經濟型數控車床功能擴展與 Excel 的結合
2018-1-3 來源： 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所 作者：管允劼 王俊峰 李 凱
摘 要: 經濟型數控車床在機加行業中因其良好的經濟性得到了廣泛應用，但因經濟型數控車床只有 X、Z軸，往往只能加工繞軸旋轉的回轉體工件。經濟型數控車床擁有脈沖編碼器，用于螺紋加工時記憶位置，避免螺紋亂扣。通過對機床進行深入的研究后，發現可以利用脈沖編碼器實現假 C 軸的功能，利用 Excel 實現了其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
現代制造業中，數控設備已經是不可或缺的，地位舉足輕重。進入 21 世紀以來，我國經濟與國際全面接軌，機械制造業水平提升，加速推進了數控機床的發展，數控機床應用范圍在不斷地擴大，并不斷發展以更適應生產加工的需求。
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比較簡單，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，因為宏程序編制需要強大的邏輯思維，因此，許多復雜宏程序擁有商業保密性。
1 、螺旋偏心圓的加工
研究開發經濟型數控車的功能之前，許多外形復雜的工件需要專業設備才可以加工成型，對于一個中小型企業來講，專業設備的購買需要大量的資金。
例如二次包絡蝸桿、曲軸、螺旋偏心圓等。
于是，對經濟型數控車床進行了功能與程序的拓展編制，使其能夠滿足加工要求，節省設備成本。如圖 1、圖 2 所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 變螺距螺紋掃掠生成。
因螺距較小，螺距變化，加工時銑刀干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略。徑向車削策略宏程序的編制思路如下:如圖 3，虛線圓為不偏心情況下
10 mm 的圓，實線圓為偏心 0． 5 mm 后的圓，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角三角形的兩條直角邊長，然后用已得出的底直角邊加偏心距長度與得出側直角邊構成直接三角形算出編程時半徑值，據此編制的宏程序如下所示。
通常宏程序的運用對編程者與設備具有較高的要求，許多宏程序因為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比優點: ①利用 Excel 生成程序導入對機床要求低，可以應用于無宏程序功能的設備; ②運算量小，不必擔心因宏程序所給步距小，計算速度慢而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而造成對邏輯思維的抄襲; ④對于不會編寫宏程序的操作工人實現參數化，使其可以應用于生產，模塊化編程，實現“傻瓜式”操作; ⑤生成程序不受宏程序嵌套層數限制。環境需求: ①需要計算機; ②程序段較長，內存占有量較大。
2． 2 利用 Excel
實現程序編制的思路與方法( 以端面車削多邊形為例)
當制作 Excel 時，首先需要寫出參數化宏程序，需要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后，則開始寫入運算。當步距或多邊形邊數改變時程序段的長短也會改變，巧妙運用表格中的 IF 進行計算或不寫入。
最后可以通過 Excel 中設置單元格格式中的保護與審閱菜單下的保護工作表的功能進行程序加密，使用者只能賦值與復制導出所需要的機床加工程序，無法進行母程序的抄襲與對內容的修改。制作生成的 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制闡述了經濟型數控車床利用脈沖編碼器實現假 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車床假 C 軸的可行性。也描述了采用 Excel 作為輔助編程的思路，對簡單、復雜宏程序都可以進行參數化并加密，對機械加工行業有著深遠意義。
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