基于UG编程的嵌入式数控机床加工精度误差校正方法

基于UG编程的嵌入式数控机床加工精度误差校正方法

高佳辉

烟台富准精密电子有限公司 山东烟台 264006

摘要：为了使数控加工技术发挥到极致，需要对数控编程进行深入研究，保证在数控加工的过程中，工作人员可准确的操作刀具，保证刀具的切割位置。但目前的编程方法会导致机床加工表面的尺寸及深度出现较大误差，为降低误差带来的影响，需要对加工程序进行改正。目前最有效的编程就是UG编程，它的主要功能就是自动生成刀具轨迹并形成刀位点，进而重置数控加工程序，其中UG软件的二次开发功能是UG编程的独有功能，它可实现加工自动化，调高加工精度，根据此软件对机床加工精度误差的校正展开研究。

关键词： UG编程；嵌入式；数控机床；加工精度

引言

数控技术是以计算机技术为基础，对传统机器进行科学的控制，以提高机器的生产效率和质量。它具有高精度、高效率和柔性自动化等优点。在机床上采用CNC技术，可以合理地控制机床的角度和速度，保证设备的高效性和高质性。此外，它从某种意义上保证了机器制造的安全性和有效性。

1.数控机床在工业制造中的重要性

数控机床主要由主体结构、数控系统、传动系统以及相关的防护和电气系统构成。由于信息技术和计算机技术的良好发展，数控机床取得了长足的进步，使得拥有较高加工精度和出色稳定性的数控机床相继诞生。工作人员通过数控机床手动编程可以生成相关程序，实现对零部件的有效加工。相对于一些复杂零部件，需要通过三维建模、UG等制图软件生成程序，即可实现自动化加工，有效节省了加工时间，减轻了工作人员的工作量。在数控机床使用和操作过程中，数控机床整体的加工精度对提升零部件的精度、光洁度产生巨大影响。为了确保数控机床具有良好的使用稳定性，要求机床操作人员和维修人员拥有良好的综合素养，有效维护和保养数控机床。

2.数控机床的组成

数控机床主要是由主机、数控装置，驱动装置、辅助使用装置以及其他附属相关的设备构成的。主机是最为重要的一个部分，它是构成数控机床的核心，它的主要构建包括床身、立轴等部分组成。主机部分是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置是数控机床的核心，硬件部分包括印刷电路板、CRT显示器、纸带阅读机等，相应的软件是用于输入数字化的零件程序，并完成对信息的储存，能够根据数据的不同进行相应的变换。驱动装置这是用来对这些数控机床进行相应的执行命令，它主要是由驱动单元、供给单元主轴电机等，在数控装置的控制之下，这就能够实现相应的工作，最主要的方式，是通过一个系统来实现的，这个系统便就是电业伺服系统。当这个系统在运行的过程之中，它可以完成定位、直线以及空间加工。数控机床的运行离不开辅助装置的供给，它能够保证数控机床稳定运行，能够帮助数控机床进行冷却、润滑以及照明等作用。编程及其它附属设备可以用来完成在机外进行零件的程序编制、储存等工作。

3.加工路线对加工精度的影响及对策

首先，对零部件轮廓加工影响最大的是进、退刀方式。如果刀具在零部件内外轮廓进行连续的下刀和抬刀，会导致零部件加工有接刀痕或者运动误差，所以零部件加工下刀和抬刀最好要脱离零部件表面。如果必须在表面进退刀，则应该选取圆弧切入或者圆弧切出。其次，相对于立式加工中心来说，为了提高零部件加工表面质量，应当采取顺铣的形式处理零部件表面，提高刀具的耐久度。此外，以下3种情况应该采取逆铣。一是工件的表面有硬化层，应该采取逆铣。二是加工非金属材料尤其是塑料和尼龙材料时，应当选择逆铣。三是刀具如果存在较大的长径比，应该采取逆铣。长径比较大的铣刀刚性较差，因此针对切血量相对较小的零部件表面切削应当采取逆铣加工。顺铣加工虽然可以产生较大的切削量，但是加工过程中存在振动。逆铣虽然切削量较小，但是通过提高转速能够减少刀具变形，从而提高加工质量。最后，针对位置精度相对不高的孔隙加工，应当遵循加工路线最短原则。如果相对钻孔加工拥有较高的精度要求，刀具的路线选择应该尽量避免机床各轴反向间隙的影响。此种情况容易产生外向的反向间隙误差。通过路线偏移避免了外向加工有反向间隙误差，不会影响零部件钻孔的精度，但是加工路线相对较长。

4.基于UG编程的嵌入式数控机床加工精度误差校正方法

4.1预测数控机床加工误差

为保证数控机床加工精度误差校正的准确性，需要提前预测加工误差。通常情况下机床加工误差是因为温度和几何变形导致的。目前较为准确的预测误差方法就是数学建模，根据模型可为校正误差奠定基础。如今最准确且快速预测误差的办法就是利用最小二乘法构建多元线性回归模型。最小二乘法也是一种数据的预测方法，曲线拟合最小二乘法也是函数逼近算法，它就是随机选取机床数据，进而预测出其函数表达式，根据表达式画出机床样图。

4.2自动编程的广泛应用

在传统的机床生产和加工中，程序员必须按照产品的设计流程，通过人工编程来完成程序，这样的工作效率和精度都不高，而且对某些复杂的零件，如曲面、螺旋面等，人工编程是很困难的。在这个时候，自动化程序弥补了人工程序的缺陷，制造设计不再受人为误差和人工误差的干扰，生产和加工企业的发展也会受到很大的限制，同样的问题也会发生。针对这一状况，采用CNC技术可以很好地解决这个问题。采用电脑程序设计取代人工操作，既能减少零件的制造周期，又能进一步提高产品的加工精度，确保各类资源的充分利用。通过对工艺路线的优化，可以有效地减少产品的制造、加工费用。

4.3螺距误差及补偿

对于一些经济型数控机床，它的传动系统多数是半闭环传动系统，整体精度取决于丝杠精度。尽管近些年来我国经济型机床多数通过使用高精度滚珠丝杠实现了精度和刚性的提升，但是丝杠在使用过程中存在磨损情况，会产生螺距误差。为了减小螺距误差，提高加工精度，需要进行螺距误差补偿。螺距误差补偿通过激光干涉仪的高精度位置测量，与机床实际运动位置测量结果相比较。在轴运动全程上测定某一些实际坐标，并记录各测量点的误差，之后输入数控系统相关参数，可以使机床在运动到某一节点时结合误差值自动进行补偿。

4.4提高自动化水平

首先，代码的编程需要根据产品应用的标准、步骤以及流程来进行，这样就能够让数控设备以代码的基础开始进行有效的运行，契合所要加工的产品，能够最大程度的提高制作的精准化。比如，在计算机上编排和主轴道具上选择相应的代码，然后以代码为基础向数控设备发出相应的指令，控制机床来进行工作。如此一来机床便就能够根据这些代码来进行自动化的零部件生产。其次，对于相关的技术人员以及计算机人员需要根据产品的生产模式来进行相应的数据调配，让每一个工作人员都能够在相应的岗位之上发挥其作用，统一协调。最后，需要不断提高工厂内部专业人员的技能水平和素养，能够熟练掌握工厂之内的各项数控设备以及编程体系，能够进一步提高施工技术的自动化水平。

结束语

我国的各种工业正在飞速发展，必须保证工业精度。目前的工业都是流水线工作，无法利用人工进行误差校正，为解决目前方法所存在的问题，提出基于UG编程的嵌入式数控机床加工精度误差校正方法，该方法首先构建机床误差预测模型，其次通过构建机床曲面对误差进行校正，最终实现数控机床误差校正，解决误差测量效果差、误差测量精度低和机床误差校正效果差的问题，使得工业发展更进一步。

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