变工况下基于迁移学习融合域内对齐的机床主轴热误差模型

热误差建模和补偿是提高机床加工精度的重要手段。 将得到的热误差模型应用到类似或相近任务中,对减少模型构建和数据收集的成本具有重要意义。 本文提出了一种简易迁移学习(EasyTL)融合域内对齐的主轴热误差建模方法,以实现不同工况下误差模型的迁移复用。 建立基于域内对齐和距离矩阵全组合择优的热误差迁移模型参数选取方法,获得最优组合。 进一步分析不同类型的域内对齐和距离矩阵各自对模型迁移性能的影响。 最后,将迁移模型与 kNN 典型机器学习模型和卷积神经网络深度模型进行比较验证,分别预测不同工况下主轴 Z 向和 Y 向的热误差。 此外,根据预测的主轴热误差进行工件补偿加工实验。 该方法为热误差建模及补偿提供了一种新思路。     

机床主轴热误差建模

在测量机床关键部件温度和主轴热误差的基础上,用逐步回归方法建立了多元线性回归模型,并介绍了温度变量的选择。为机床的设计与制造提供了参考依据,也为机床的误差补偿提供了模型。     

基于外部机床坐标系偏移的热误差实时补偿

基于数控系统的外部机床坐标系偏移功能，通过修改数控系统中的PLC程序，将数控机床的热变形误差，即工件与刀具间的相对热运动值读入数控系统，利用外部机床坐标系的偏移而实现热误差的实时补偿，开发研制了高精度、低成本、满足实际要求的热误差实时补偿系统。经实际生产应用，机床的加工精度得到了大幅度提高。     

机床热误差建模研究综述

机床热误差的产生不可避免,热误差在机床的总误差源中又占有较大比重。如何合理地对机床热误差进行建模,并以此为基础实现热误差的避免与补偿十分关键。在过去三十年里,众多国内外学者针对热误差的建模方法进行了探究,基于建模方法的不同可分为两类:经验热误差建模方法与理论热误差建模方法。经验热误差建模方法主要应用于机床热误差的补偿,基于对统计学模型的参数辨识实现热误差的预测。理论热误差建模方法主要用于机床热误差的避免,基于传热关系及力与位移的约束建立方程,并通过微分方程的数值求解得到热变形。以这两种机床热误差的建模方法为脉络进行展开,分别探讨了两类建模方法国内外的研究现状,并分析了各模型的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。     

基于数字孪生和深度迁移学习的电主轴热误差建模方法

热误差是电主轴系统误差的主要来源之一,热误差建模是提高系统可靠性的重要手段。电主轴装载刀具加工时,需要在多个方向上运动,导致实时测量困难,难以采集足够的热误差样本。不同工况下的数据分布差异较大,在某一工况下训练的热误差预测模型难以在其他工况下取得满意的预测精度。针对上述问题,提出了一种基于数字孪生和深度迁移学习的电主轴热误差建模方法。首先,建立电主轴系统热行为数字孪生模型,模拟出不同工况下的温度场和热变形数据,缓解实际场景中热误差样本缺失的限制。其次,开发基于领域对抗机制的卷积双向长短期记忆网络,数字孪生模型生成的虚拟数据用作源域,真实数据作为目标域,不同尺度的卷积层构成特征提取器,分别提取源域和目标域温度数据的空间特征,处理多维温度特征的共线性问题。构建双向长短期记忆网络作为预测器,处理温度与热误差的时序关系并输出预测值。同时,结合领域适配的对抗训练技术,利用域判别器混淆两域特征,最小化两域数据分布,提高模型的泛化能力。最后,搭建多源数据协同采集平台,获取不同工况下的真实数据,通过不同迁移任务验证,结果表明：在热误差标签样本缺失的情况下,该方法成功实现热误差建模,具备较好的预测性能。     

基于OE-CM算法的机床主轴热误差建模与补偿分析

针对机床热误差建模过程中,误差信息不透明、数据特性不全面等不利因素,根据机床主轴热误差实验数据,分别采用GM(1,n) 模型和最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型建立主轴热误差预测模型并进行线性叠加,然后采用预测有效度算法调整模型加权系数,建立了最优有效度复合预测模型（OE-CM）以获取最佳预测效果。在VXC-560型三轴数控机床上进行在线实验建模,实验结果表明：OE-CM具有预测精度高、鲁棒性好等特点,整体预测效果优于灰色GM(1,n)模型和LS-SVM模型,适合在复杂工况条件下对机床主轴热误差进行预测和补偿,为提高机床热误差补偿精度建立了理论模型。为了验证该预测模型的有效性,对所研究的机床主轴进行热误差在线补偿,机床主轴Z向最大误差从23.8μm减小到8μm,减幅达到66.4%,较好地提高了机床精度,具有一定的工程化推广前景。     

机床热变形误差及其误差补偿技术

采用误差补偿技术是提高机床加工精度的一个重要发展趋势，文中对机床的热变形误差状况和误差补偿技术进行了讨论。对误差补偿技术的研究和应用现状、关键技术、应用过程中存在的问题以及将来的发展趋势作了详细的分析和介绍。     

基于刀具偏转的机床主轴径向热误差的建模预测方法

为了有效地解决刀具实际加工位置对机床主轴径向误差的影响,提出了一种基于刀具偏转的机床主轴径向热误差建模预测方法.以立式加工中心HNC715主轴为研究对象,利用主轴分析仪对主轴径向热误差进行了数据采集,在分析了机床主轴径向热误差的数据后进行了线性回归分析,构建了不同转速下检测棒上下端径向热误差模型.通过对刀具偏转原理与检...     

机床热误差补偿技术的研究与发展

本文重点介绍了国内外机床热误差补偿技术的研究历史与现状，并对不同的补偿策略进行了分析，提出了进行“专家－模糊闭环补偿”的技术方案。     

基于神经模糊控制的机床热误差建模方法

通过神经模糊控制方法对机床热误差进行建模,所建模型的输出值与实验测量值拟合得非常好,显示了较高的精度;将该模型与多元线性回归方法所建立模型进行比较,证明了该方法的优越性。     

精密机床几何误差补偿技术及应用

误差补偿技术是提高精密机床精度的有效途径,本文研究了影响精密机床精度的主要因素,重点分析了几何运动误差及热误差源的检测、建模和实时补偿技术。     

双转台五轴机床空间误差补偿技术研究

几何误差、热误差和切削力误差占到了机床总误差的75%,对这3项误差进行控制是提高机床加工精度的关键所在。以双转台五轴机床的空间误差作为研究对象,通过对加工位置、主要热源及电动机电流等相关因素进行分析,确定空间误差建模所需的位移变量、温度变量和切削力变量。以现有的多种误差建模方法为基础,通过对信息融合技术进行研究,提出一种机床空间误差的多模型融合预测方法,建立综合反映几何误差、热误差和切削力误差的最优空间误差模型。最后以DSP为核心,设计空间误差补偿器,实施空间误差补偿,验证补偿效果。结果显示,建立的模型预测精度较高,残差小于2μm,而实施空间误差补偿后,加工零件的轮廓误差也由15μm降到了5μm,补偿效果明显。     

主成分算法在数控机床主轴热误差补偿中的应用

为了提高数控机床热误差补偿模型的预测精度与稳健性,对主成分算法在数控机床主轴热误差建模中的应用进行了研究。首先,根据主成分算法原理,提出基于主成分分析的温度敏感点选择算法和热误差建模算法。然后,以一台三轴立式加工中心为对象进行全年温度范围内的主轴热误差测量实验,并基于实验数据建立主轴热误差主成分回归（PrincipalComponentRegression,PCR）模型。进而,将所建立的PCR模型与多元线性回归模型、BP神经网络模型和岭回归模型的预测精度与稳健性进行比对分析,实验结果表明PCR模型在该四种模型中具有最高的预测精度和稳健性,分别达到6.8μm和2.4μm。最后,使用所建立的PCR模型对按照转速图谱运行的机床主轴热误差进行预测,预测精度和稳健性分别为6.12μm和3.43μm。并将PCR模型嵌入到热误差补偿控制器中进行热误差补偿实验,以验证本文建模算法的有效性。     

滚齿机热误差补偿技术研究

通过对滚齿机的热误差源进行综合分析及温度测点的优化布置,充分利用齿轮加工过程中测得的误差数据,采用最小二乘法建立了滚齿机的热误差数学模型,研制了滚齿机热误差补偿的硬件系统,利用该系统在Y3150K型滚齿机上进行了误差补偿实验,实验结果表明,实施热误差补偿后,齿轮加工精度提高2级以上,补偿效果明显。     

多轴数控机床几何误差的软件补偿技术

论述了在“华中Ｉ型”数控系统中开发的数控机床几何误差的软件补偿技术。分析了各轴的误差元通过运动链传播的建摸问题和其对切削刀具在机床工作空间中的姿态误差的影响;建立了机床结构的每个误差元和切削刀具相对工件位置误差相联系的通用数学模型;采用激光干涉仪直接测量的方法来获取误差模型中各个误差元参数,提出了一种测量机床运动部件滚摆角的新方法;测量点的误差参数被存储在计算机内,在测量点之间采用线性插值来获得补偿点的误差参数。数控系统每８ｍｓ中断一次,读取与补偿点相关的位移和转动误差参数以及刀具的参数,利用误差模型计算刀具相对工件的误差在各个运动轴上的误差分量,该误差分量被数控系统叠加到各运动轴的指令位移上,使各个运动轴产生附加的运动,从而实现数控机床几何误差的软件补偿。对比试验表明该补偿技术能使数控机床的几何误差减小７０％。     

基于多体系统理论的三坐标数控铣床几何误差建模

分析了数控机床主要误差来源和现有误差补偿技术;阐述了多体系统的拓扑结构、低序体阵列和特征矩阵的构建方法.以XK0820型三坐标数控铣床为例,运用多体系统理论建立了该机床的几何误差模型,说明了建模过程,给出了几何误差模型的具体数学表达式.     

数控机床精度强化方法研究

分析数控机床误差产生的原因,论述提高数控机床精度的方法并进行了比较,针对目前数控机床精度强化存在的问题,提出了建设性的意见。     

探究机械数控机床位置控制与误差补偿

对于数控机床来讲,具有较高智能性,然而在生产实践中部分数控机床,尤其在经济型机床方面,并不能够让人满意,比如插补程序以及参考点位置设置不足等。对此,本文阐述了数控机床的误差补偿必要性、介绍了数控机床的位置控制精度以及误差,介绍了机床位置的误差补偿,并比较了误差补偿应用情况,希望能够为相关单位与人员提供参考。     

数控机床位置精度的检测与补偿

主要介绍使用双频激光干涉仪对西门子840D闭环系统的数控机床进行位置精度的检测与补偿,并对该系统的闭环误差进行分析。实践表明,通过使用该方法能有效地提高数控机床的位置精度。