數控銑床定位誤差診斷及維修

龔真蕊

（晉中職業技術學院，山西晉中 030600）

0 引言

數控銑床作為零件精密加工的設備，對其精度方面具有很高的要求，此方向也一直是數控加工部門的研究重點[1]。在數控銑床加工過程中，最重要的是數控銑床定位，一旦數控銑床定位不準，必然會導致加工存在較大誤差，進而影響加工質量。因此，針對數控銑床定位誤差方面的研究是數控銑床領域研究中的重中之重，而數控銑床定位誤差診斷是確定數控銑床定位誤差的有效途徑。在國內，針對數控銑床定位誤差診斷研究并不罕見，但主要通過卷積神經網絡實現對數控銑床定位誤差的診斷。該診斷方法在投入使用后，能夠取得一定的應用效果，一定程度上提高了診斷精度，但僅針對部分零件數控銑床定位適用，不具備廣泛性，因此傳統數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，本文提出數控銑床定位誤差診斷研究，致力于通過設計一種新型數控銑床定位誤差診斷方法，能夠在提高數控銑床定位誤差診斷精度的同時可以推廣應用。

1 數控銑床定位誤差診斷

1.1 確定數控銑床定位誤差邊緣像素點

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

表1 數控銑床定位誤差邊緣像素點在直線中的位置

結合表1 數據，考慮到數控銑床定位誤差邊緣像素點沒有統一在一條直線上，因此，需要利用最小二乘法，擬合不在一條直線中的數控銑床定位誤差邊緣像素點。設此過程的目標函數為R：

式中 s——邊緣像素點權重

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

由式（1）可知，R 越大數控銑床定位誤差標識邊緣像素點濾波區間范圍越廣，診斷環境越好。

1.2 提取離散型數控銑床定位誤差診斷信號

確定數控銑床定位誤差邊緣像素點的基礎上，可利用模糊神經網絡技術[3]單獨選用中間層的傳遞函數和模糊神經元數目，實現模糊神經元的控制，進而提取離散型數控銑床定位誤差診斷信號。設傳遞函數提取離散型數控銑床定位誤差診斷信號的表達式為k。

式中 xi——當前取值范圍下數控銑床定位誤差診斷信號線路的流動狀態

N——最大允許誤差

利用式（2）獲得其映射關系，從而提取離散型數控銑床定位誤差診斷信號。

1.3 實現數控銑床定位誤差診斷

從以上所提取的離散型數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，然后按條件循環執行每條指令，收集數控銑床定位誤差診斷信息[4]，保證數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 指令減少數控銑床定位誤差診斷中的冗余值，傳輸數控銑床定位誤差實時動態診斷數據，提高診斷效率。利用NB-IOT 技術將數控銑床定位誤差診斷功能連接后臺，顯示數控銑床定位誤差信息。通過計算每臺數控銑床的映射值，可以得到機床定位誤差在0～1.0 之間的診斷結果[5]。設數控銑床定位誤差診斷結果為Q：

式中 E——電流極值

φ——診斷影響因素個數

K——離散型數控銑床定位誤差診斷信號的有效值

A——電流的流經強度

α——數據在終端的顯示映射值

通過對數控銑床定位誤差診斷數據的實時傳輸，實現對終端數據的傳輸和數據信息的顯示，完成對數控銑床定位誤差的診斷。

2 數控銑床定位誤差維修

2.1 添加振動信號Gaussian 白噪聲

針對數控銑床定位誤差問題，通過改進數控銑床定位固有頻率，增加振動信號Gaussian 白噪聲以抑制振動，實現對數控銑床定位誤差的維修。該方法首先利用數控銑床的信息輸入功能，根據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函數；將原數控銑床的定位誤差診斷信號加入Gaussian白噪聲yi（i=1，2，……，n），將固有數控銑床定位誤差診斷信號自適應函數IMF 設為：

式中 n——Gaussian 白噪聲的信噪比

在此基礎上，根據自適應函數的噪聲水平以及置信區間，根據數控銑床定位誤差信號的自適應降噪率γ 進行降噪，則有：

式中 m——數控銑床定位誤差值

至此達到消除數控銑床定位誤差的目的。

2.2 導軌貼塑

完成振動信號Gaussian 白噪聲添加后，在數控銑床定位誤差維修過程中，導軌貼塑工作屬于其中的關鍵操作步驟。在制造和維修數控銑床過程中，大多數的工作行為是基于銑床導軌制造過程實施的，采用對導軌貼塑的方式，提高機床整體外部的抗磨性能，以此避免數控銑床在運行中出現爬行問題。貼塑質量會直接影響到數控銑床的導軌穩定運行，因此在導軌貼塑過程中，需要重視以下問題：①在貼塑過程中，應重點關注數控銑床導軌表面的粗糙度，將其控制在一定范圍內，以確保貼塑質量；②注意貼塑時的環境溫度，當在室溫條件下時（≤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控銑床表層的膠體與導軌自然貼合，確保膠體完全固化后，完成對導軌貼塑的處理。遵循以上注意事項與操作行為，完成導軌貼塑工作，實現對數控銑床定位誤差的維修。

3 結束語

從數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控銑床定位誤差消除應用中的適用性，證明此次研究的必要性，以解決傳統數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用中的有效性，在未來針對此方面的研究中將加以補足。