[发明专利]磨齿机工作状态时热误差测量装置及测量方法

权利要求书

1.磨齿机工作状态时热误差测量方法，其特征在于，采用一种测量装置，其结构为：

包括温度测量部分和位移测量部分；

所述温度测量部分包括分别设置在磨齿机的主轴电机、主轴前后端盖、进给驱动电机、转台面、冷却液导流槽、立柱、床身、转台基座、主轴基座上的温度传感器；

所述位移测量部分包括通过支架(1)固定在磨齿机主轴基座(6)上的X向位移传感器(2)和Y向位移传感器(3)，所述X向位移传感器(2)和Y向位移传感器(3)与检棒(4)接触，所述检棒(4)固定在转台(5)上；

所述检棒(4)长度为680mm-720mm，直径为48mm-52mm；

所述支架(1)为碳纤维支架；

测量方法具体包括以下步骤：

步骤1：位移测量：

首先设X向位移传感器(2)轴线与Y向位移传感器(3)轴线交点为测量坐标系原点O，测量坐标系X、Y、Z轴平行于机床坐标系；然后旋转转台(5)，旋转的过程中记录X向位移传感器(2)的数据Dx_ij和Y向位移传感器(3)的数据Dy_ij；

步骤2：计算检棒(4)圆心坐标序列：

依据所述步骤1得到的X向位移传感器(2)的数据Dx_ij和Y向位移传感器(3)的数据Dy_ij以及检棒(4)半径r_b，利用平面圆方程(x-x₀)²+(y-y₀)²＝r_b²计算出当前测量平面下检棒(4)圆心坐标序列r_j，j＝(1，2，3，4，5，6)；

步骤3：排除系统误差：

将所述步骤2得到的检棒(4)圆心坐标序列r_j进行最小二乘圆拟合，得到转台(5)轴心坐标序列R_i，i＝(1，2，3，4，5)；

步骤4：求转台(5)轴线表达式：

将所述步骤3得到的转台(5)轴心坐标序列R_i进行空间直线最小二乘拟合，求出转台(5)轴线空间表达式为：

x-Rx0X=y-Ry0Y=z-Rz0Z---(1)]]>

式(1)中，M(R_x0,R_y0,R_z0)为转台轴线上一点，a＝(X,Y,Z)为转台轴线方向向量；

步骤5：热误差建模，具体方法为：

步骤5.1：根据所述步骤3得出的转台(5)轴心坐标序列R_i，求出测量坐标系X、Y方向分量X_i和Y_i，再根据所述步骤4得出的转台轴线表达式导出转台(5)轴线角度热误差序列：θ_p＝(θ₁,θ₂,...θ_n)，其中p为测量数据组数，p＝(1，2，……，n)；

步骤5.2：提取温度传感器数据，记为T_pq，q为温度传感器编号，q＝(1，2，3，4，5，6，7，8，9，10)，p为测量数据组数，p＝(1，2，……，n)；

步骤5.3：根据相关性判别公式：

ρTpq,Rq=Σp=1n(Tpq-Tq‾)(Rp-R‾)Σp=1n(Tpq-Tq‾)2Σp=1n(Rp-R‾)2---(2)]]> 1

式(2)中，R_p为某一界面内检棒圆心坐标随着温度变化的热误差序列，令：其中，λ为相关性系数阀值，

利用多元线性回归理论建立热误差模型：

X=T*A=T11T12..T1kT21T22..T2k..........Tm1Tm2..TmkA1A2..Ak---(3)]]>

Y=T*B=T11T12..T1kT21T22..T2k..........Tm1Tm2..TmkA1A2..Ak---(4)]]>

θ=T*C=T11T12..T1kT21T22..T2k..........Tm1Tm2..TmkA1A2..Ak---(5)]]>

上式中，A、B、C分别代表热误差序列X、Y、θ的热误差模型中的温度变量系数向量；

步骤5.4：根据最小二乘原理求解系数向量A＝(T^TT)^-1T^TX，B＝(T^TT)^-1T^TY，C＝(T^TT)^-1T^Tθ，求得系数向量A、B、C；

步骤5.5：将所述步骤5.4得出的系数向量A、B、C代入热误差模型中即得到磨齿机的热误差。