针对在磨削加工的过程中,测量尺寸因为断续表面的存在发生突变,可能会导致磨床停机进而影响磨加工的工件尺寸精度这一问题,提出了智能断续表面尺寸处理系统,该系统对断续表面的情况加以处理,忽略测量装置测量断续表面的数据,筛选出断续表面发生突变的尺寸,并通过支持向量机预测模型将相应数据进行替换,大幅度提高了产品加工精度和质量。首先基于支持向量机分类的方法建立断续表面尺寸智能判定模型,同时利用交叉验证对训练模型进行参数寻优,最终实现了智能断续表面处理系统在磨加工过程中的应用,验证了该系统的可行性。

磨削加工是高精密零件的重要加工环节,且影响磨削工件尺寸精度的因素复杂。针对传统预测模型无法准确预测其趋势变化或预测效果较差,且预测精度不高这一问题,通过对磨加工过程进行分析,对尺寸预测技术的适用性进行研究,提出将小波变换与时间序列分析相结合的预测模型。通过实验验证小波时间序列模型预测平均误差不超过1μm,平均绝对误差MAE=0.105,均方根误差RMSE=0.185,平均绝对百分比误差MAPE=0.159,证明了基于小波时间序列模型的磨加工尺寸预测技术的精确性与可行性。

针对磨加工主动量仪在高精密磨削加工中的工艺参数寻优问题，该文采用由正交试验方法得到工艺参数与评价指标的实验数据，基于灰色系统理论，通过对实验数据分析，提出由工艺参数与评价指标之间的灰色关联度得出工艺参数对评价指标的影响程度的方法，得出在该加工实验中，精磨加工余量对表面粗糙度和圆度的的影响最大，接着依次为粗磨加工余量、粗磨砂轮切入速度、光磨加工余量和精磨砂轮切入速度；提出由加权灰靶决策对评价指标分析决策找到试验工艺参数最优组合的方法，得出16组实验参数组合中最优组合。该研究成果可以分析工艺参数与评价指标的关联，进行工艺参数寻优，为磨加工主动量仪中的工艺参数设定和自主寻优程序设计提供理论方法，进而提高磨加工主动量仪的智能化水平。

针对磨加工主动测量仪信号点到尺寸时的工件尺寸与信号点预设值存在偏差的问题,通过对信号点到尺寸时测量值偏差来源的分析,确定了影响信号点到尺寸判定产生偏差的主要原因是由于工件圆度误差的存在;并在此基础上提出了基于圆度误差的信号点到尺寸判定方法和平均处理法到尺寸判定方法。通过实验证明了磨加工主动测量仪信号点到尺寸判定偏差主要是由于圆度误差的存在而引起;基于圆度误差的修正方法和平均处理的修正方法使到尺寸判定偏差绝对值最大不超过0.5μm,有效减弱了圆度误差对信号点到尺寸判定的影响,证明了基于圆度误差和平均处理法的信号点到尺寸判定的合理性和可行性。

针对磨加工主动测量仪中数字滤波方法的技术要求和特点,设计了基于圆度误差的限幅滤波方法,研究了采样数据是否有效的判断原则,提出先预测最新采样点的理想测量值,然后结合圆度误差确定限幅区间;预测值采用简单的一元线性方程推导,分析得出预测值是以理想值为期望的正态分布随机数,采样长度值Z的合理范围为（7～20）;分析了限幅条件偏差值与圆度误差值的关系,以及采样长度值Z与最大限幅比、限幅条件偏差值和有效判定率的关系。结合常见的滤波方法技术特点,设计了适用于主动测量仪的滑动加权均值滤波方法。最后采用Visual Studio 2008开发平台和C#编程语言仿真验证了所设计数字滤波方法的可行性。

通过对磨削进程中工件表面轮廓横截面形成的分析,得出在理想条件下：工件表面轮廓横截面为阿基米德螺线;结合最小二乘法原理,提出了一种尺寸补偿法的在线圆度评定技术：通过对主动测量仪测头测得值进行尺寸补偿,减弱和消除砂轮进给的影响,进而实现在线圆度误差评定。实验证明：在线圆度评定误差值与磨削完成时工件圆度误差值两者相差不超过10%,验证了该在线圆度评定理论的可行性;机后圆度评定误差值与在线圆度评定误差值两者差值,与工件旋转一周时砂轮进给量的相差不超过18%,验证了尺寸补偿法的在线圆度评定可有效减弱和消除砂轮进给对圆度评定的影响。该研究对于实现磨加工主动量仪在线圆度评定具有重要意义。

针对磨削加工中对加工尺寸误差超出预设值范围时报警的需求,基于交叉验证参数寻优与支持向量机（SVM）算法结合组态软件提出了一种远程磨加工报警系统,该系统对工件尺寸实时预测,并且当工件尺寸超出预设值范围时通过组态软件将报警信息传输到监控界面,防止由于进给速度不均匀而影响工件的磨削质量或导致工件最终加工尺寸受到影响。通过实验验证经过交叉参数寻优优化参数后的模型预测平均误差小于2mm,MRE=0.0070,MSE=0.0020,实验证明基于支持向量机模型的合理性与可行性,为建立报警系统提供了理论基础。

为了提高传统磨削加工的加工效率及智能化程度,主动测量技术现已广泛应用于半自动磨床、自动磨床以及数控磨床等磨床上。磨削加工是一项精密加工工序,加工中诸多因素会对加工精度产生影响。通过构建多元线性回归模型以及相关性分析,研究了工件输入尺寸、系统误差(如工艺系统热变形)对磨削精度的影响。基于对比分析法研究了进给速度对磨削精度和产品表面质量的影响。实验结果对比分析表明,主动量仪控制下的磨加工有效地抑制了误差因素对磨削精度的影响,大大提高了产品的质量和一致性。同时,该分析与研究对磨加工主动量仪的功能优化也起到了积极作用。

针对由于影响磨削工件尺寸精度因素复杂,传统预测模型无法准确预测其趋势变化,且预测精度低这一问题,提出了将灰色关联系统与支持向量机相结合的预测模型,灰色关联系统通过分析比对关联系数筛选出影响程度大的因素,并将对应的参数作为输入,以此建出支持向量机预测模型。通过实验验证经过交叉参数寻优优化参数后的模型预测平均误差小于2μm,平均相对误差为MRE=0.0065,均方根误差为MSE=0.0015,实验证明了基于灰色关联支持向量机模型的可行性与可行性。

针对磨加工主动测量仪信号点到尺寸时的工件尺寸与信号点预设值由于圆度误差而存在偏差的问题,提出了基于支持向量机的圆度误差修正的尺寸判定方法。通过交叉验证参数寻优方法和最小二乘支持向量机理论搭建了圆度误差预测模型,实验分析模型的平均相对误差为MRE=0.0095,均方误差为MSE=0.0050;基于圆度误差的修正方法使到尺寸判定偏差绝对值最大不超过0.5μm,有效减弱了圆度误差对尺寸判定的影响,证明了基于圆度误差尺寸判定的合理性和可行性。