAC预测方法,利用紧格式线性化方法把非线性时变热误差系统转化为由伪梯度向量描述的线性系统,仅用孪生系统I/O数据实现热误差的自适应预测;进一步提出基于CS的参数全局优化算法,实现孪生数据驱动下的预测参数动态优化,大幅提高在不同工况下热误差预测的准确性和鲁棒性。在XK-L540型数控铣床上进行的实验表明,在未建模工况条件下,CS-MFAC预测方法与传统模型、MFAC方法相比,最大残差分别降低了58.82%~91.73%和67.46%~96.55%,从而验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 数控机床 热误差 数字孪生 无模型自适应控制 布谷鸟算法
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