0 引言

目前，CNC數(shù)控機(jī)床成為機(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)與支撐，是精密零件與超精密零件加工的主要設(shè)備

。我國機(jī)床工業(yè)經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，逐漸建立了較大的規(guī)模，并形成了日趨完整的體系，在零件加工領(lǐng)域具有較強(qiáng)的競爭力。但與發(fā)達(dá)國家相比，還存在一定的差距，生產(chǎn)精度較高的中高端產(chǎn)品的數(shù)控機(jī)床依靠進(jìn)口。我國數(shù)控機(jī)床零件加工精度平均低于國外一個(gè)等級，且加工精度保持時(shí)間遠(yuǎn)低于國外

。為此，在零件加工精度、零件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及加工精度預(yù)測與控制方面均需要進(jìn)行較為深入的研究。

1 CNC數(shù)控機(jī)床零部件加工精度預(yù)測模型構(gòu)建

1.1 確定機(jī)床加工誤差通用計(jì)算函數(shù)

在零件加工的過程中，機(jī)床的運(yùn)動部件對零件的尺寸具有直接的影響。機(jī)床的刀具會造成零件的實(shí)際精度與設(shè)計(jì)要求的誤差，從而造成零件加工精度上的變化。為此，在本次研究中將首先獲取機(jī)床加工誤差通用計(jì)算函數(shù)，將此作為零件加工預(yù)測的首要條件。

采用Panther對中低度脂肪血標(biāo)本和中低值對照標(biāo)本進(jìn)行聯(lián)檢、HBV-DNA、HCV-RNA及HIV-RNA鑒別檢測，結(jié)果一致。制成的中輕度溶血標(biāo)本進(jìn)行聯(lián)檢、鑒別檢測，與經(jīng)試劑盒檢測的對照陰陽性標(biāo)本檢測結(jié)果一致，從而驗(yàn)證中輕度脂血、溶血對核酸聯(lián)檢及鑒別檢測結(jié)果無影響。

將數(shù)控機(jī)床的機(jī)身作為世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行編號，分別對應(yīng)

-

。將零件與刀具的固定連接坐標(biāo)系分別設(shè)定為

與

。此坐標(biāo)系空間中的任意一點(diǎn)

在坐標(biāo)系

與

中的齊次坐標(biāo)采用

與

表示，則兩者之間的關(guān)聯(lián)性可采用坐標(biāo)變換矩陣表示為：

教師在智慧職教云上安排了課后拓展階段，提出思考問題，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，拓展知識視野，進(jìn)一步提升學(xué)生專業(yè)技能學(xué)習(xí)的廣度和深度。學(xué)生利用課余時(shí)間，通過移動終端和PC終端訪問智慧職教云平臺，學(xué)習(xí)任課教師構(gòu)建的一體化教學(xué)資源。這樣既培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)，提升學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力，又對已學(xué)知識進(jìn)行檢測。

(1)

其中，

(2)

至莽蕩山間，石壁侵天萬丈，入地騰竹縱橫。遙望松蘿，山崖斗(陡)暗，蟲狼離合，百鳥關(guān)關(guān)，思憶帝鄉(xiāng)，乃為歌曰：

(3)

其中，

(4)

對于CNC數(shù)控機(jī)床，假設(shè)其運(yùn)動鏈由

個(gè)運(yùn)動部件以及床身構(gòu)成，則通過

+1個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化過程可得到刀具與坐標(biāo)系的預(yù)設(shè)加工位置計(jì)算式：

(5)

根據(jù)此公式可得到零件與刀具之間的理想位置，任何CNC數(shù)控機(jī)床都無法控制刀具位置誤差，且此部分誤差并不局限在機(jī)床的運(yùn)動方向上，所以在誤差計(jì)算函數(shù)的構(gòu)建過程中必須將零件的平移數(shù)據(jù)導(dǎo)入到此公式中，則有：

整合上述公式，得到零部件加工精度預(yù)測模型計(jì)算式：

(3)零件加工尺寸：20mm*100mm*50mm*30個(gè)

(4)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：分別采用不同的加工參數(shù)對不同組別的零件進(jìn)行加工，同時(shí)測量零件在機(jī)床上的徑向尺寸，將其作為實(shí)測結(jié)果輸出。

1.2 關(guān)鍵誤差參數(shù)辨識

在機(jī)床加工誤差通用計(jì)算函數(shù)的基礎(chǔ)上，對機(jī)床加工過程中關(guān)鍵部件位置的誤差進(jìn)行辨識，為后續(xù)的加工精度預(yù)測模型構(gòu)建提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。經(jīng)以往多次研究結(jié)果證實(shí)，對零件加工精度影響較大的機(jī)床誤差大致可分為3種：機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床連接板平移誤差以及機(jī)床傳動設(shè)備的導(dǎo)軌誤差

。由于此三種分量在過去的研究中多采用獨(dú)立方程表示，但此三種分類量在一定程度上具有關(guān)聯(lián)性，將其作為單一變量進(jìn)行分析，影響精度預(yù)測模型的使用效果。在本次研究中，將此3種分量整合為多種誤差參數(shù)，為后續(xù)的研究提供幫助。

將

軸垂直度誤差設(shè)定為Δ

(

)，直線度誤差設(shè)定為Δ

(

)，平行度誤差設(shè)定為Δ

(

)，加工運(yùn)動距離誤差設(shè)定為

(

)。根據(jù)此原理，得到

軸與

軸的相關(guān)誤差參數(shù)Δ

(

)、Δ

(

)、Δ

4(

)、

(

)以及Δ

(

)、Δ

(

)、Δ

(

)、

。沿機(jī)床加工運(yùn)動方向的線性位移誤差設(shè)定為

、

以及

。根據(jù)加工定位精度與運(yùn)動誤差之間的關(guān)系，得到零件加工定位精度：

(7)

同時(shí)，根據(jù)上述公式得到機(jī)床加工過程中產(chǎn)生垂直面的線性位移誤差：

(8)

將數(shù)控機(jī)床零件加工過程中可采集到的數(shù)據(jù)帶入到公式(7)-公式(12)中，完成零件加工誤差辨識工作，并將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，將其作為加工精度預(yù)測模型的參考條件。

(9)

根據(jù)加工過程中零件的繞轉(zhuǎn)方向，計(jì)算零件加工過程中的傾斜角度誤差：

2015年國家發(fā)改委就《長江中游城市群發(fā)展規(guī)劃》進(jìn)行解讀時(shí)說“要辯證地看待一個(gè)區(qū)域產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化和差異化問題，同質(zhì)化的核心是要避免惡性競爭和內(nèi)部的相互蠶食?！盵7]這說明產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化已是一個(gè)地方政府間不爭的事實(shí)。

(10)

將加工過程中產(chǎn)生的俯仰誤差設(shè)定為

、

、

，其計(jì)算過程可表示為：

(11)

其中，

(

)表示

軸運(yùn)動部件的長度；

(

)表示

軸運(yùn)動部件的長度；

(

)表示

軸運(yùn)動部件的長度。根據(jù)公式(11)，對零件加工過程中產(chǎn)生的偏擺誤差展開計(jì)算：

(12)

對上述公式進(jìn)行整合，得到機(jī)床加工過程中產(chǎn)生水平面的線性位移誤差：

正如前文所述，在啟發(fā)式教學(xué)中，一個(gè)很重要的目的就是改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的課堂地位，讓學(xué)生成為課堂的主體，當(dāng)然，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的課堂主體作用，并不是否認(rèn)教師在課堂中的重要地位，而是要求教師對學(xué)生進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。因此，在教學(xué)時(shí)，教師可以給學(xué)生提出一些比較合理的問題，讓學(xué)生根據(jù)這些問題進(jìn)行自主的思考和探究，這樣一來，就可以給學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供正確的方向，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到保障。

我點(diǎn)點(diǎn)頭，打開了鞋柜一側(cè)的傘柜。結(jié)果我看到了那天丟失的傘，那把爺爺留下的傘。我絕對不可能認(rèn)錯(cuò)那個(gè)燙著一串英文的傘柄——那可是堂哥從英國買回來送給爺爺?shù)亩Y物。方圓十公里恐怕不會有第二把這個(gè)式樣的傘。

1.3 構(gòu)建零部件加工精度預(yù)測模型

基于加工零部件的精密性，在本次研究中選擇多體系統(tǒng)理論分析方法

作為精度預(yù)測模型的基礎(chǔ)，通過齊次陣列確定零件加工點(diǎn)與矢量的姿態(tài)，構(gòu)建廣義坐標(biāo)系，在實(shí)際環(huán)境中構(gòu)建動態(tài)預(yù)測模型。與此同時(shí)，將零件加工誤差辨識結(jié)果作為預(yù)測模型中的重要參數(shù)，根據(jù)此部分?jǐn)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測模型中的運(yùn)算過程。

設(shè)定機(jī)床主軸刀具上的任意一點(diǎn)為R(r

,r

,r

)，其在刀具坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)為R(r

,r

,r

,1)，則其在機(jī)床坐標(biāo)系中的可表示為：

(

,

,

)=

…

(-1)

(

,

,

,1)

(13)

其中，

(-1)

表示機(jī)床連接軸處產(chǎn)生的誤差值；

表示機(jī)床連接軸的序號。根據(jù)此公式，設(shè)定零部件上的加工點(diǎn)為

(

,

,

)，此加工點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)可表示為：

(14)

以上是“趣味四部曲”的全部環(huán)節(jié)。在這個(gè)過程中，絕大多數(shù)的學(xué)生始終能夠感受到快樂、有趣，能夠自覺主動地參與學(xué)習(xí)，教師在這個(gè)時(shí)候往往扮演的是一個(gè)“傾聽者”“評判者”的角色，學(xué)生之間的互動越多，他們的參與度也就越高。當(dāng)然，不是每一道題都需要學(xué)生完整地經(jīng)歷這“四部曲”。由于課堂時(shí)間有限，教師可以根據(jù)實(shí)際需要，在一節(jié)課中有針對性地挑選一兩道有一定難度且具有代表性的題目，讓學(xué)生完整經(jīng)歷“趣味四部曲”，其余的題目，或者選擇讓學(xué)生“閃電看”，或者讓學(xué)生“趣味讀”，又或者讓學(xué)生直接扮演“小先生”，可以視實(shí)際教學(xué)情況而定。

（1）心理詞典通路。經(jīng)過心理詞典的通路實(shí)際上可以有兩條路徑：經(jīng)過語義系統(tǒng)的路徑和不經(jīng)過語義系統(tǒng)的路徑。①經(jīng)過語義系統(tǒng)的路徑：視覺輸入系統(tǒng)→語義系統(tǒng)→語音輸出系統(tǒng)→音素系統(tǒng)。這一路徑的實(shí)質(zhì)是單詞書面文字符號激活學(xué)習(xí)者心理詞典中的語義，繼而由語義激活語音形式。②不經(jīng)過語

(

,

,

)=(

)

…

(-1)

(

,

,

,1)

(15)

整理公式(13)-公式(15)中的計(jì)算內(nèi)容，將其作為最終的零部件加工精度預(yù)測模型輸出。至此，

數(shù)控機(jī)床零部件加工精度預(yù)測模型構(gòu)建完成。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

CNC數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前零件生產(chǎn)中使用較為廣泛的一種設(shè)備，其零件加工量占整體零件加工總量的70%-80%。為驗(yàn)證本次研究中提出的新型零件加工精度預(yù)測模型的應(yīng)用效果，構(gòu)建此實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對其展開分析。

本次實(shí)驗(yàn)利用CNC數(shù)控機(jī)床加工尺寸相同的30個(gè)零部件，按照X.01至X.30的順序?qū)α慵M(jìn)行隨機(jī)編號。每5個(gè)零部件組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組采用不同加工參數(shù)完成加工過程。獲取實(shí)操后的零件尺寸數(shù)據(jù)與預(yù)測模型所得加工尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，從而驗(yàn)證文中提出預(yù)測模型的預(yù)測準(zhǔn)確性。為提升此次實(shí)驗(yàn)的可行性，采用單一因素實(shí)驗(yàn)與多因素綜合實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式完成實(shí)驗(yàn)分析過程。選取基礎(chǔ)預(yù)測模型和人工智能預(yù)測模型與新型預(yù)測模型進(jìn)行對比分析?，F(xiàn)將實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定如下：

(1)加工設(shè)備型號：CNC數(shù)控機(jī)床

(2)加工原料規(guī)格：45鋼材

生活就像是一本百科全書，在日常生活中有許多值得學(xué)習(xí)的地方，幼兒的想象空間并不僅限于遙不可及的事物，身邊觸手可及的任何事物都能夠成為幼兒想象的源泉，教師可以在平時(shí)的教學(xué)過程中恰到好處地引入日常生活，日常生活的引入能夠讓幼兒自然而然地產(chǎn)生親切感，也能夠?yàn)樗麄兲峁└嗟南胂罂臻g。

(5)實(shí)驗(yàn)方法：單因素實(shí)驗(yàn)與多因素綜合實(shí)驗(yàn)

單因素實(shí)驗(yàn)：在其他加工因素不變的情況下，使用預(yù)測模型分別獲取機(jī)床運(yùn)動速度以及原料進(jìn)給量改變條件下對零件加工尺寸變化數(shù)據(jù)，對比其與實(shí)測數(shù)據(jù)的差異，提取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

多因素綜合實(shí)驗(yàn)：綜合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合正交試驗(yàn)理論進(jìn)行模型預(yù)測能力驗(yàn)證與分析。

對上述內(nèi)容進(jìn)行整理，根據(jù)上述內(nèi)容搭建預(yù)測模型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)環(huán)境，作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)過程的載體。

2.2 單因素改變下精度預(yù)測模型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)分析

為保證實(shí)驗(yàn)操作過程具有可控性，將零部件加工過程中的數(shù)據(jù)機(jī)床加工參數(shù)變量設(shè)定如表1所示。

根據(jù)上表中內(nèi)容，完成單因素測試環(huán)節(jié)。在機(jī)床運(yùn)動速度因素實(shí)驗(yàn)時(shí)，將原料進(jìn)給量固定為0.03 mm/r；在原料進(jìn)給量因素實(shí)驗(yàn)時(shí)，將機(jī)床運(yùn)動速度設(shè)定為500 r/min，其他參數(shù)采用表格中設(shè)定內(nèi)容，以此保證實(shí)驗(yàn)變量的單一性。為降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量誤差，將每組零件的加工后的實(shí)驗(yàn)平均值作為其徑向尺寸，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

在長期工作績效研究中相關(guān)學(xué)者總結(jié)出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型，由包含關(guān)系績效和任務(wù)績效在內(nèi)的二維結(jié)構(gòu)模型，還有包含人際促進(jìn)、工作奉獻(xiàn)以及任務(wù)績效等在內(nèi)的三維結(jié)構(gòu)模型。

對上述圖像進(jìn)行分析可以看出，3種預(yù)測模型所得零件加工直徑與實(shí)測零件加工直徑之間存在差異性。新型模型所得結(jié)果與實(shí)測結(jié)果之間的出入較小且走向基本一致，與此同時(shí)，兩者之間的誤差分布符合正態(tài)分布曲線，說明了此模型所得結(jié)果具有可靠性。其他兩種模型所得結(jié)果與實(shí)測結(jié)果相差較大且具有波動性，說明此兩種模型使用效果相對較差。由此實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，新型模型的預(yù)測精度優(yōu)于當(dāng)前預(yù)測模型。

2.3 多因素改變下精度預(yù)測模型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)分析

在實(shí)際的機(jī)床生產(chǎn)加工過程中，發(fā)生單一加工參數(shù)變化的可能性較低，更多的是兩個(gè)或兩個(gè)以上加工參數(shù)發(fā)生變化。為更好地完成零件加工精度預(yù)測工作，根據(jù)正交試驗(yàn)相關(guān)理論對新型模型的綜合預(yù)測能力進(jìn)行分析。

對表2中內(nèi)容進(jìn)行分析可以看出，在新型零件加工精度預(yù)測模型的使用中，機(jī)床運(yùn)動速度對模型使用效果具有較高的影響。因此，在預(yù)測模型的使用過程中應(yīng)主要針對此部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，以此保證預(yù)測結(jié)果的可靠性。與此同時(shí)，根據(jù)此實(shí)驗(yàn)結(jié)果對模型的預(yù)測能力展開分析可以看出，在多因素改變條件下，新型零件預(yù)測結(jié)果變動平方和相對較小，可見此模型在使用中產(chǎn)生的誤差較小，在一定程度上可提升預(yù)測結(jié)果的預(yù)測精度。綜上所述，新型模型的預(yù)測精度相對較高且使用效果優(yōu)于當(dāng)前模型。

3 結(jié)束語

CNC數(shù)控機(jī)床零部件加工精度預(yù)測模型還有待于進(jìn)一步的研究與分析，本次研究中通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)驗(yàn)證了其具有較高的實(shí)用價(jià)值，但由于實(shí)驗(yàn)樣本個(gè)數(shù)較少以及技術(shù)、空間上的限制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的部分規(guī)律被忽略。因此，在后續(xù)的研究中還需擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)樣本，提升實(shí)驗(yàn)完整性，對預(yù)測模型的預(yù)測能力進(jìn)行系統(tǒng)檢驗(yàn)。

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