數(shù)控銑床定位誤差診斷及維修
2022-6-15 來源： 晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：龔真蕊
摘要：為解決數(shù)控銑床定位誤差的問題，優(yōu)化數(shù)控銑床定位誤差診斷及維修方法。通過確定數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點，提取數(shù)控銑床定位誤差診斷信號，實現(xiàn)數(shù)控銑床定位誤差診斷。在數(shù)控銑床定位誤差維修方面，通過添加振動信號 Gaussian 白噪聲和導(dǎo)軌貼塑的方式，降低數(shù)控銑床定位誤差，實現(xiàn)對數(shù)控銑床定位誤差的維修。
關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；定位；誤差診斷；維修
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。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
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，以此為依據(jù)，展開誤差診斷 。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，并擬合數(shù)控銑床定位誤差邊緣像素點在直線中的位置，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。
設(shè)此過程的目標(biāo)函數(shù)為 R：
式中 s———邊緣像素點權(quán)重y———邊緣像素點的傾斜度i———波長yi———波長下邊緣像素點的偏離系數(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的基礎(chǔ)上，可利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)單獨選用中間層的傳遞函數(shù)和模糊神經(jīng)元數(shù)目，實現(xiàn)模糊神經(jīng)元的控制，進而提取離散型數(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，通過計算機語言建立程序代碼，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，保證數(shù)控銑床定位誤差診斷工作的正常運行。
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。通過計算每臺數(shù)控銑床的映射值，可以得到機床定位誤差在 0~1.0 之間的診斷結(jié)果。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(chǔ)———電流的流經(jīng)強度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)的實時傳輸，實現(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 進行降噪，則有：
式中 m———數(shù)控銑床定位誤差值至此達到消除數(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)軌制造過程實施的，采用對導(dǎo)軌貼塑的方式，提高機床整體外部的抗磨性能，以此避免數(shù)控銑床在運行中出現(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。
遵循以上注意事項與操作行為，完成導(dǎo)軌貼塑工作，實現(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。但未通過實例分析進一步證明本研究在實際應(yīng)用中的有效性，在未來針對此方面的研究中將加以補足。
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