胡闪闪 夏 链

（合肥工业大学，合肥 230009）

滚齿作为一种常见且高效的加工方式，可以加工常规齿轮和非圆齿轮[1-2]。但是，受导轨直线度误差、滚珠丝杠反向间隙、刀具磨损、刀具受热受力变形以及系统控制误差等多种因素影响，齿轮轮廓容易产生误差[3-7]。近年来，非圆齿轮以自身诸多的优点[8]获得了进一步发展，但存在加工精度不高的问题。非圆齿轮数控滚切加工是由多个运动轴联动实现的。由于非圆齿轮节曲线是非圆形，导致各轴频繁加减速，易引起机床振动、切削力突变等现象，进一步降低了非圆齿轮齿面加工精度。但是，随着机床运行速度的不断提高，机床运动控制误差将会成为影响非圆齿轮加工精度更大的一个因素。

目前，滚齿加工机床各运动轴控制多采用比例-积分-导数控制器（Proportional Integral Derivative，PID），可以通过人工手动调节PID控制器参数。为了减少调节时间和获得更好的PID控制参数，通过粒子群优化算法对数控滚齿机存在较大跟踪误差的工件轴C轴和径向进给轴X轴的PID控制器参数进行优化，将优化结果输入控制模型进行仿真验证，实现了减少跟踪误差的目的。仿真结果表明，采用粒子群算法优化带前馈的PID控制是可行的。

1 非圆齿轮滚齿加工

1.1 非圆齿轮滚齿加工模型

根据直齿非圆齿轮齿廓形成原理，直齿非圆齿轮滚齿加工运动关系主要包括展成运动、径向进给运动和轴向进给运动，如图1所示。其中：展成运动（范成运动）即工作台（C轴）按照滚刀与毛坯之间的啮合关系跟随主轴（B轴）做回转运动，并且保证在变速比条件下滚刀与工件回转中心之间的距离随时变化；……