[发明专利]数控滚齿机热变形误差补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于数控滚齿机齿轮加工过程的技术领域，特别涉及到数控滚齿机 热变形误差补偿方法。

背景技术

数控滚齿机切削加工过程中的温度、热变形位移值的测量及热变形误差补 偿模型的精确建立，是滚齿机热变形误差补偿的关键步骤，中国专利申请 200810039013.4中，公开了一种数控机床热误差补偿温度测点位置的确定方法， 只是涉及到采用信息论原理来确定用于建模的最佳温度与热变形量值，但没有 涉及到机床热误差数学建模与补偿方法。中国专利申请200410003487.5中，公开 了一种数控机床误差补偿方法及其系统，该系统是利用PC平台，实时多任务的 RT-Linux操作系统，以伺服电机实现半闭环、以感应同步器实现全闭环的机床工 作台位置闭环控制系统，来进行机床定位误差补偿；然而在这种补偿方法当中， 数控机床进给系统的定位和轨迹跟踪精度不高，并且补偿实时补偿性也不强。 另外，通过中国期刊全文数据库检索，检出的相关文献中，有提到了采用有限 元方法、模糊控制理论、逐次回归分析法及神经网络法等建立数控机床误差补 偿模型，在这些建模方法中，有限元方法在机床温度相对稳定时具有较高的预 报精度，但在机床的热动态误差研究中预报精度却比较低；相关文献中，有关 模糊控制理论对温度与热变形值点的优选比较适用，而对建立误差补偿模型实 用性不强；采用逐次回归分析法建模中，当出现自变量多重共性时，回归系数 的估计值稳定不好；神经网络法模型补偿效果好，但对于输入的敏感性较差。

发明内容

本发明目的就是为了克服上述现有技术的不足，而提供一种数控滚齿机热 变形误差补偿方法。

本发明所涉及的一种数控滚齿机热变形误差补偿方法，是对数控滚齿机加 工过程中产生的热变形误差进行在线实时补偿。运用实验手段进行温度与热变 形位移测量，运用模糊聚类分析法与多元线性回归-最小二乘法建立热变形误差 与温度关系式的数学模型方程，为滚齿机热误差补偿提供精确的刀具与工件径 向(X向)位移偏差数据，最后采用零编程系统进行热变形误差的在线实时补偿。 其具体技术方案步骤如下：

1)实验测量滚齿机齿坯加工区内的温度与热变形位移

将温度传感器和位移传感器布置在滚齿机齿坯加工区内，在滚齿机切削加 工过程中，读取温度与热变形位移随时间变化的测量数据；

滚齿机齿坯加工区内布置测量温度点为：T₁、T₂、T₃、…、T_i(T_i表示在滚齿 机上总共测量了i个温度，i＝1，2，…，n，n为自然数)，滚刀主轴与工件芯轴径向(X 向)热变形位移测量点为：X₁、X₂、X₃、…、X_i(X_i表示在滚齿机上总共测量了i 个热变形位移，i＝1，2，…，n，n为自然数)，由于在滚齿机加工过程中，滚刀主轴 与工件芯轴热的变形、和他们的径向中心距是影响齿轮加工误差的主要影响因 素，故实验中主要考虑测量滚刀主轴与工件芯轴的热变形值。实验测量时，每 个温度与热变形位移在Δt时刻读取一个数据，则在测量时间t_k(k＝1、2、3、…、 m，其中m为自然数)读取一组温度与热变形位移样本值：{T_k1、T_k2、T_k3、…、 T_ki}(T_ki表滚齿机上共测量了i个温度，且每个温度测量了k个温度值，其中i、k 均为自然数)与{X_k1、X_k2、X_k3、…、X_ki}(X_ki表滚齿机上共测量了i个热变形位移， 且每个热变形位移测量了k个值，其中i、k均为自然数)；

2)采用模糊聚类法对温度进行分类优选