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经济型数控车床功能扩展与 Excel 的结合
2018-1-3  来源: 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所  作者:管允劼 王俊峰 李 凯



  
      摘 要: 经济型数控车床在机加行业中因其良好的经济性得到了广泛应用,但因经济型数控车床只有 X、Z轴,往往只能加工绕轴旋转的回转体工件。经济型数控车床拥有脉冲编码器,用于螺纹加工时记忆位置,避免螺纹乱扣。通过对机床进行深入的研究后,发现可以利用脉冲编码器实现假 C 轴的功能,利用 Excel 实现了其宏程序模块化编程等功能。
  
      关键词: 经济型数控车床; 宏程序; Excel

  
      现代制造业中,数控设备已经是不可或缺的,地位举足轻重。进入 21 世纪以来,我国经济与国际全面接轨,机械制造业水平提升,加速推进了数控机床的发展,数控机床应用范围在不断地扩大,并不断发展以更适应生产加工的需求。
  
     通常,规模较小的机械加工厂会考虑到经济实用性,所拥有的设备与设备的功能都会比较简单,在应对特殊工件时,工件的加工中可能往往会运用到宏程序。然而,因为宏程序编制需要强大的逻辑思维,因此,许多复杂宏程序拥有商业保密性。
  
      1 、螺旋偏心圆的加工
  
      研究开发经济型数控车的功能之前,许多外形复杂的工件需要专业设备才可以加工成型,对于一个中小型企业来讲,专业设备的购买需要大量的资金。
  
      例如二次包络蜗杆、曲轴、螺旋偏心圆等。
  
      于是,对经济型数控车床进行了功能与程序的拓展编制,使其能够满足加工要求,节省设备成本。如图 1、图 2 所示的螺旋偏心圆实体工件,工件为偏心 0. 5 mm 
的 10 mm 圆,中心点沿 1 mm 变螺距螺纹扫掠生成。
  
     
  
  
     因螺距较小,螺距变化,加工时铣刀干涉等原因导致多轴数控机床也难加工,因此采取径向车削策略。径向车削策略宏程序的编制思路如下:如图 3,虚线圆为不偏心情况下 
10 mm 的圆,实线圆为偏心 0. 5 mm 后的圆,根据不同工件加工要求可知偏心圆半径、偏心距,通过赋值角度的变化来表达出偏心圆每一个赋值角度对应的点相对机床圆心所形成的半径值。
  
  
     此值,也就是我们所需要的编程 X 值,可以通过勾股定理得出赋值角度所在的直角三角形的两条直角边长,然后用已得出的底直角边加偏心距长度与得出侧直角边构成直接三角形算出编程时半径值,据此编制的宏程序如下所示。

  
        
                
 
  
     通常宏程序的运用对编程者与设备具有较高的要求,许多宏程序因为思路的独特性具有商业价值,传统方式编写宏程序有诸多弊端,针对其缺点进行了改进与应用。
  
     2 、Excel 与宏程序融合编程
  
     2. 1 Excel 
  
     生成程序导入与宏程序手工输入的对比优点: ①利用 Excel 生成程序导入对机床要求低,可以应用于无宏程序功能的设备; ②运算量小,不必担心因宏程序所给步距小,计算速度慢而导致走刀路径的错误; ③对宏程序的保密性好,不必担心因程序泄露而造成对逻辑思维的抄袭; ④对于不会编写宏程序的操作工人实现参数化,使其可以应用于生产,模块化编程,实现“傻瓜式”操作; ⑤生成程序不受宏程序嵌套层数限制。环境需求: ①需要计算机; ②程序段较长,内存占有量较大。

    2. 2 利用 Excel 
   
     实现程序编制的思路与方法( 以端面车削多边形为例)

  
     
      
       
 
  
     当制作 Excel 时,首先需要写出参数化宏程序,需要参数化的赋值标记出来,这些赋值写入 Excel 中,当需要运用赋值运算出最终坐标点时,需要加 MYM 符号来固定行与列。把需要赋值的参数写入后,则开始写入运算。当步距或多边形边数改变时程序段的长短也会改变,巧妙运用表格中的 IF 进行计算或不写入。
  
     最后可以通过 Excel 中设置单元格格式中的保护与审阅菜单下的保护工作表的功能进行程序加密,使用者只能赋值与复制导出所需要的机床加工程序,无法进行母程序的抄袭与对内容的修改。制作生成的 Excel 文件如图 4 所示。

  
  
     3 、结语
  
     本文通过对螺旋偏心圆程序的编制阐述了经济型数控车床利用脉冲编码器实现假 C 轴的功能,拓展了编程思路与宏程序嵌套的技巧。通过列举多边形切削参数化程序,进一步地验证了经济型数控车床假 C 轴的可行性。也描述了采用 Excel 作为辅助编程的思路,对简单、复杂宏程序都可以进行参数化并加密,对机械加工行业有着深远意义。
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