矿山机电一体化数控加工的技术改造研究

矿山机电一体化数控加工的技术改造研究

徐威 贾军

山东能源枣庄矿业集团高庄煤业有限公司，山东 济宁 277019

摘要：由于以往的矿山机电一体化数控加工存在加工误差大的缺陷，提出矿山机电一体化数控加工的技术改造研究。提出的具体改造方式为：对数控单元添加振动信号Gaussian白噪声、计算机电一体化数控加工标准尺寸允许误差以及重设机电一体化数控加工坐标系参数，希望通过以上三点改造，提高矿山机电一体化数控加工的精度。

关键词：矿山；机电一体化；数控加工；技术改造

1引言

机电一体化数控加工技术作为现代化工业生产中的主流加工技术，能够通过将液压机械技术与数字信息技术进行深度融合，进而在增加机械使用年限的同时，提高机械的工作效率。机电一体化数控加工技术以其低成本、高效率的特点在矿山工作中被广泛应用，通过提高矿山机械的工作效率，进而确保整个矿山工作能够顺利进行。但在矿山机电一体化数控加工技术的实际应用过程中，由于矿山机电一体化数控加工精度不足的问题，经常会导致很多重复性校准的工作。为提高矿山机电一体化数控加工的精度，必须对矿山机电一体化数控加工技术进行改造。通过提高矿山机电一体化数控加工技术中的稳定性以及精准度，有效解决上述矿山机电一体化数控加工难度大的问题。在我国，针对矿山机电一体化数控加工的技术改造研究并不多见，且普遍存在一定程度上的局限性，与国外先进的矿山机电一体化数控加工技术相比存在较大的落差。本文结合闫梅提出的数控加工过程质量控制的关键环节研究，基于文中提出的数控加工过程质量控制流程进行改造，致力于取得一定的研究成果。进而为矿山工作部门提供更加科学、客观、准确的研究结论，更好的为矿山机电一体化数控加工提供助力。希望通过本文研究，能够提高相关学者对矿山机电一体化数控加工的技术改造方面的关注度，为该领域的进一步研究提供更广阔的发展空间。

2矿山机电一体化数控加工的技术改造

在本文进行的矿山机电一体化数控加工的技术改造中，必须预先明确矿山机电一体化数控加工技术改造的整体方案，在此基础上，对矿山机电一体化数控加工的细节部分展开详细研究。矿山机电一体化数控加工技术改造整体方案图。本文针对矿山机电一体化数控加工中的3点重要内容进行改造。具体研究内容，如下文所述。

2.1数控单元添加振动信号Gaussian白噪声

针对矿山机电一体化数控单元振动问题导致矿山机电一体化数控加工精度低的现象，本文通过对原有机械结构的固有频率进行改造，以添加振动信号Gaussian白噪声的方式抑制振动，数控单元添加振动信号Gaussian白噪声的具体流程为：首先，利用机电一体化的信息输入功能，按照振动信号的频率从低到高进行输入，得到固有模态振动信号自适应在得到固有模态振动信号自适应函数的基础上，根据固有模态振动信号自适应函数的噪声水平以及置信区间，对振动信号进行自适应降噪处理[1]。将固有模态振动信号自适应函数投影到机电一体化数控加工中方差最大的正交主成分上，运用控制及信息处理部分进行振动信号控制及信息处理，使得多维振动信号的互相关达到最小，进而实现振动信号自适应降噪。设固有模态振动信号自适应函数IMF在主成分方向上的投影即为IMF’，则按自适应降噪率大小排序的主成分为p={p1,p2,...,pm}，则p的计算公式，如公式（1）所示。

p=e(xx)^t（1）

在公式（1）中，e指的是协方差矩阵振动信号自适应降噪特征值的对角矩阵；x指的是特征值为主成分的贡献率；t指的是主成分得累计的降噪贡献率。求得自适应降噪率大小排序的主成分函数后，按照自适应降噪率对振动信号自适应降噪。

（2）

在公式（2）中，m指的是机电一体化的对振动信号自适应降噪控制向量。在实际对振动信号进行自适应降噪时，确定累计自适应降噪率大小排序主成分的阈值后，即可确定机电一体化对振动信号自适应降噪控制的向量。在此基础上，通过在数控单元添加振动信号Gaussian白噪声的方式，实现对矿山机电一体化数控加工数控单元的改造。

2.2计算机电一体化数控加工标准尺寸允许误差

针对电气部分改造中，交流伺服驱动单元作为矿山机电一体化数控加工中的关键部分，本文对此的改造方式为使用标准尺寸测量机械零件，获取机械零件轴承基准尺寸，呈现数据到显示屏，调整数据灰度值，将其映射到一个新的范围内，突出轴承边缘中部分特征值，识别自然图像灰度，衡化处理图像中数据，使边缘数据直方图呈现一致方向。由于尺寸测量过程中数据会受到多种外界因素的影响，实际收集数据中敏感元部件受到干扰影响会存在内部噪声，以此引用数据滤波处理方法，对数据实施中值滤波处理，提取滤波处理后机械零件尺寸标准数据集。

（3）

在公式（3）中，测量中多种外界影响因素；指的是获取的数据量。根据上述公式，可得机电一体化数控加工零件尺寸初期获取数据集，搭建测量中数据集合空间表达标准轴距，采用三点均匀测量的方式，分析获取数据与空间标准数据差异性，计算机电一体化数控加工零件边缘标准尺寸允许误差。如公式（4）所示。

（4）

在公式（4）中，f指的是边界到测量胶片距离；s指的是数据表达清晰度；g指的是边界检测长度；l指的是检测边界到检测中心实际距离。结合上述计算公式，明确机电一体化数控加工零件尺寸标准值，考虑到动力距测量具有均匀性，输出允许最大误差值，完成对交流伺服驱动单元精准度方面的改造。

2.3重设机电一体化数控加工坐标系参数

机电一体化数控加工坐标系是在加工原点的基础上建立坐标，利用加工坐标系对机电一体化几何体在数控机床上的加工位置定义，在编程过程中道具的轨迹坐标就是根据机电一体化零件的轮廓在加工坐标系的坐标明确的。利用UnigraphicsNX软件的坐标设定功能，设置三个坐标轴，分别为x轴、y轴和z轴，三个坐标轴的方向规定着数控机床导轨的方向，在实际加工过程中应当保证毛坯在机床上的位置方便加工、对刀等操作。在UnigraphicsNX软件中，重设机电一体化数控加工坐标系参数，其具体流程为：首先，设定加工坐标系，在加工环境窗口中点击操作导航装置，选择其中的几何视图按钮并勾选MCS选项。设定机电一体化数控的加工坐标系及工作坐标系保持一种，即机电一体化零件的地面为x轴和y轴的平面，刀轴的矢量方向为z轴。在UnigraphicsNX软件中创建一个加工操作首先要为该操作制定四个父节点组，包括：程序父节点组、刀具父节点组、加工几何体父节点组以及加工方法父节点组[3]。程序父节点组主要用于管理各个加工操作，同时排列各个加工操作在程序中的顺序。刀具父节点组在创建和选择合适的刀具时，应当考虑零件的加工类型、加工表面形状以及加工部分的尺寸大小等因素。加工几何体父节点组用于指定加工的零件的毛培几何体、部件几何体等，并指定加工零件的加工方位。通过重设机电一体化数控加工坐标系参数，加工几何体父节点在机电一体化数控加工过程中可以保证加工精度和加工质量。

结语

通过矿山机电一体化数控加工的技术改造研究可以看出，矿山机电一体化数控加工的技术是在不断地研究过程中逐步优化，走向成熟的。因此，本文对矿山机电一体化数控加工的技术进行改造设计是十分必要的，并且具有现实意义，能够为矿山机电一体化数控加工提供理论支持。有理由相信，本文改造后的矿山机电一体化数控加工技术可以在现实中广泛投入使用，代替原有的矿山机电一体化数控加工技术，为矿山机电一体化数控加工提供全新的思路，加速推进我国矿山机电一体化数控加工的快速发展。

结束语

[1]闫梅.数控加工过程质量控制的关键环节研究[J].山东工业技术,2019,01(006):072-073.

[2]董婷婷.浅谈数控加工在机械加工技术中的具体应用[J].湖北农机化,2019,01(002):056-057.

[3]李亚钧.提升机械零件数控加工精度的策略分析[J].湖北农机化,2019,01(008):044-045.