干切滾齒機床熱態(tài)特性的多源信息融合測試及分析

中圖分類號：TG612 DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2025.07.015

0 引言

干切滾齒機床是一種先進的綠色制齒裝備。由于在空間結(jié)構(gòu)布局、驅(qū)動傳動模式、熱量產(chǎn)散規(guī)律等方面的顯著變革，干切滾齒機床的熱態(tài)行為具有自身獨特性和復(fù)雜性，直接影響著機床加工精度及其穩(wěn)定性。研究表明，熱誤差是影響機床加工精度的主要因素，占總誤差的 40%～70%^[1] 。因此，構(gòu)建多源信息融合的熱態(tài)測試與分析方法，有助于探析干切滾齒機床的熱態(tài)特性，對于提高齒輪加工精度及穩(wěn)定性等具有重要的現(xiàn)實意義。

熱態(tài)特性是影響機床加工性能的重要因素。人們常常通過熱對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計和隔熱防護罩安裝等來減少機床的溫升與熱變形；熱誤差補償作為另一種方法也受到廣大學(xué)者的重視。BRECHER等2提出了基于積分變形傳感器的機床熱變形分析方法。SHI等建立了基于工件尺寸誤差的機床熱誤差模型。WENG等提出了機床功能部件熱平衡設(shè)計方法。LIU等5提出了面向主軸熱特性的閉環(huán)迭代建模方法，以修正主軸系統(tǒng)熱源和熱邊界條件。劉占廣等建立了基于差分融合長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控機床熱誤差模型。SHI等通過有限元仿真揭示了磨床的溫度場分布與熱變形規(guī)律。朱利斌等提出了基于壓縮空氣冷卻的干切滾齒機床熱誤差調(diào)控方法。LI等通過熱結(jié)構(gòu)耦合分析揭示了工作臺的熱變形規(guī)律。作者團隊研究了干切滾齒機床的熱源復(fù)雜特性，提出了熱流多維調(diào)控策略[]與切屑安息角優(yōu)化設(shè)計方法]，減少了干切滾齒機床的熱變形。

測試分析是探析機床熱態(tài)特性的重要途徑。ZAPLATA等采用在線測量的方法，獲得了機床主軸的溫度分布規(guī)律。LI等[13利用PT100熱敏電阻對精密機床的主軸電動機、前后軸承和冷卻系統(tǒng)進行了溫度監(jiān)測，并測量了不同主軸轉(zhuǎn)速下的溫度。CHIU等[14]使用KeyenceLK-H055激光位移傳感器，實現(xiàn)了機床軸向位移的在線測量。李波等5針對數(shù)控機床多源信息采集功能需求，設(shè)計了由主模塊、溫度采集模塊和調(diào)解電路等組成的采集系統(tǒng)，實現(xiàn)了多路模擬信號的輸入輸出。YIN等提出了一種基于反饋控制的動態(tài)數(shù)據(jù)采集與融合方法，試驗結(jié)果表明，該方法不僅能反映傳感器數(shù)據(jù)的變化，而且能提高傳輸效率。鄧小雷等基于數(shù)控機床的熱態(tài)特性仿真分析，確定了測點布置位置，搭建了一種數(shù)控機床的多源異類信息采集試驗平臺，實現(xiàn)了數(shù)控機床主軸系統(tǒng)多源信息的熱位移建模。鄧永紅等開發(fā)了數(shù)控機床絲杠熱變形檢測裝置，但因安裝問題，尚未實現(xiàn)在機測量。

可見，機床熱問題作為研究熱點，受到了廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有文獻側(cè)重于構(gòu)建機床熱誤差模型及熱誤差補償方法，試驗測試方面?zhèn)戎赜诔Ｒ?guī)機床的溫度和熱變形測量，如車床、磨床、銑床等。但圍繞干切滾齒機床熱態(tài)測試方面的研究相對較少，尤其是在線熱態(tài)特性測試及分析方法的研究。這一方面是由于機床結(jié)構(gòu)布局革新、滾刀與工作臺雙主軸的嚙合傳動以及多軸聯(lián)動加工特征，干切滾齒機床的熱態(tài)測試具有自身的特殊性；另一方面是干切滾齒機床熱量來源多，其溫度和熱變形的實時測量具有一定的難度和復(fù)雜性。針對上述問題，本文圍繞干切滾齒機床的結(jié)構(gòu)與運行特征，提出多源信息融合的熱態(tài)特性測試方法，以實現(xiàn)多源熱態(tài)數(shù)據(jù)的精確分析。提出測試分析技術(shù)方案及多源信息融合測試方法，設(shè)計了多源熱態(tài)數(shù)據(jù)處理與分析方法；進行了試驗驗證與分析，以期為干切滾齒機床熱平衡設(shè)計提供技術(shù)支撐。

1測試分析技術(shù)方案

如圖1所示，干切滾齒機床通常選擇多軸聯(lián)動設(shè)計，采用立柱偏置、滑板水平移動完成徑向進給運動的立式布局，滾刀與工作臺雙主軸均通過內(nèi)置式電動機直驅(qū)傳動，結(jié)構(gòu)上的特殊性使其熱態(tài)行為具有自身獨特性。同時，在干切滾齒機床的傳動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等協(xié)同工作過程中，動力電動機產(chǎn)熱、運動副摩擦生熱、切削熱、機床環(huán)境溫度變化等多種熱源都會影響機床的熱量傳遞行為，而且使用低溫壓縮空氣會使熱量向機床封閉空間（特別是切削加工區(qū)域）不斷擴散，從而使其熱態(tài)特性具有自身的復(fù)雜性。

在此綜合影響下，干切滾齒機床的溫度極易分布不均；再加上床身、工作臺、立柱等部件的形狀和尺寸差異，其熱變形行為具有一定的獨特性和復(fù)雜性。圖2所示為結(jié)合干切滾齒機床的空間結(jié)構(gòu)、熱源分布以及運動規(guī)律，從目標層、測試功能實現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理分析等層面考慮，構(gòu)建的干切滾齒機床熱特性測試分析技術(shù)方案。該方案滿足了其多源熱流、復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)、雙主軸嚙合傳動等條件下的熱態(tài)精準測量與科學(xué)分析需求。

針對干切滾齒機床熱態(tài)特性測試，其采集功能主要面向干切滾齒機床的溫度和熱變形測量，包括立柱、工作臺、主軸、床身等多源熱態(tài)信號的測量。同時，保留了力、振動、噪聲等的測量接口，以保障機床性能系統(tǒng)研究的深層次需求。在信號采集層面，從信號采集軟件功能模塊（上位機）和硬件選型（下位機）的角度，開展設(shè)計與研究。

針對干切滾齒機床熱態(tài)特性分析，在LabVIEW數(shù)據(jù)測試軟件的基礎(chǔ)上，通過二次開發(fā)無縫嵌入Python數(shù)據(jù)處理工具，構(gòu)建了基于輸入-過程-輸出（Input-Process-Output，IPO）模型的數(shù)據(jù)順次處理方法（異常值替換 $$ 移動平均濾波 $$ 小波濾波 $$ 數(shù)據(jù)重采樣），以實現(xiàn)對干切滾齒機床熱態(tài)特性多源信息融合測試數(shù)據(jù)的精確分析。

2多源信息融合測試方法

2.1多源信息融合測試功能開發(fā)

干切滾齒機床熱態(tài)特性測試涉及采集平臺的下位機硬件選型和上位機軟件開發(fā)。對于下位機硬件選型，結(jié)合其熱態(tài)信號測試需求，分別從溫度采集模塊、熱變形采集模塊、模塊安置與運行、多傳感器布點優(yōu)選等方面，實現(xiàn)干切滾齒機床熱態(tài)特性測試硬件功能，如圖3所示。

在溫度采集模塊方面，根據(jù)干切滾齒機床的產(chǎn)散熱規(guī)律以及多源熱流特性，選用16通道的NI-9214C系列溫度輸人模塊，其總體準確度通過接線盒的冷端補償傳感器、可最小化熱梯度的組件布局以及可補償偏移誤差的自動調(diào)零通道來提升。在熱變形采集模塊方面，采用具有16個同步采樣差分輸入通道的NI-9202C系列電壓輸入模塊。在模塊安置與運行方面，采用四槽CompactDAQ便攜機箱cDAQ—9174，安放NI-9214溫度輸入模塊和NI-9202電壓輸入模塊，同時預(yù)留一部分接口，以備力、振動、噪聲等測量模塊的安裝，通過外接市政電源，直接為NI-9214溫度輸入模塊和NI-9202電壓輸入模塊提供電能輸入，保障其運行。在傳感器優(yōu)選方面，配合溫度輸入模塊，采用線性較好、響應(yīng)速度較快且溫度適應(yīng)范圍為0＼～482℃的K型熱電偶溫度傳感器；在熱變形測試方面，考慮到干切滾齒機床熱變形位移的微小變化特點，選用重復(fù)精度為 10μm ）測量范圍在 ±5mm 的HG-C1030CMOS型微型激光位移傳感器。

針對上位機軟件開發(fā)，基于LabVIEW平臺，分別從溫度信號采集、熱變形信號采集、前處理數(shù)顯模塊、后處理數(shù)顯模塊等方面，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時采集與數(shù)據(jù)處理分析。通過功能模塊集成，構(gòu)建VI交互式用戶界面，實現(xiàn)人機對話，如圖4所示。

在溫度采集方面，將DAQ助手ExpressVI置于While循環(huán)內(nèi)，通過采樣率和采樣數(shù)等采樣參數(shù)的預(yù)設(shè)置，選擇溫度采集卡通道，進行溫度數(shù)據(jù)的采集。在熱變形采集方面，為避免數(shù)據(jù)采集過程中的相互干擾，溫度與熱變形采集程序被分別置于編程中的兩個獨立While循環(huán)內(nèi)。同時，可對兩個While循環(huán)中的采樣率、采樣數(shù)、采樣時間分別設(shè)置不同的參數(shù)，從而確保不同預(yù)設(shè)參數(shù)下溫度和熱變形數(shù)據(jù)的同步采集。

前處理數(shù)顯模塊包括實時波形圖、數(shù)據(jù)提取和熱態(tài)曲線3個功能模塊。在測量過程中，通過實時波形圖，可動態(tài)顯示干切滾齒機床溫度和熱變形數(shù)據(jù)的實時變化曲線。在實時采集完成后，可通過列表提取和熱態(tài)曲線顯示的功能，進行數(shù)據(jù)圖像顯示與應(yīng)用分析。其中，數(shù)據(jù)提取采用數(shù)據(jù)回溯功能，讀取存儲的文本文件并顯示文本數(shù)值；熱態(tài)曲線通過數(shù)據(jù)回瀕功能和波形渲染功能，將溫度/熱變形數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形數(shù)據(jù)。

為便于試驗數(shù)據(jù)的準確分析，進行了后處理數(shù)顯模塊的開發(fā)，以獲得無噪聲、無干擾的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)后處理模塊充分采用Python的數(shù)據(jù)處理功能，通過對LabVIEW進行二次開發(fā)，無縫嵌入Python的計算處理功能。模塊設(shè)置有數(shù)據(jù)文件路徑選擇功能，同時設(shè)置有時間截取、處理通道選擇、迭代次數(shù)選擇等輔助功能。通過具體的數(shù)據(jù)處理步驟，最后借助數(shù)據(jù)顯示、繪圖等功能，可進行數(shù)據(jù)的可視化顯示，如圖5所示。

2.2熱態(tài)信息測試功能的實現(xiàn)

在上述下位機硬件選型和上位機軟件功能開發(fā)的基礎(chǔ)上，集成數(shù)據(jù)存儲、平臺管理和平臺維護等輔助功能，以實現(xiàn)干切滾齒機床熱態(tài)特性多源信息融合測試，如圖6所示。在數(shù)據(jù)存儲方面，設(shè)置干切滾齒機床加工的全過程數(shù)據(jù)和單個工件熱態(tài)數(shù)據(jù)的動態(tài)存儲功能。在平臺管理方面，設(shè)置“進入系統(tǒng)”按鈕，以確保平臺數(shù)據(jù)的安全性。在平臺維護方面，選用的四槽機箱可為力、振動、噪聲等采集提供預(yù)留采集端口，同時通過相關(guān)采集軟件功能開發(fā)，可實現(xiàn)力、振動、噪聲等多元信號的在線測量。

3多源熱態(tài)數(shù)據(jù)處理與分析方法

3.1 處理流程

干切滾齒機床熱平衡狀態(tài)的達成時間較長，使得試驗測得的溫度和熱變形數(shù)據(jù)量大；加工中存在的靜電等干擾易造成一些測量數(shù)據(jù)發(fā)生動態(tài)跳動，影響數(shù)據(jù)的清晰性。因此，本文基于IPO模型，構(gòu)建干切滾齒機床的溫度與熱變形數(shù)據(jù)處理方法（圖7）。通過Python軟件對溫度數(shù)據(jù)和熱變形數(shù)據(jù)進行異常值替換、移動平均濾波、小波濾波、數(shù)據(jù)重采樣等一系列優(yōu)化處理，得到去噪、無干擾的數(shù)據(jù)，從而為干切滾齒機床熱態(tài)特性分析提供科學(xué)依據(jù)。

數(shù)據(jù)后處理可視為一種基于IPO模型的數(shù)據(jù)處理過程。首先，針對溫度和熱變形數(shù)據(jù)的輸入，使用文件轉(zhuǎn)換功能，集成Python軟件工具，通過Numpy數(shù)組讀取方式，將試驗過程中存儲的.tdms格式文件傳輸?shù)絇ython處理系統(tǒng)中，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過程提供數(shù)據(jù)來源；其次，通過IPO模型的處理過程，得到無噪聲、無干擾的熱態(tài)特性數(shù)據(jù)；最后，針對溫度和熱變形數(shù)據(jù)的輸出，通過設(shè)置橫軸和縱軸的標簽，繪制函數(shù)的圖形，得到干切滾齒機床的溫度波形圖和熱變形波形圖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化顯示。同時，將經(jīng)過后處理的溫度和熱變形數(shù)據(jù)以“.xlsx”的文件格式進行保存。

3.2 分析方法

對于溫度和熱變形數(shù)據(jù)的處理，順次通過異常值替換、移動平均濾波、小波濾波以及數(shù)據(jù)重采樣，實現(xiàn)干切滾齒機床熱態(tài)數(shù)據(jù)的后處理。

首先，對數(shù)據(jù)進行異常值替換。通過使用多次查找循環(huán)對異常值進行查找。其中包括使用標準差查找異常值，計算當前列的均值x和標準差 σ ，并將其作為查找異常值的標準項；進而計算每個元素與均值的絕對差值 D ；基于正態(tài)分布 3σ 原則，將 Dgt; 3σ 的元素視為異常值。此外，還使用上下限查找異常值。設(shè)置上下限的數(shù)值，將超出設(shè)定的上下限的數(shù)值定義為異常值，后使用相鄰元素的均值來代替該異常值。

其次，使用移動平均濾波對數(shù)據(jù)進行去噪處理。通過取一定窗口大小內(nèi)的數(shù)據(jù)點的平均值進行濾波。在每個窗口內(nèi)，對窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)點取平均值，并將其作為該窗口中心位置平滑后的數(shù)值。經(jīng)過移動平均濾波處理后，最終得到一個平滑數(shù)據(jù)序列。其能更好地反映原始信號的整體趨勢，同時減少噪聲的干擾。對于一個窗口大小為 n 的移動平均，第 i 個數(shù)據(jù)點的移動平均為

式中， x_i 為第 i 個數(shù)據(jù)點； A_M（i） 為第 i 個數(shù)據(jù)點的移動平均。

隨后，使用小波濾波函數(shù)通過精細控制頻率特征對數(shù)據(jù)進行去噪處理。結(jié)合文獻[19]，得到計算閾值 λ_h 表達式[式（4）]。在此基礎(chǔ)上，對輸入信號進行小波變換，得到小波系數(shù)。針對小波系數(shù)，使用指定的閾值和模式進行閾值處理，以濾除噪聲；通過逆小波變換，重構(gòu)濾波后的信號。

式中， λ_s 為軟閾值參數(shù)； λ 為硬閾值參數(shù)； N 為小波系數(shù)的個數(shù)； W_j 為第 j 個小波系數(shù)； W_min 為小波系數(shù)最小值。

最后，對干切滾齒機床溫度和熱變形數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)重采樣處理，以降低熱態(tài)特性的分析誤差。可按照指定的頻率對數(shù)據(jù)進行分組，并計算每個通道數(shù)據(jù)的平均值，進而對數(shù)據(jù)的密度進行調(diào)整。

4應(yīng)用與分析

4.1 應(yīng)用驗證試驗

為驗證該測試方法的有效性，在某機床廠研制的YE3115CNC干切滾齒機床上，通過逆銑方式滾切某汽車1擋從動輪，并測試機床的溫度與熱變形數(shù)據(jù)。試驗過程中使用的刀具、工件以及切削參數(shù)如表1所示。啟動機床以后，經(jīng)過一定時間的空轉(zhuǎn)預(yù)熱，對95個齒壞進行加工，總加工時間約 2h 。試驗現(xiàn)場如圖8所示。

針對溫度傳感器布局，在正式試驗開始之前，利用FLIRT540紅外熱像儀測出機床在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下的溫度場分布圖，確定出干切滾齒機床的關(guān)鍵熱敏點。

由于干切滾齒機床熱源多，熱源特性復(fù)雜，且熱量容易在切削區(qū)、液壓油、軸承、導(dǎo)軌、電動機等處積聚，為探析周圍熱源的影響，同時避免過多傳感器之間的共線性問題，以及過少傳感器造成的機床溫度場數(shù)據(jù)缺失，設(shè)置了表2所示的16個測溫點位（本測試平臺的NI9214C系列溫度輸入模塊可同時對16通道的熱態(tài)信號進行多源信息融合采集）K型熱電偶溫度傳感器，如圖9所示。其傳感器線束走向采用不影響機床正常加工的傳感器走向原則，在機床的床身邊緣和上端統(tǒng)一布局。

針對熱變形傳感器的布局，根據(jù)FLIRT540紅外熱像儀測得的溫度場與溫度傳感器布置點，對機床熱誤差影響進行分析，認為主軸系統(tǒng)的性能對干切滾齒機床的生產(chǎn)效率和加工精度有決定性的影響。因此，選擇切削區(qū)熱變形對加工精度影響較大的滾刀主軸[圖10（a）]和工作臺主軸[圖10（b）]兩處位置布置HG-C1030CMOS型微型激光位移傳感器。熱變形傳感器線束走向也需要不影響干切滾齒機床正常加工，因此，選擇與溫度傳感器線束一同從機床的床身邊緣和上端統(tǒng)一布置傳感器線束走向。

4.2 結(jié)果討論與分析

為驗證測試方法的有效性，選擇滾刀軸前軸承為特定標記點。由于滾刀軸前軸承座直接暴露在切削過程中產(chǎn)生的熱量下，其溫度反映了切削過程中的熱量傳輸情況，且對于切削工藝的熱量變化非常敏感。因此，分別利用熱像儀和本測試平臺，對干切滾齒機床上的特定標記點位 Sp1 進行溫度測量。在此過程中，測量的起始時間點和終止時間點完全相同，熱像儀和本測試平臺均按照每 5min 測量1次溫度數(shù)據(jù)的頻率采集數(shù)據(jù)。對測量得到的溫度數(shù)據(jù)進行離線處理，得到圖11所示的標記點溫度?？梢?，兩者測得的溫度值不僅在變化趨勢上完全一致，而且大小幾乎相同，數(shù)值波動在誤差允許范圍內(nèi)。這表明，該熱態(tài)特性測試方法在溫度測量方面具有較高的精確性。

利用干切滾齒機床熱態(tài)特性測試方法，測得16個溫敏點位的溫度數(shù)據(jù)。以滾刀軸電動機端、滾刀軸前軸承座、 X 軸上滑塊、潤滑油進出油管、噴嘴出口、機床環(huán)境為例，采用多源熱態(tài)數(shù)據(jù)處理方法，得到圖12所示的干切滾齒機床部分點位的溫度曲線。試驗環(huán)境（N15）溫度在 27～28°C ，且溫度呈現(xiàn)下降趨勢?？傮w而言，隨著切削加工過程的推進，各測溫點的溫度首先快速上升，在加工一定時間后變?yōu)榫徛仙?，最后趨于平穩(wěn)（達到熱平衡）。

對于滾刀軸電動機端（NO），受電動機內(nèi)部冷卻的直接影響，其溫度在經(jīng)歷快速上升階段以后開始達到平衡狀態(tài)，盡管加工過程中其溫度略有波動，但平衡狀態(tài)基本不變；相較于滾刀軸前軸承座（N13），平衡狀態(tài)時的溫度值略低。其原因是，滾刀軸前軸承座受冷卻作用的影響較小，散熱條件較差，使得溫度一直處于較高水平。對于 X 軸上滑塊（N2），機床的持續(xù)加工使其溫度始終保持緩慢上升的狀態(tài)，但由于運動速度不快，產(chǎn)熱量較少，從而使得溫升趨勢不明顯。對于噴嘴出口（N7），低溫壓縮空氣的持續(xù)噴出，使其溫度低于機床環(huán)境溫度且變化不明顯。對于潤滑油進油管（N11）和出油管（N12），兩者的溫度波動均很小，總體上前者的溫度比后者低，其原因在于潤滑油的循環(huán)流動會帶走干切滾齒機床內(nèi)部的一些熱量。

同時，針對該熱態(tài)特性測試平臺測得的工作臺主軸熱變形數(shù)據(jù)，利用多源熱態(tài)信號處理方法得到圖13所示的熱變形曲線。

隨著加工時間的變化，熱變形整體呈上升趨勢。在加工初期，熱變形增幅較大。在加工持續(xù)1h左右時，熱變形達到峰值并趨于穩(wěn)定，工作臺主軸熱變形基本達到平衡狀態(tài)。值得注意的是，環(huán)境溫度的波動也對熱變形產(chǎn)生了一定的影響。環(huán)境溫度的下降導(dǎo)致機床材料收縮，增加了機床的內(nèi)部應(yīng)力，減緩了工作臺主軸熱變形速率。從圖13不難看出，工作臺主軸整體熱變形在 14μm 左右。

5結(jié)語

針對干切滾齒機床熱態(tài)特性問題，開展了干切滾齒機床熱態(tài)特性的多源信息融合測試與分析方法研究，以探析干切滾齒機床的溫度和熱變形規(guī)律，研究結(jié)果如下：

1）提出了干切滾齒機床熱態(tài)特性的多源信息融合測試方法。結(jié)合干切滾齒機床的結(jié)構(gòu)與熱態(tài)行為規(guī)律，通過熱態(tài)采集研究方案設(shè)計，從機床熱態(tài)信號多源信息融合采集的視角，確立了下位機的規(guī)格與選型；基于LabVIEW軟件開發(fā)了上位機功能程序，并進行了功能集成，提高了干切滾齒機床的溫度和熱變形在線測量的技術(shù)性、客觀性與準確性。

2）構(gòu)建了基于IPO模型的干切滾齒機床多源熱態(tài)數(shù)據(jù)處理及分析方法。根據(jù)試驗中存儲的.tdms格式數(shù)據(jù)，提出基于IPO模型的多源熱態(tài)數(shù)據(jù)順次處理方法，通過異常值替換、移動平均濾波、小波濾波、數(shù)據(jù)重采樣等核心流程，分析獲取無干擾的干切滾齒機床溫度和熱變形數(shù)據(jù)，增強了干切滾齒機床熱態(tài)特性分析的科學(xué)性。

3）利用測試試驗驗證了本文提出的干切滾齒機床熱態(tài)特性測試及分析方法的有效性。通過對標記點位的溫度測量對比試驗，利用所建立的熱態(tài)分析方法，對部分點位的溫度變化規(guī)律和機床的徑向熱變形進行了在線測量與離線分析，實現(xiàn)了干切滾齒機床熱態(tài)行為的在線測量及精確分析。

本文重點在于提供一種面向干切滾齒機床的溫度/熱變形采集與分析方法，后續(xù)將進一步開展采集系統(tǒng)功能完善以及機床熱平衡優(yōu)化設(shè)計，為提高干切滾齒機床的熱穩(wěn)定性提供重要的依據(jù)和技術(shù)保障手段。

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Thermal characteristics testing and analysis of dry gear hobbing machines on multivariate information fusion

PENG Shengdi'YANG Xiao12 LIBenjie3HE Lang1ZHANG Zhilil （1.Chongqing KeyLaboratoryof GreenDesignand Manufacturing of Intelligent Equipment， Chongqing Technologyand Business University，Chongqing 40oo67，China） [2.Chongqing Machine Tool （Group） Co.，Ltd.， Chongqing 401336， China] （3.School ofMechatronic Engineering，Southwest Petroleum University， Chengdu 6105o0，China）

Abstract：[Objective]Aimingatthe problemofthermal characteristicsofdrygearhobbing machines，theresearchonmultisourceinformation fusiontestandanalysis wascariedout.[Methods]Basedontheanalysisofthestructurelayoutandthelaw of multi-sourceheatgenerationandheatdisipationofthedrygearhobbing machine，thetestingschemeofitsthermal characteristics wasestablished.Through theselectionof hardware forthelowercomputer，thedevelopmentof software functions fortheuppercomputer，andtheintegrationof testfunctions，the multi-sourceinformation fusion testmethod forthe thermalcharacteristicsofdrygearhobbingmachinewasconstructed.Basedontheinput-process-output （IPO）model，the sequential procesing methodof multi-source thermal data of drygear hobbing machine wasput forward.Usingoutlier replacement，movingaveragefiltering，waveletfiltering，anddataresampling，theaccurateanalysisofmulti-sourcetheraldata wasrealized.Thedryrol-cutingmachiningtestofanautomotivegear wasusedforverificationandanalysis.[Results]The results show thattheproposedtesting andanalysis method has high validityandreliability.Theon-linemeasurementand accurateanalysisofthethermalcharacteristicsofthedryhobbingmachinearerealized，whichcanprovidesupportforthe thermal balance design of the dry gear hobbing machine.

KeyWords：Greenmanufacturing;Drygear hobbing machine;Thermalcharacteristics;Thermalbalancedesign