[发明专利]一种基于在线测量的磨齿机热误差动态建模与补偿方法

权利要求书

1.一种基于在线测量的磨齿机热误差动态建模与补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)模型建立：在模型建立阶段的m个磨齿周期中，每件齿轮加工前，磨齿机在线测量系统执行测量运动，得到误差数据；同时，温度传感器(5)采集温度数据；根据采集的误差数据与温度数据，建立误差模型；

2)误差补偿：模型建立后，每个磨齿周期第1件齿轮加工前，磨齿机在线测量系统执行测量运动，得到首件误差；根据首件误差，对磨齿周期的第1件齿轮进行测后补偿；磨齿周期的后续齿轮加工前，温度传感器(5)采集温度数据，根据温度数据与误差模型，得到模型计算值；根据模型计算值，进行模型补偿；

3)模型监测：误差补偿每执行c个磨齿周期，进行一个磨齿周期的模型监测；在该周期中，随机一件齿轮加工前，磨齿机在线测量系统执行测量运动，得到该齿轮加工前的误差测量值；同时，根据温度数据与误差模型，得到模型计算值；将误差测量值与模型计算值进行比较，若两者差值小于设定值，则继续补偿；若两者差值超过设定值，则重新进行步骤1)模型建立，对误差模型进行重建。

2.根据权利要求1所述的磨齿机在线测量系统，其特征在于：包括温度传感器(5)、位移传感器(10)、传感器支架(11)；所述温度传感器(5)安装在磨齿机各主要部件，如大立柱(1)、小托座(2)、电主轴(4)、大托座(6)、工作台(9)、床身(12)等处的温度测点上；所述传感器支架(11)安装在大托座(6)、小托座(2)上，所述位移传感器(10)安装在传感器支架(11)上。

3.根据权利要求1所述的测量运动，其特征在于：磨齿机运动X、Y、Z轴，将位移传感器(10)移动到一固定位置，该位置使得位移传感器(10)可以测量到磨齿机工作台(9)外圆X+方向的最外侧；同时，磨齿机工作台(9)旋转到一固定角度，即C轴旋转到一固定角度；位移传感器(10)测量该坐标下的砂轮(3)相对工作台(9)的位置。

4.根据权利要求1所述的模型建立，其特征在于：在所述模型建立需要的m个磨齿周期中，每件齿轮加工前，磨齿机在线测量执行测量运动，得到模型建立阶段第i个磨齿周期第j件齿轮加工前的砂轮(3)相对工作台(9)的位置P_ij；同时测量温度，得到模型建立阶段第i个磨齿周期第j件齿轮加工前的机床第k个温度测点的温度T_ij^k；

模型建立阶段第i个磨齿周期第j件齿轮加工前的砂轮(3)相对工作台(9)的位置P_ij减去同一磨齿周期第1件齿轮加工前的砂轮(3)相对工作台(9)的位置P_i1，即为模型建立阶段第i个磨齿周期第j件齿轮加工前的机床热误差E_ij，如下式所示：

E_ij＝P_ij-P_i1

同样的，模型建立阶段第i个磨齿周期第j件齿轮加工前的机床第k个温度测点的温度T_ij^k减去同一周期第1件齿轮加工前的机床第k个温度测点的温度T_i1^k，即为模型建立阶段第i个磨齿周期第j件齿轮加工前的机床第k个温度测点的温度变化量ΔT_ij^k，如下式所示：

ΔT_ij^k＝T_ij^k-T_i1^k

根据模型建立阶段机床热误差E_ij与机床各温度测点的温度变化量ΔT_ij^k，运用多元线性回归、神经网络、支持向量回归等方法，构建误差模型f，如下式所示：

E_ij＝f(ΔT_ij¹,ΔT_ij²,…,ΔT_ij^k,…,ΔT_ij^t)+ε

式中f为机床各温度测点的温度变化量ΔT_ij^k对机床热误差E_ij的映射，即误差模型，ε为模型残差；

在模型建立阶段中，i＝1,2,……,m，j＝1,2,……,n，k＝1,2,……,t，m为模型建立所需要的磨齿周期数，n为一个磨齿周期加工的齿轮件数，t为机床各部件处的温度测点总数。