[发明专利]磨齿机工作状态时热误差测量装置及测量方法

摘要

本发明公开了一种磨齿机工作状态时热误差测量装置，包括温度测量部分和位移测量部分；温度测量部分为在磨齿机的主要发热部位上设置温度传感器；位移测量部分包括通过支架固定在磨齿机主轴基座上的X向位移传感器和Y向位移传感器，X向位移传感器和Y向位移传感器与检棒接触，检棒固定在转台上。还公开了利用该装置进行热误差测量的方法，包括位移测量、计算检棒圆心坐标序列、排除系统误差、计算转台轴线表达式以及热误差建模。该装置在现有磨齿机上设置X向位移传感器、Y向位移传感器以及在磨齿机的主要发热部位布置温度传感器，用该装置进行热误差测量，测量精度高，补偿效果更好。该装置结构简单，测量方法容易掌握，易于推广。

主权项

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Dxij和Y向位移传感器(3)的数据Dyij；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Dxij和Y向位移传感器(3)的数据Dyij以及检棒(4)半径rb，利用平面圆方程(x‑x0)2+(y‑y0)2＝rb2计算出当前测量平面下检棒(4)圆心坐标序列rj，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rj进行最小二乘圆拟合，得到转台(5)轴心坐标序列Ri，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Ri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(Rx0,Ry0,Rz0)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Ri，求出测量坐标系X、Y方向分量Xi和Yi，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：θp＝(θ1,θ2,...θn)，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Tpq，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)]]>式(2)中，Rp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＝(TTT)‑1TTX，B＝(TTT)‑1TTY，C＝(TTT)‑1TTθ，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。