据Dx1^PY向 位移传感器3 的数据Dylj，其中，i= (1，2,3,4,5)，j= (1，2,3,4,5,6);
[0064] 步骤1. 3 :间隔10-15分钟执行步骤1. 2 -次，完成p组测量数据采集；
[0065] 步骤2 :计算检棒4圆心坐标序列：
[0066] 依据步骤1得到的X向位移传感器2的数据DxjPY向位移传感器3的数据Dyu 以及检棒4半径rb，利用平面圆方程（x-x。)2+ (y-y。)2=rb2计算出当前测量平面下检棒4圆 心坐标序列 j= (1，2,3,4,5,6);
[0067] 步骤3 :排除系统误差：
[0068] 将步骤2得到的检棒4圆心坐标序列!Tj进行最小二乘圆拟合，得到转台5轴心坐 标序列民，i= (1，2,3,4,5);
[0069] 步骤4 :求转台5轴线表达式：
[0070] 将步骤3得到的转台5轴心坐标序列R1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：
[0072] 式⑴中，M(RX。，Ry。，RJ为转台轴线上一点，a= (X，Y，Z)为转台轴线方向向量；
[0073] 具体方法为：
[0074]设Cl1为转台轴心坐标序列R濟轴线距离的平方和，
[0077] 求解后得到转台轴线上一点M(RX。，Ry。，Rz。）以及转台轴线方向向量a= (X，Y,Z);
达式；
[0079] 步骤5 :热误差建模，具体方法为：
[0080] 步骤5. 1 :根据步骤3得出的转台5轴心坐标序列R1，求出测量坐标系X、Y方向分 量&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：0p =(0 0 2,…0n)，其中p为测量数据组数，p= (1，2，......，n);
[0081] 步骤5.2 :提取温度传感器数据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);
[0082] 步骤5. 3 :根据相关性判别公式：
[0084] 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，
[0085] 令2，其中，入为相关性系数阀值，入的范围为0. 86到0. 9，
[0086] 利用多元线性回归理论建立热误差模型：
[0090] 上式中，A、B、C分别代表热误差序列X、Y、0的热误差模型中的温度变量系数向 量；
[0091] 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) 1Tt 0，求得系数向量A、B、C;
[0092] 步骤5. 5 :将步骤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。
[0093] 本发明磨齿机工作状态时热误差测量装置，在现有磨齿机上设置X向位移传感器 和Y向位移传感器，可以对加工状态的磨齿机进行位移测量，在磨齿机的主要发热部位布 置温度传感器，可以采集磨齿机工作状态时的温度，将位移与温度结合便可得出磨齿机工 作状态时的热误差；用该装置进行热误差测量，测量精度高，补偿效果更好；并且利用磨齿 加工Z方向往复运动进行测量，避免引入X、Y方向重复定位误差；该装置结构简单，便于现 场安装，测量方法容易掌握，易于推广。
【主权项】
1. 磨齿机工作状态时热误差测量装置，其特征在于，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⑵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。2. 根据权利要求1所述的磨齿机工作状态时热误差测量装置，其特征在于，所述检棒 (4) 长度为 680mm-720mm，直径为 48mm-52mm。3. 根据权利要求1所述的磨齿机工作状态时热误差测量装置，其特征在于，所述支架 (1) 为碳纤维支架。4. 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⑵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0， 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⑵的数据DxjP Y向位移传感器⑶的数据Dy 1]; 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Dx1^P Y向位移传感器（3)的数据 Dyu以及检棒⑷半径rb，利用平面圆方程（x-x。)2+(y-y。) 2=!· b2计算出当前测量平面下检 棒（4)圆心坐标序列r』，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]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R1进行空间直线最小二乘拟合，求出转台 (5) 鈾钱空Itl寿?大式为，式⑴中，M(RxQ，RyQ，Rj为转台轴线上一点，a = (Χ，Υ，Ζ)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. I :根据所述步骤3得出的转台（5)轴心坐标序列R1，求出测量坐标系X、Y方向 分量XJPY1，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= ( θ 1，θ 2, · · · θ J，其中 P 为测量数据组数，P = (1，2，......，η); 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：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：?,? M，其中，λ为相关性系数阀值， 刹用多元线件回伯理论律立热误差樽型：上式中，A、B、C分别代表热误差序列X、Υ、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) 1Tt Θ，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。5.根据权利要求4所述的测量热误差的方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下步 骤实施： 步骤I. 1 :沿坐标系Z方向每隔90mm-110mm标记5个与坐标系Z轴垂直的测量平面， 记为 S1，其中，i = (1，2,3,4,5); 步骤I. 2 :将X向位移传感器⑵和Y向位移传感器（3)置于所述步骤I. 1所述的测 量平面S1R，令转台（5)旋转360°，期间每旋转60°记录X向位移传感器（2)的数据Dxlj 和 Y 向位移传感器（3)的数据 Dylj，其中，i = (1，2,3,4,5)，j = (1，2,3,4,5,6); 步骤1. 3 :间隔10-15分钟执行所述步骤1. 2 -次，完成p组测量数据采集。6.根据权利要求4所述的测量热误差的方法，其特征在于，所述步骤4求转台（5)轴线 表达式的具体方法为： 设Cl1为转台轴心坐标序列R jlj轴线距离的平方和，求解后得到转台轴线上一点M(Rx(]，Ry。，RJ以及转台轴线方向向量a = (X，Y，Z); 将M(RX。，Ry。，RJ和a = (X，Υ，Ζ)代入中得出转台轴线表达 式。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B23Q17/00
【公开号】CN105058163
【申请号】CN201510236553
【发明人】高峰, 孟振华, 李艳, 赵柏涵, 李英浩
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年5月11日