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經濟型數控車（chē）床功能擴展與 Excel 的結合

2018-1-3 來源：中國工（gōng）程物理研究（jiū）院機械製造工藝研究所作者：管允劼（jié）王俊峰李凱（kǎi）

摘要: 經濟型（xíng）數控車床在機（jī）加行業中因其良（liáng）好的經濟性得到了廣泛應用，但因（yīn）經濟型數控車床隻有 X、Z軸（zhóu），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器，用於螺紋加（jiā）工時記憶（yì）位置，避免螺紋亂扣。通（tōng）過對機床進行（háng）深入的研究後，發現可以利用脈衝編碼器實現假 C 軸（zhóu）的功能，利用 Excel 實現（xiàn）了其宏程序模塊化編程等功能。

關鍵詞: 經濟型數控車（chē）床; 宏程序; Excel

現代製造業中，數控（kòng）設備已經是不可或缺的，地位舉足輕重。進入 21 世紀以來，我國經濟與國際全麵接軌，機械（xiè）製造業水平提升，加速推進了數控機床的發展（zhǎn），數（shù）控機床應用範圍在（zài）不（bú）斷地擴大，並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（gōng）廠會（huì）考慮到經濟實用性，所擁有的設備與（yǔ）設備（bèi）的功能都會比（bǐ）較簡單，在應對特殊工件時，工件（jiàn）的加工中可能往往（wǎng）會運用到（dào）宏程序。然而，因為宏程序編（biān）製需要強（qiáng）大的邏輯思維，因此，許多複雜宏（hóng）程序擁有商業保密性（xìng）。

1 、螺（luó）旋偏心圓的（de）加工（gōng）

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

例如二次包絡蝸杆、曲軸、螺旋偏心圓等。

於是，對經（jīng）濟（jì）型數控車床進行了功能與程序的拓展編製，使（shǐ）其能夠滿足（zú）加工要求（qiú），節省（shěng）設備成本。如圖 1、圖（tú） 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（chéng）。

因螺距較小，螺距（jù）變化，加工時銑刀幹涉等原因導致多軸數控機床也難（nán）加工，因此（cǐ）采取徑向車削策略。徑向車削策（cè）略（luè）宏程序的編（biān）製思路如下:如圖 3，虛線圓為不偏心情況下

10 mm 的圓，實線圓為偏心（xīn） 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（tōng）過賦值角度的變（biàn）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（chéng）的半（bàn）徑值。

此值，也就是我們所需要的編（biān）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，然後用已得出（chū）的底直角（jiǎo）邊加偏心距長度與得出側直（zhí）角（jiǎo）邊構成（chéng）直接三角形算出編程時半（bàn）徑值，據（jù）此編製（zhì）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（chéng）序因（yīn）為思路的獨（dú）特性具有商業價（jià）值，傳統方式編寫宏程序有諸多弊端，針對其缺（quē）點進行（háng）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）比優點: ①利用 Excel 生成（chéng）程序導入對機床要求低，可以應用於無宏程序功能的設備; ②運算量小，不（bú）必擔心因宏（hóng）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（xù）的保密性好，不必擔心因程序泄露而造成（chéng）對邏輯思維的抄襲（xí）; ④對於不會編寫宏程序的操作（zuò）工人實現參數化，使其可以應用於生產，模塊化編程，實現（xiàn）“傻瓜式”操作; ⑤生成程序不受宏程序（xù）嵌套（tào）層數（shù）限製。環境需求: ①需要（yào）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（xù）編製的思路與（yǔ）方法( 以端麵車削多邊形為例)

當製作 Excel 時，首先需要寫出參數化宏程序，需（xū）要參數化的賦值標（biāo）記出來，這些賦值寫入 Excel 中，當需（xū）要運（yùn）用（yòng）賦值（zhí）運算出最終坐標點時（shí），需要加 MYM 符號來固定行與列。把需要（yào）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（xù）段的（de）長短也會改變，巧妙運用（yòng）表格中的 IF 進行計算（suàn）或不寫入。

最後可以通過 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（néng）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工程序，無法進行母程序的抄襲與對內容的（de）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（xuán）偏心圓程序的編（biān）製闡述了經濟（jì）型數控車床利用脈衝編碼（mǎ）器實現假 C 軸的功能（néng），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（jiǎ） 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、複雜（zá）宏程序都可以進（jìn）行參數化並加密，對機械加工行業有著深遠意（yì）義。

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