Online estimate and compensation of the gear machining error based on electronic gearbox cross-coupling controller

A novel method for online estimate and compensation of the gear machining error based on the flexible electronic gearbox (EGB) is introduced. EGB is a multi-axis controller, which is used to realize the gear generation process. Gear processing quality is directly dependent on the control precision of EGB. The present work focuses on the estimation, analysis, and compensation of the gear machining error during the gear hobbing process. First, an efficient method for the online evaluation of the helical gear tooth profile deviation, pitch error, and helix deviation is presented, from the perspective of the combination of the multi-axis linkage control structure model and the gear processing technology. Second, the online compensation architecture for the five-axis gear hobbing linkage is proposed, which is composed of an asymmetric cross-coupling controller and a master-slave EGB controller. Simulation results show that the proposed online compensation architecture has better control precision, in comparison to the conventional EGB. Finally, experiments are performed on a six-axis gear hobbing machine, where higher accuracies are obtained for the helical gear, processed by the proposed method.ZusammenfassungEs wird ein neuartiges Verfahren zur Online-Schätzung und Kompensation des Fehlers bei der Zahnbearbeitung auf der Grundlage des flexiblen elektronischen Getriebes (EGB) eingeführt. EGB ist eine Mehrachse-Steuerung, die zur Realisierung des Getriebegenerationsprozesses eingesetzt wird. Die Qualität der Zahnbearbeitung hängt direkt von der Kontrollgenauigkeit von EGB ab. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Schätzung, Analyse und Kompensation des Verzahnungsfehlers während des Verzahnungsprozesses. Erstens wird aus der Perspektive der Kombination des Modells der Mehrachsigkeitslenkungsstruktur und der Zahnverarbeitungstechnik ein effizientes Verfahren zur Online-Auswertung der Abweichung des Zahnradprofils, des Steigfehlers und der Helix-Abweichung vorgestellt. Zweitens wird die Online-Kompensationsarchitektur für die fünfachsige Verzahnung vorgeschlagen, die aus einem asymmetrischen Kreuzkupplungskontroller und einem Master-Slave EGB controller besteht. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagene Online-Kompensationsarchitektur im Vergleich zum herkömmlichen EGB eine bessere Kontrollgenauigkeit aufweist. Schließlich werden Versuche an einer Sechs-Achsen-Verzahnungsmaschine durchgeführt, bei der für das Hubgetriebe höhere Genauigkeit erzielt wird, die nach der vorgeschlagenen Methode verarbeitet wird.