基于数据集重构的主轴热误差半闭环建模方法
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TH161

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国家自然科学基金项目(U22B2084, 52375083)、重庆市自然科学基金项目(CSTB2022NSCQ-MSX0475)、重庆市教育委员会科学技术研究计划青年项目(KJQN202301110)资助


A semi-closed-loop modeling method for spindle thermal error based on reconstructing dataset
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    摘要:

    数据驱动方法广泛用于热误差建模,然而缺乏机理支撑的开环串行结构难以保证模型在新工况中的鲁棒性,模型预测 性能无法保障。 对此,本文提出了一种基于数据集重构的主轴热误差半闭环建模方法,以被预测批次及建模批次的环境温度为 参考对原始建模批次排序筛选,重构建模数据集并建立半闭环热误差模型。 方法应用于车床主轴热误差的预测过程,所提重构 数据集的热误差模型在 3 组测试中预测结果的均方根误差分别为 1. 7 μm、1. 7 μm、0. 9 μm,相比常规模型精度提高 29. 2% 、 39. 3% 、64. 0% ,提升效果显著。 方法为现有热误差串行开环建模模式提供闭环反馈环节,对于进一步提升热误差模型性能具 有一定意义。

    Abstract:

    Data-driven methods are commonly used for thermal error modeling, but the open-loop serial structure without mechanistic support makes it challenging to ensure model robustness under new operating conditions, leading to unreliable prediction performance. This paper introduces a semi-closed-loop spindle thermal error modeling approach based on dataset reconstruction. The original modeling batches are sorted and screened according to the ambient temperature of both the prediction and modeling batches. The modeling dataset is then reconstructed, and a semi-closed-loop thermal error model is developed. This method was applied to predict thermal errors in a lathe spindle, achieving root mean square errors of 1. 7 μm, 1. 7 μm, and 0. 9 μm in three test sets with the reconstructed models. Compared to conventional models, accuracy improved by 29. 2% , 39. 3% , and 64. 0% , respectively. This approach introduces a feedback loop to the existing serial open-loop thermal error modeling, offering significant potential for enhancing the performance of thermal error models.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

谭儒龙,徐 凯,李国龙,李喆裕,杜柳青.基于数据集重构的主轴热误差半闭环建模方法[J].仪器仪表学报,2024,45(8):227-234

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  • 在线发布日期: 2024-12-18
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