基于 RIME-BP 神经网络的磨齿机进给系统热误差预测
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TH161

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国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目(U22B2084)、湖南省重点研发计划项目(2023GK2053)、湖南省自然科学基金项目(2024JJ5643)资助


Thermal error prediction of gear grinding machine feed system based on RIME-BP neural network
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    摘要:

    为了减少热致误差对数控机床进给系统定位精度的影响,提高被加工产品的一致性,提出一种基于霜冰算法(RIME)优 化后的 BP 神经网络热误差预测模型。 在不同工况下,布置温度传感器和激光干涉仪以采集温度和丝杆热误差数据。 结合模 糊 C 均值聚类和灰色关联度算法对温度样本进行特征选择,筛选出关键温度特征点。 以温度和丝杆位置坐标作为输入,丝杆 热误差作为输出,构建 RIME-BP 热误差预测模型。 针对 H650GA 型磨齿机,利用 K 折交叉验证法对该模型预测精度进行实例 验证,并与 GA-BP、BP 和 SVM 模型进行对比。 结果表明,该模型的平均决定系数 R 2 高达 0. 995,相对于 GA-BP、BP 和 SVM 模 型,分别提高了 3. 54% 、9. 58% 和 17. 75% 。 所提出方法为热误差补偿提供了理论和技术指导,具有工程应用价值。

    Abstract:

    To mitigate the impact of thermal errors on the positioning accuracy of the CNC machine tool feed system and improve the consistency of processed products, a thermal error prediction model based on the RIME-optimized BP neural network is introduced. Temperature sensors and a laser interferometer are deployed under various operating conditions to collect temperature and lead screw thermal error data. Fuzzy C-means clustering and grey relational analysis are applied to select features from temperature samples, identifying key temperature feature points. The RIME-BP thermal error prediction model is constructed using temperature and screw position coordinates as inputs and screw thermal error as the output. For the H650GA gear grinding machine, the K-fold cross-validation method is used to validate the model′s prediction accuracy, which is compared with GA-BP, BP, and SVM models. The results show that the proposed model achieves an average coefficient of determination (R 2 ) of 0. 995, which is 3. 54% , 9. 58% , and 17. 75% higher than the GA-BP, BP, and SVM models, respectively. The proposed method provides theoretical and technical guidance for thermal error compensation and holds significant engineering application potential. Keywords:thermal error prediction; feed system; feature selection; ri

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

肖 捷,王志永,于水琴,张 宇,薛 芮.基于 RIME-BP 神经网络的磨齿机进给系统热误差预测[J].仪器仪表学报,2024,45(11):277-286

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  • 在线发布日期: 2025-01-26
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