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經（jīng）濟型數（shù）控車床功能擴展與 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作（zuò）者：管允劼（jié）王（wáng）俊峰李（lǐ）凱

摘要: 經（jīng）濟型數控車床在機加行業中因（yīn）其良好的經濟性得到了廣泛應用，但（dàn）因經濟型數控車床隻有 X、Z軸（zhóu），往往（wǎng）隻能加工繞軸旋轉的回轉體（tǐ）工件。經濟型（xíng）數控車床擁有脈衝編碼器，用於螺紋加工時記（jì）憶位置，避免螺紋亂扣。通過對機床進行深入的研究後，發現（xiàn）可以利用脈衝編碼（mǎ）器（qì）實現假 C 軸的功能，利用 Excel 實（shí）現（xiàn）了其（qí）宏程序模塊化編程等功能。

關鍵詞: 經濟型數控車床; 宏程序; Excel

現代製造業中，數控設備已（yǐ）經是不可或缺的，地位舉足輕重。進入 21 世紀以來，我國經濟與國際全麵接軌，機械製造業水平提升，加速推進了數控機床的發展，數控機床應用範圍在不斷地（dì）擴（kuò）大，並不（bú）斷發展（zhǎn）以更適應生產加工的需求（qiú）。

通常，規（guī）模較小的機械（xiè）加工廠會考慮到（dào）經濟實用性，所擁有的設備與設備的功能都會比較簡單，在應對特殊工件時，工件的（de）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（yào）強大的邏輯思維，因此，許多複（fù）雜宏程序擁有商業保（bǎo）密性。

1 、螺（luó）旋偏心圓的加工

研究開發經濟型數控（kòng）車的功能之前，許多外（wài）形（xíng）複雜的工（gōng）件需要專業設備才可以加工成型，對於一個中小型企（qǐ）業來講，專業（yè）設備的購買需要大量的資（zī）金。

例如二次包絡蝸杆、曲軸、螺旋偏心圓等。

於是，對經濟型數控車床進行了功能與程序的拓展編製，使其能夠滿足加工要（yào）求，節省設備成本。如圖 1、圖 2 所（suǒ）示的螺旋偏心圓實體工件，工件為偏心 0． 5 mm

的 10 mm 圓，中心點沿 1 mm 變螺距（jù）螺紋掃掠生成。

因螺（luó）距較小，螺距變（biàn）化，加工（gōng）時銑刀幹涉等原因導致多（duō）軸數控機床也難加工，因（yīn）此采取徑向（xiàng）車（chē）削策略。徑向車削策略宏程序的編製思路（lù）如下（xià）:如圖 3，虛線圓（yuán）為不偏心情況下（xià）

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

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所在的直（zhí）角三角形的（de）兩條直角邊長，然後用已得出的底直角邊加偏心距（jù）長度（dù）與（yǔ）得出側直角邊構成直接三角（jiǎo）形算出編程時半徑值（zhí），據此編製的宏程序如下（xià）所示。

通常宏程序的（de）運用對編程（chéng）者與設備具有較高的要求，許多宏（hóng）程序因為（wéi）思路的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 與宏程序融合編程

2． 1 Excel

生成程序導入與宏程序手工輸入的對（duì）比優（yōu）點: ①利用 Excel 生（shēng）成程（chéng）序導（dǎo）入對機床要求低，可以應用於無（wú）宏程（chéng）序功能的設備; ②運算量小，不必擔心因宏程序所給步距小，計（jì）算速度慢而導致走（zǒu）刀路徑的錯誤; ③對宏程序的保（bǎo）密（mì）性好，不必擔心因程序泄露而造成對邏輯思維的抄襲; ④對（duì）於不會編寫宏程（chéng）序（xù）的操作工人實現參數化，使其可以應用於生產，模塊化（huà）編程，實現“傻瓜式”操作; ⑤生成程序不受宏程序嵌（qiàn）套層數（shù）限製。環境需求: ①需要（yào）計算（suàn）機; ②程序段較長，內（nèi）存占有量較大。

2． 2 利用（yòng） Excel

實現程（chéng）序編製的思路與方法( 以端麵車削多邊形為例)

當製作 Excel 時，首先（xiān）需（xū）要寫出參數化宏程序，需要（yào）參數化的賦值標記出來，這些賦值寫入 Excel 中，當需要運用賦值運算出最終坐標點時，需要加 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。當步距或多邊形邊數（shù）改變時程序段的長短也會改變，巧妙運用表格中的（de） IF 進（jìn）行計算或不寫入。

最後可以（yǐ）通過 Excel 中設置單元格格式中的保護（hù）與審閱菜單下的保護工作（zuò）表的功能進行程序加密，使用者隻能賦值與複製導出所需要的機床加（jiā）工程序，無法進行（háng）母程序（xù）的抄襲與對內容的修（xiū）改。製（zhì）作生成的（de） Excel 文件如圖 4 所示。

3 、結語

本文通（tōng）過對螺旋偏心（xīn）圓程序的編製（zhì）闡述了經（jīng）濟型數控車床利用脈衝編碼器實（shí）現假 C 軸的功能，拓展了編程思路與宏程序嵌套的技巧。通過列舉多邊形切削參數化程序，進一步地驗證了經濟型數控（kòng）車床假（jiǎ） C 軸的可行性。也描述了采用 Excel 作為輔助編程的（de）思路，對簡單（dān）、複雜宏程序都可以進行（háng）參數化並加密（mì），對（duì）機（jī）械加工（gōng）行（háng）業有著深遠意義。

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