机床与液压

作者：任重义，耿文博

单位：宁夏大学机械工程学院；宁夏大学机械工程学院

关键词：大行程数控铣床;多源误差分析;机制模型;集成学习;融合模型

基金：宁夏回族自治区重点研发计划项目（2023BDE03004）

针对大行程数控铣床加工过程中运动链复杂及多种误差源耦合作用下传统机制模型预测精度不足的问题，提出一种融合机制模型与LightGBM残差补偿的大行程数控铣床加工误差预测方法。对大行程数控铣床的多源误差产生机制展开研究，建立几何运动误差、拼接误差、热变形误差模型。基于机床运动链结合多体系统理论与齐次坐标变换，建立大行程数控铣床多源误差综合模型，作为误差预测基础模型。针对机制模型预测存在的残差，通过引入集成学习策略，构建基于LightGBM的残差补偿模型用于补偿残差。结果表明：相较于传统机制模型，所提出的融合模型的平均绝对误差(MAE)和均方根误差（RMSE）分别降低29.9%、36%；在与机制模型结合决策树、随机森林及支持向量机等方法的对比中，该融合模型在MAE、RMSE和决定系数（R2）上均表现最优，同时训练效率大幅提升，训练时间较对比方法分别减少52%、61%、63%。该融合方法有效结合了机制模型的物理解释性与LightGBM处理非线性关系的高效性，能够更精确地捕捉复杂误差波动，为大行程数控铣床实现高精度加工与实时误差补偿提供了可靠的技术途径。

来源：2026年第1期

《机床与液压》期刊编辑部

查看机床与液压杂志2026年第1期