基于切削力的机床主轴轴向热误差建模新方法

来源：计算机集成制造系统杂志2025年第2期北京时间：

作者：汤滨瑞, 王四宝, 王浩, 黄强, 赵增亚

单位：重庆大学机械与运载工程学院

摘要：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。

关键词：热误差建模,切削力,支持向量回归,数控机床

基金资助：国家重点研究计划资助项目(2019YFB1703701);国家自然科学基金资助项目(52005060);重庆市自然科学基金创新群体资助项目(cstc2019jcyj-cxttX0003);四川省区域合作计划资助项目(2022YFQ0016);机械传动国家重点实验室自主课题资助项目(SKLMT-ZZKT-2021R04);重庆海外回国创新资助项目(cx2021035)。