干切滚齿机热误差梯度提升建模及补偿方法研究
发布时间：2021-08-19 13:52
齿轮广泛应用于各种机械传动系统中,其制造精度直接影响传动系统的传动精度。齿轮结构复杂,精度项目多,制造时容易产生各种误差,而每一项误差又来源于多个误差源,其中热误差源又占有较大权重,在齿轮制造中,滚齿工艺约占50%比重,所以研究滚齿机的热误差对加工齿轮精度的影响及其补偿方法具有极其重要的科学意义和工程意义。本文主要研究了以下几个内容:（1）分析了某型滚齿机床的各个热源,理论计算了滚齿机床热变形导致的滚刀主轴和工件主轴之间位置偏差公式,;利用多体理论和坐标变换的知识,理论分析并建立了热致机床几何误差模型;探究机床沿X和Y方向的位置偏差对齿面误差影响规律。（2）对比分析各种传感器的利弊,结合实际工况,选择出用于实验的最合适的温度和位移传感器,并根据电涡流传感器的工作原理和特点,对它进行校准,来确保后续的温度—热误差数据采集更加有效。在分析测温点选取策略后,在机床的数个位置安装了温度传感器,并且在指定安装位置用位移传感器获取了每加工一个齿轮后热误差变化量。（3）采用逐步回归的方法对众多的温度变量进行筛选;用优化的温度变量和热误差数据进行温度-热误差建模,其中建模的方法包括逐步回归法、BP神经...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PT100温度传感器Fig.3.1PT100temperaturesensor
重庆大学硕士学位论文26根据温度不同，电阻也不同。所以实际应用中知道电阻的电流就可以反推到电阻的温度。在实际测量中，只需要将传感器置于被测物体上（用导热硅脂充分接触），经过一系列测试电路反馈到测试界面上，直接可以读取被测物体温度的变化。其中阻值大小是温度的分段函数：在0~630.74℃范围内，230(1)TRRATBTCT(3.1)在-190~0℃范围内,230(1(1100))TRRATBTCT(3.2)其中：A3.396102/C；B5.847107/C2；C4.221012/C4。0R表示铂电阻在温度为0℃时的阻值。从上面的表达式可以看出，它们的高次项系数很校铂电阻在0~100℃时的最大非线性误差小于0.5℃。0R不同，TR与T的关系也不同。铂电阻传感器的精度高灵敏度高。并且在同等条件下，其线性温度值优于其他种类的电阻式传感器；除此之外，其性能稳定可靠性好，是目前复现性最好的一种温度计。3.1.1.2位移传感器常用的位移传感器包括接触型位移传感器、激光位移传感器和电涡流位移传感器。电涡流位移传感器是一种将被测的量转换为传感器线圈阻抗Z的变化而进行测量的装置。如图3.2是常见的电涡流传感器的外形。图3.2电涡流传感器Fig.3.2Eddycurrentsensor
3滚齿机发热源温变与热变形的测定实验27一般来说，电涡流传感器由探头、延伸电缆和前置器三部分构成。图3.3，3.4和3.5是电涡流传感器三部分的外形图。图3.3传感器探头外观图Fig.3.3AppearanceofSensorProbe图3.4延伸电缆Fig.3.4Extensioncable图3.5前置器Fig.3.5Proximitor电涡流传感器有如下优点：1，实现非接触测量；2，结构简单，易于安装测量；3，速度快，精度高，高速响应,抗干扰能力强,适合任何检测表面。缺点：1，被测目标物必须是金属；2，检测距离较短。除了电涡流位移传感器，还有许多其他位移传感器，比如激光位移传感器、电容位移传感器、超声波型位移传感器等。实际工况下传感器的选择由于后续要做干切滚齿机空载和加载过程中的热特性试验，必须根据实际工况，选择合适的温度传感器和位移传感器。如图3.6是用于实验的干切滚齿机床的结构图。它主要由床身、刀架、工作台、大立柱和小立柱等部件组成。它是一种立式机床，大小立柱分布在床身的两端，左侧和刀架相连的实达立柱，右侧是小立柱。另外，工作台和刀架主轴都直接由直驱电机驱动，传动部件变少，消除了传动链误差对滚齿精度的影响[53]图3.7是该机床实物图，可以看出实际加工时，各个部件尺寸相对比较紧凑，干切滚齿机温度上升最大大概在10摄氏度（以往经验）。温度采集过程中需要温度传感器很好的线性度，性能稳定可靠性。根据3.1.1.1中的介绍，选用PT100温度传感器作为采集温度的传感器。通过胶水和导热硅脂，容易安装在机床相应的部位。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机床热误差建模技术研究及试验验证[J]. 李泳耀,丛明,廖忠情,孙宗余,李宏坤. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[2]简述热敏电阻传感器的原理与选用[J]. 屈安山. 企业导报. 2016(02)
[3]基于球杆仪检测五轴数控机床主轴的热误差[J]. 何振亚,傅建中,陈子辰. 光学精密工程. 2015(05)
[4]基于灰色线性回归组合模型的机床热误差建模方法[J]. 刘志峰,潘明辉,张爱平,赵永胜,蔡力钢. 高技术通讯. 2013 (06)
[5]精密加工中心主轴热误差测量技术的研究[J]. 马跃,曲淑娜,周源. 组合机床与自动化加工技术. 2011(09)
[6]数控滚齿机热变形误差分析与补偿新方法[J]. 王时龙,祁鹏,周杰,杨勇,李川,康玲. 重庆大学学报. 2011(03)
[7]基于BP神经网络数控机床热误差建模的研究[J]. 陈莉,贾育秦,毕有明,陈宏军. 机电工程技术. 2011(01)
[8]运用多体理论和神经网络的机床热误差补偿[J]. 刘明,章青. 振动.测试与诊断. 2010(06)
[9]车削中心主轴箱热误差仿真及特性分析[J]. 蔄靖宇,赵海涛,杨建国. 中国机械工程. 2009(18)
[10]基于蚁群算法的机床热误差建模技术[J]. 郭前建,杨建国. 上海交通大学学报. 2009(05)
博士论文
[1]大型数控滚齿机加工误差及补偿研究[D]. 杨勇.重庆大学 2012
[2]数控滚齿机几何误差与热误差实时补偿技术研究[D]. 郭前建.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]摩擦阻尼对飞机导管减振效应的研究[D]. 李秀莹.沈阳航空工业学院 2008
[2]基于遗传算法和神经网络模型的智能化拉深参数实时识别[D]. 郑祖伟.燕山大学 2002
本文编号：3351532
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PT100温度传感器Fig.3.1PT100temperaturesensor
重庆大学硕士学位论文26根据温度不同，电阻也不同。所以实际应用中知道电阻的电流就可以反推到电阻的温度。在实际测量中，只需要将传感器置于被测物体上（用导热硅脂充分接触），经过一系列测试电路反馈到测试界面上，直接可以读取被测物体温度的变化。其中阻值大小是温度的分段函数：在0~630.74℃范围内，230(1)TRRATBTCT(3.1)在-190~0℃范围内,230(1(1100))TRRATBTCT(3.2)其中：A3.396102/C；B5.847107/C2；C4.221012/C4。0R表示铂电阻在温度为0℃时的阻值。从上面的表达式可以看出，它们的高次项系数很校铂电阻在0~100℃时的最大非线性误差小于0.5℃。0R不同，TR与T的关系也不同。铂电阻传感器的精度高灵敏度高。并且在同等条件下，其线性温度值优于其他种类的电阻式传感器；除此之外，其性能稳定可靠性好，是目前复现性最好的一种温度计。3.1.1.2位移传感器常用的位移传感器包括接触型位移传感器、激光位移传感器和电涡流位移传感器。电涡流位移传感器是一种将被测的量转换为传感器线圈阻抗Z的变化而进行测量的装置。如图3.2是常见的电涡流传感器的外形。图3.2电涡流传感器Fig.3.2Eddycurrentsensor
3滚齿机发热源温变与热变形的测定实验27一般来说，电涡流传感器由探头、延伸电缆和前置器三部分构成。图3.3，3.4和3.5是电涡流传感器三部分的外形图。图3.3传感器探头外观图Fig.3.3AppearanceofSensorProbe图3.4延伸电缆Fig.3.4Extensioncable图3.5前置器Fig.3.5Proximitor电涡流传感器有如下优点：1，实现非接触测量；2，结构简单，易于安装测量；3，速度快，精度高，高速响应,抗干扰能力强,适合任何检测表面。缺点：1，被测目标物必须是金属；2，检测距离较短。除了电涡流位移传感器，还有许多其他位移传感器，比如激光位移传感器、电容位移传感器、超声波型位移传感器等。实际工况下传感器的选择由于后续要做干切滚齿机空载和加载过程中的热特性试验，必须根据实际工况，选择合适的温度传感器和位移传感器。如图3.6是用于实验的干切滚齿机床的结构图。它主要由床身、刀架、工作台、大立柱和小立柱等部件组成。它是一种立式机床，大小立柱分布在床身的两端，左侧和刀架相连的实达立柱，右侧是小立柱。另外，工作台和刀架主轴都直接由直驱电机驱动，传动部件变少，消除了传动链误差对滚齿精度的影响[53]图3.7是该机床实物图，可以看出实际加工时，各个部件尺寸相对比较紧凑，干切滚齿机温度上升最大大概在10摄氏度（以往经验）。温度采集过程中需要温度传感器很好的线性度，性能稳定可靠性。根据3.1.1.1中的介绍，选用PT100温度传感器作为采集温度的传感器。通过胶水和导热硅脂，容易安装在机床相应的部位。
【参考文献】：
期刊论文
[1]机床热误差建模技术研究及试验验证[J]. 李泳耀,丛明,廖忠情,孙宗余,李宏坤. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[2]简述热敏电阻传感器的原理与选用[J]. 屈安山. 企业导报. 2016(02)
[3]基于球杆仪检测五轴数控机床主轴的热误差[J]. 何振亚,傅建中,陈子辰. 光学精密工程. 2015(05)
[4]基于灰色线性回归组合模型的机床热误差建模方法[J]. 刘志峰,潘明辉,张爱平,赵永胜,蔡力钢. 高技术通讯. 2013 (06)
[5]精密加工中心主轴热误差测量技术的研究[J]. 马跃,曲淑娜,周源. 组合机床与自动化加工技术. 2011(09)
[6]数控滚齿机热变形误差分析与补偿新方法[J]. 王时龙,祁鹏,周杰,杨勇,李川,康玲. 重庆大学学报. 2011(03)
[7]基于BP神经网络数控机床热误差建模的研究[J]. 陈莉,贾育秦,毕有明,陈宏军. 机电工程技术. 2011(01)
[8]运用多体理论和神经网络的机床热误差补偿[J]. 刘明,章青. 振动.测试与诊断. 2010(06)
[9]车削中心主轴箱热误差仿真及特性分析[J]. 蔄靖宇,赵海涛,杨建国. 中国机械工程. 2009(18)
[10]基于蚁群算法的机床热误差建模技术[J]. 郭前建,杨建国. 上海交通大学学报. 2009(05)
博士论文
[1]大型数控滚齿机加工误差及补偿研究[D]. 杨勇.重庆大学 2012
[2]数控滚齿机几何误差与热误差实时补偿技术研究[D]. 郭前建.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]摩擦阻尼对飞机导管减振效应的研究[D]. 李秀莹.沈阳航空工业学院 2008
[2]基于遗传算法和神经网络模型的智能化拉深参数实时识别[D]. 郑祖伟.燕山大学 2002
本文编号：3351532
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