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經濟型數控車床（chuáng）功能擴展與 Excel 的結合

2018-1-3 來源：中國工程物理研究院機械製造工藝研究所（suǒ）作者：管允劼王俊峰李凱（kǎi）

摘要: 經濟型數控車床在機加行業中因其良好的經（jīng）濟性得到（dào）了廣泛應用（yòng），但因（yīn）經濟型數控車床隻有 X、Z軸，往往隻能加工繞軸旋轉的回轉體工件。經濟型數控車床擁有脈衝編碼（mǎ）器，用（yòng）於螺紋加工時記憶位置，避免螺（luó）紋亂扣。通過對機床進行深（shēn）入的研究後，發現可（kě）以利用脈衝編碼（mǎ）器實（shí）現假 C 軸的功能，利用 Excel 實現了其宏程（chéng）序模塊化編程（chéng）等功能（néng）。

關鍵（jiàn）詞: 經濟型數控車（chē）床; 宏程序; Excel

現代（dài）製造業中，數控（kòng）設備（bèi）已經是不可或（huò）缺的（de），地位舉足輕重。進入 21 世紀以來，我國經濟與國際（jì）全麵接軌（guǐ），機械製造業水平（píng）提升（shēng），加（jiā）速推進了數控機床的發展，數控機床應用範圍在不斷地擴大，並不斷發展以更適應生產加工的（de）需求。

通常，規模較小的機械加工廠會考慮到經濟實用性，所擁有的設備與設備的功能都會（huì）比較簡（jiǎn）單，在應對特殊工件時，工件的加工中可能往往會運用到宏程序。然而，因為宏程序編製需要強大的（de）邏輯思（sī）維，因此，許多複雜宏程序擁有商業（yè）保密性。

1 、螺旋偏心圓的加工

研究（jiū）開發經濟型數控車的（de）功能之前，許多外形複雜的工件需要專（zhuān）業設備才可以加工成型，對於一個中小型（xíng）企業來講，專業設備的購買需要大（dà）量的資金。

例如二次包絡蝸杆、曲軸（zhóu）、螺旋偏心圓等。

於是，對經濟型數控車床（chuáng）進行了功能與程序的（de）拓展編（biān）製，使其（qí）能夠滿（mǎn）足加（jiā）工要求，節省設備（bèi）成本。如圖 1、圖 2 所示的螺旋偏心（xīn）圓實體工件，工件為偏心 0． 5 mm

的（de） 10 mm 圓，中（zhōng）心點沿 1 mm 變螺距螺紋掃掠生成。

因螺距較小，螺距變化，加工時銑刀幹涉等原因導致多軸數控機床也難加工，因此采取徑向車削策（cè）略。徑向車削策略宏程序的編製（zhì）思路如下:如圖 3，虛線圓為不偏心情況（kuàng）下

10 mm 的圓，實線圓為偏心 0． 5 mm 後的圓，根據（jù）不同工件加工要求可知偏心圓半徑、偏心距，通過（guò）賦（fù）值角度的變化來表（biǎo）達出偏心圓每一個賦值角度對應的點相對機床圓心（xīn）所形成的（de）半徑值。

此值，也就是我們所需要的編程 X 值，可以通過勾股定理得出賦值角度（dù）所在（zài）的直角三角形的兩條直角邊長，然（rán）後用已得出的（de）底直角邊加偏心距長度與得出側直（zhí）角邊構成直接三角形算出編程時半徑值，據此編製的宏程序如（rú）下所示。

通常宏程序的（de）運用對編程者與設備具有（yǒu）較高的（de）要（yào）求，許多宏程序因為思路的（de）獨特性具有商業價值，傳統方式編寫宏程序有諸多弊端，針對其缺點進行了改進與應用。

2 、Excel 與宏程序（xù）融合編程

2． 1 Excel

生成程序導入與（yǔ）宏程序手工輸入的對（duì）比優點: ①利用 Excel 生成程序（xù）導入對機床要求低，可以（yǐ）應用於無宏程序功能（néng）的設（shè）備（bèi）; ②運算量小，不（bú）必擔心因宏程序所給步距小，計算速度（dù）慢而（ér）導致走刀路徑的錯誤; ③對宏程序的保密性好，不必擔心因程序泄露（lù）而造成對邏輯（jí）思維的抄襲; ④對於不會編寫宏程序（xù）的操作工人實現參數化，使（shǐ）其可以應用於生產，模塊化編程，實現“傻瓜式”操（cāo）作; ⑤生成程序不受宏程序嵌套層數限製。環境（jìng）需求: ①需要計（jì）算機; ②程序段較長，內存占有量較大。

2． 2 利用 Excel

實現程序編製的思路（lù）與方法( 以端（duān）麵車削多邊形為例)

當製作 Excel 時，首先需要（yào）寫出參數化宏程（chéng）序，需要（yào）參數化的賦（fù）值標記出來，這（zhè）些賦值寫入 Excel 中，當需要運（yùn）用（yòng）賦（fù）值（zhí）運算出最（zuì）終坐標（biāo）點時，需要（yào）加 MYM 符號來固定行與列。把需要賦值的參數寫入後，則開始寫入運算。當步距或（huò）多邊形邊數改變時程序段的長短也會（huì）改變，巧妙運用表格中（zhōng）的 IF 進行計算（suàn）或不寫入。

最後可以通（tōng）過 Excel 中設置單（dān）元格格式中的保護與審閱（yuè）菜單下的（de）保護工作表的功能進行程序加密，使用者隻能賦值與複製導（dǎo）出所需要的機床加工（gōng）程序，無法進行母程序的抄襲與對內（nèi）容的修改。製作生成的 Excel 文件如圖 4 所示。

3 、結語

本文通過對螺旋偏心圓程序的編製闡述了經濟型數控車床利用脈衝編碼器實現假 C 軸的（de）功能，拓展了編程（chéng）思路與宏程序嵌套的技巧。通過列舉多邊形切削參數（shù）化（huà）程序，進一步地驗證了經濟型（xíng）數控車床假 C 軸的可行性。也描述了采用 Excel 作為輔（fǔ）助編程的思路，對簡單（dān）、複雜宏程序都可以進行參數化並加密，對機械加工行業有著深遠意義。

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