數(shù)控銑床定位誤差診斷及維修

龔真蕊

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西晉中 030600）

0 引言

數(shù)控銑床作為零件精密加工的設(shè)備，對其精度方面具有很高的要求，此方向也一直是數(shù)控加工部門的研究重點(diǎn)[1]。在數(shù)控銑床加工過程中，最重要的是數(shù)控銑床定位，一旦數(shù)控銑床定位不準(zhǔn)，必然會導(dǎo)致加工存在較大誤差，進(jìn)而影響加工質(zhì)量。因此，針對數(shù)控銑床定位誤差方面的研究是數(shù)控銑床領(lǐng)域研究中的重中之重，而數(shù)控銑床定位誤差診斷是確定數(shù)控銑床定位誤差的有效途徑。在國內(nèi)，針對數(shù)控銑床定位誤差診斷研究并不罕見，但主要通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對數(shù)控銑床定位誤差的診斷。該診斷方法在投入使用后，能夠取得一定的應(yīng)用效果，一定程度上提高了診斷精度，但僅針對部分零件數(shù)控銑床定位適用，不具備廣泛性，因此傳統(tǒng)數(shù)控銑床定位誤差診斷方法存在一定程度的局限性。為解決上述情況，本文提出數(shù)控銑床定位誤差診斷研究，致力于通過設(shè)計(jì)一種新型數(shù)控銑床定位誤差診斷方法，能夠在提高數(shù)控銑床定位誤差診斷精度的同時可以推廣應(yīng)用。

1 數(shù)控銑床定位誤差診斷

1.1 確定數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)

在數(shù)控銑床定位誤差診斷過程中，必須預(yù)先確定數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)，以此為依據(jù)，展開誤差診斷[2]。本文采用相關(guān)系數(shù)閡值法，提取數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)，并擬合數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)在直線中的位置，見表1。

表1 數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)在直線中的位置

結(jié)合表1 數(shù)據(jù)，考慮到數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)沒有統(tǒng)一在一條直線上，因此，需要利用最小二乘法，擬合不在一條直線中的數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)。設(shè)此過程的目標(biāo)函數(shù)為R：

式中 s——邊緣像素點(diǎn)權(quán)重

y——邊緣像素點(diǎn)的傾斜度

i——波長

yi——波長下邊緣像素點(diǎn)的偏離系數(shù)

由式（1）可知，R 越大數(shù)控銑床定位誤差標(biāo)識邊緣像素點(diǎn)濾波區(qū)間范圍越廣，診斷環(huán)境越好。

1.2 提取離散型數(shù)控銑床定位誤差診斷信號

確定數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點(diǎn)的基礎(chǔ)上，可利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[3]單獨(dú)選用中間層的傳遞函數(shù)和模糊神經(jīng)元數(shù)目，實(shí)現(xiàn)模糊神經(jīng)元的控制，進(jìn)而提取離散型數(shù)控銑床定位誤差診斷信號。設(shè)傳遞函數(shù)提取離散型數(shù)控銑床定位誤差診斷信號的表達(dá)式為k。

式中 xi——當(dāng)前取值范圍下數(shù)控銑床定位誤差診斷信號線路的流動狀態(tài)

N——最大允許誤差

利用式（2）獲得其映射關(guān)系，從而提取離散型數(shù)控銑床定位誤差診斷信號。

1.3 實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床定位誤差診斷

從以上所提取的離散型數(shù)控銑床定位誤差診斷信號中，通過計(jì)算機(jī)語言建立程序代碼，然后按條件循環(huán)執(zhí)行每條指令，收集數(shù)控銑床定位誤差診斷信息[4]，保證數(shù)控銑床定位誤差診斷工作的正常運(yùn)行。通過C 語言編碼中的deviceld 指令減少數(shù)控銑床定位誤差診斷中的冗余值，傳輸數(shù)控銑床定位誤差實(shí)時動態(tài)診斷數(shù)據(jù)，提高診斷效率。利用NB-IOT 技術(shù)將數(shù)控銑床定位誤差診斷功能連接后臺，顯示數(shù)控銑床定位誤差信息。通過計(jì)算每臺數(shù)控銑床的映射值，可以得到機(jī)床定位誤差在0～1.0 之間的診斷結(jié)果[5]。設(shè)數(shù)控銑床定位誤差診斷結(jié)果為Q：

式中 E——電流極值

φ——診斷影響因素個數(shù)

K——離散型數(shù)控銑床定位誤差診斷信號的有效值

A——電流的流經(jīng)強(qiáng)度

α——數(shù)據(jù)在終端的顯示映射值

通過對數(shù)控銑床定位誤差診斷數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，實(shí)現(xiàn)對終端數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)信息的顯示，完成對數(shù)控銑床定位誤差的診斷。

2 數(shù)控銑床定位誤差維修

2.1 添加振動信號Gaussian 白噪聲

針對數(shù)控銑床定位誤差問題，通過改進(jìn)數(shù)控銑床定位固有頻率，增加振動信號Gaussian 白噪聲以抑制振動，實(shí)現(xiàn)對數(shù)控銑床定位誤差的維修。該方法首先利用數(shù)控銑床的信息輸入功能，根據(jù)振動信號頻率由低到高的順序，得到定位誤差診斷信號自適應(yīng)函數(shù)；將原數(shù)控銑床的定位誤差診斷信號加入Gaussian白噪聲yi（i=1，2，……，n），將固有數(shù)控銑床定位誤差診斷信號自適應(yīng)函數(shù)IMF 設(shè)為：

式中 n——Gaussian 白噪聲的信噪比

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)自適應(yīng)函數(shù)的噪聲水平以及置信區(qū)間，根據(jù)數(shù)控銑床定位誤差信號的自適應(yīng)降噪率γ 進(jìn)行降噪，則有：

式中 m——數(shù)控銑床定位誤差值

至此達(dá)到消除數(shù)控銑床定位誤差的目的。

2.2 導(dǎo)軌貼塑

完成振動信號Gaussian 白噪聲添加后，在數(shù)控銑床定位誤差維修過程中，導(dǎo)軌貼塑工作屬于其中的關(guān)鍵操作步驟。在制造和維修數(shù)控銑床過程中，大多數(shù)的工作行為是基于銑床導(dǎo)軌制造過程實(shí)施的，采用對導(dǎo)軌貼塑的方式，提高機(jī)床整體外部的抗磨性能，以此避免數(shù)控銑床在運(yùn)行中出現(xiàn)爬行問題。貼塑質(zhì)量會直接影響到數(shù)控銑床的導(dǎo)軌穩(wěn)定運(yùn)行，因此在導(dǎo)軌貼塑過程中，需要重視以下問題：①在貼塑過程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注數(shù)控銑床導(dǎo)軌表面的粗糙度，將其控制在一定范圍內(nèi)，以確保貼塑質(zhì)量；②注意貼塑時的環(huán)境溫度，當(dāng)在室溫條件下時（≤25.0 ℃），貼塑膠體的粘性呈上升趨勢，膠體無法滲透到紋理中，影響貼塑整體的貼合效果；③完成貼塑后，采用均勻施壓的方式使附著在數(shù)控銑床表層的膠體與導(dǎo)軌自然貼合，確保膠體完全固化后，完成對導(dǎo)軌貼塑的處理。遵循以上注意事項(xiàng)與操作行為，完成導(dǎo)軌貼塑工作，實(shí)現(xiàn)對數(shù)控銑床定位誤差的維修。

3 結(jié)束語

從數(shù)控銑床定位誤差診斷及維修兩方面入手，證明了診斷及維修方法在實(shí)際數(shù)控銑床定位誤差消除應(yīng)用中的適用性，證明此次研究的必要性，以解決傳統(tǒng)數(shù)控銑床定位中存在的誤差缺陷。但未通過實(shí)例分析進(jìn)一步證明本研究在實(shí)際應(yīng)用中的有效性，在未來針對此方面的研究中將加以補(bǔ)足。