数控铣床定位误差诊断及维修

龚真蕊

（晋中职业技术学院，山西晋中 030600）

0 引言

数控铣床作为零件精密加工的设备，对其精度方面具有很高的要求，此方向也一直是数控加工部门的研究重点[1]。在数控铣床加工过程中，最重要的是数控铣床定位，一旦数控铣床定位不准，必然会导致加工存在较大误差，进而影响加工质量。因此，针对数控铣床定位误差方面的研究是数控铣床领域研究中的重中之重，而数控铣床定位误差诊断是确定数控铣床定位误差的有效途径。在国内，针对数控铣床定位误差诊断研究并不罕见，但主要通过卷积神经网络实现对数控铣床定位误差的诊断。该诊断方法在投入使用后，能够取得一定的应用效果，一定程度上提高了诊断精度，但仅针对部分零件数控铣床定位适用，不具备广泛性，因此传统数控铣床定位误差诊断方法存在一定程度的局限性。为解决上述情况，本文提出数控铣床定位误差诊断研究，致力于通过设计一种新型数控铣床定位误差诊断方法，能够在提高数控铣床定位误差诊断精度的同时可以推广应用。

1 数控铣床定位误差诊断

1.1 确定数控铣床定位误差边缘像素点

在数控铣床定位误差诊断过程中，必须预先确定数控铣床定位误差边缘像素点，以此为依据，展开误差诊断[2]。本文采用相关系数阂值法，提取数控铣床定位误差边缘像素点，并拟合数控铣床定位误差边缘像素点在直线中的位置，见表1。

表1 数控铣床定位误差边缘像素点在直线中的位置

结合表1 数据，考虑到数控铣床定位误差边缘像素点没有统一在一条直线上，因此，需要利用最小二乘法，拟合不在一条直线中的数控铣床定位误差边缘像素点。设此过程的目标函数为R：

式中 s——边缘像素点权重

y——边缘像素点的倾斜度

i——波长

yi——波长下边缘像素点的偏离系数

由式（1）可知，R 越大数控铣床定位误差标识边缘像素点滤波区间范围越广，诊断环境越好。

1.2 提取离散型数控铣床定位误差诊断信号

确定数控铣床定位误差边缘像素点的基础上，可利用模糊神经网络技术[3]单独选用中间层的传递函数和模糊神经元数目，实现模糊神经元的控制，进而提取离散型数控铣床定位误差诊断信号。设传递函数提取离散型数控铣床定位误差诊断信号的表达式为k。

式中 xi——当前取值范围下数控铣床定位误差诊断信号线路的流动状态

N——最大允许误差

利用式（2）获得其映射关系，从而提取离散型数控铣床定位误差诊断信号。

1.3 实现数控铣床定位误差诊断

从以上所提取的离散型数控铣床定位误差诊断信号中，通过计算机语言建立程序代码，然后按条件循环执行每条指令，收集数控铣床定位误差诊断信息[4]，保证数控铣床定位误差诊断工作的正常运行。通过C 语言编码中的deviceld 指令减少数控铣床定位误差诊断中的冗余值，传输数控铣床定位误差实时动态诊断数据，提高诊断效率。利用NB-IOT 技术将数控铣床定位误差诊断功能连接后台，显示数控铣床定位误差信息。通过计算每台数控铣床的映射值，可以得到机床定位误差在0～1.0 之间的诊断结果[5]。设数控铣床定位误差诊断结果为Q：

式中 E——电流极值

φ——诊断影响因素个数

K——离散型数控铣床定位误差诊断信号的有效值

A——电流的流经强度

α——数据在终端的显示映射值

通过对数控铣床定位误差诊断数据的实时传输，实现对终端数据的传输和数据信息的显示，完成对数控铣床定位误差的诊断。

2 数控铣床定位误差维修

2.1 添加振动信号Gaussian 白噪声

针对数控铣床定位误差问题，通过改进数控铣床定位固有频率，增加振动信号Gaussian 白噪声以抑制振动，实现对数控铣床定位误差的维修。该方法首先利用数控铣床的信息输入功能，根据振动信号频率由低到高的顺序，得到定位误差诊断信号自适应函数；将原数控铣床的定位误差诊断信号加入Gaussian白噪声yi（i=1，2，……，n），将固有数控铣床定位误差诊断信号自适应函数IMF 设为：

式中 n——Gaussian 白噪声的信噪比

在此基础上，根据自适应函数的噪声水平以及置信区间，根据数控铣床定位误差信号的自适应降噪率γ 进行降噪，则有：

式中 m——数控铣床定位误差值

至此达到消除数控铣床定位误差的目的。

2.2 导轨贴塑

完成振动信号Gaussian 白噪声添加后，在数控铣床定位误差维修过程中，导轨贴塑工作属于其中的关键操作步骤。在制造和维修数控铣床过程中，大多数的工作行为是基于铣床导轨制造过程实施的，采用对导轨贴塑的方式，提高机床整体外部的抗磨性能，以此避免数控铣床在运行中出现爬行问题。贴塑质量会直接影响到数控铣床的导轨稳定运行，因此在导轨贴塑过程中，需要重视以下问题：①在贴塑过程中，应重点关注数控铣床导轨表面的粗糙度，将其控制在一定范围内，以确保贴塑质量；②注意贴塑时的环境温度，当在室温条件下时（≤25.0 ℃），贴塑胶体的粘性呈上升趋势，胶体无法渗透到纹理中，影响贴塑整体的贴合效果；③完成贴塑后，采用均匀施压的方式使附着在数控铣床表层的胶体与导轨自然贴合，确保胶体完全固化后，完成对导轨贴塑的处理。遵循以上注意事项与操作行为，完成导轨贴塑工作，实现对数控铣床定位误差的维修。

3 结束语

从数控铣床定位误差诊断及维修两方面入手，证明了诊断及维修方法在实际数控铣床定位误差消除应用中的适用性，证明此次研究的必要性，以解决传统数控铣床定位中存在的误差缺陷。但未通过实例分析进一步证明本研究在实际应用中的有效性，在未来针对此方面的研究中将加以补足。