立式高速數(shù)控機(jī)床熱變形誤差超前預(yù)測方法

摘 要：由于使用現(xiàn)有預(yù)測方法進(jìn)行預(yù)測的預(yù)測結(jié)果與溫度實際值的殘差最大值＞0.03 μm，預(yù)測效果差，因此本文研究立式高速數(shù)控機(jī)床熱變形誤差超前預(yù)測方法。利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將溫度場映射至熱誤差的預(yù)測空間中，使熱變形數(shù)據(jù)作為熱誤差預(yù)測模型的輸入，還原溫度場。建立數(shù)控機(jī)床熱誤差預(yù)測模型，將測溫點的溫度數(shù)據(jù)代入模型中，可以預(yù)測熱誤差。設(shè)計分布差異的更新方法，將閾值設(shè)為作用范圍有限圓半徑的值，當(dāng)預(yù)測樣本點至預(yù)測結(jié)果的距離等于該閾值時，系統(tǒng)輸出相應(yīng)的預(yù)測結(jié)果。試驗結(jié)果表明，試驗組的關(guān)鍵測溫點的溫度預(yù)測曲線與溫度實際值比較一致，在8個測溫點中計算得到的殘差最大值均為0.01 μm～0.03 μm，結(jié)果符合預(yù)期。本文方法能夠保證預(yù)測值與實際值之間偏差較小，提升預(yù)測模型的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：高速；數(shù)控機(jī)床；熱變形；誤差；超前預(yù)測

中圖分類號：TP 273" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在機(jī)床高速運轉(zhuǎn)過程中，由于內(nèi)部熱源和外部環(huán)境溫度的影響，機(jī)床結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生熱變形，因此產(chǎn)生加工誤差。為滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求，須實時監(jiān)測機(jī)床關(guān)鍵部位的溫度變化，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建準(zhǔn)確的預(yù)測模型。該模型不僅能夠?qū)崟r反應(yīng)機(jī)床的熱變形狀態(tài)，還能夠基于當(dāng)前狀態(tài)和歷史趨勢對未來的誤差變化進(jìn)行超前預(yù)測。使用該模型可以提前了解機(jī)床熱變形誤差的變化趨勢，為機(jī)床的調(diào)整和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。布置足夠的測量點，全面反映機(jī)床的熱變形情況，提高機(jī)床的加工速率和生產(chǎn)效率。……