非CAD/CAM软件在数控编程中的应用

1 引言

　　随着计算机技术的迅猛发展，现代机械加工领域越来越倚重与计算机技术密不可分的数控加工技术，而数控加工程序的编制工作也由过去的手工编程、平面工程制图软件(如AutoCAD)辅助计算采集节点数据进行人工编程，直到现在借助CAD/CAM(如UG、PROE、CATIA等)软件绘制平面草图再进行实体建模，通过这些软件的CAM功能对实体模型的加工单元进行后处理自动生成加工程序。这些采用计算机CAD/CAM软件或数控操作系统的自动编程方式，代替程序编制人员完成繁琐的数值计算，可以提高编程效率几十倍乃至上百倍，同时也解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。但这些编程方式并非对所有的加工模式都是最佳的，还需要为设计草图、建模、选择加工参数和刀具等进行许多耗时的准备工作，影响编程工作的效率。所以，我们在特定的加工模式下可以另辟蹊径，借助一些非CAD/CAM软件具有的函数计算和数据处理的功能，省略传统CAD/CAM软件辅助编程中耗时的准备工作，可大大提高编程的效率。我们在这方面有过许多尝试，比较典型的是笔者在文献中提到的——借助数控机床的数控操作系统参数化的柔性编程方式，可避免上述繁琐、耗时的准备工作。另外，笔者在文献中借助Microsoft QuickBasie软件对汽轮机转子轮槽加工程序进行模块化设计有同样的功效。同样，利用Microsoft Office Excel高效编制圆周阵列孔数控程序也比较典型。本文仅以利用Microsoft OfficeExcel高效编制圆周阵列孔数控程序为例进行介绍。

2 基于Microsoft Office Excel的圆周阵列孔编程模版设计

　　在汽轮机部件中存在着圆周阵列孔加工的工序(如UG视图转子中间轴与垫片的对轮孔加工)，这些孔数从十几个到几十个不等，某些情况下该数控程序的编制存在一定问题。一种方法是利用机床自带的循环，如：SINUMERIK(840D)中的循环HOLES2(CPA-阵列圆圆心横坐标，CPO-阵列圆圆心纵坐标，RAD-阵列孔节圆半径，STA-初始角，INDA-增量角，NUM-孔数)进行编程。但机床循环编制的程序只能连续加工，而我们实际加工过程中很多时候只能单个加工，如：孔的反刮面、铰孔或跳跃式加工。这种情况只能列出每一个孔的坐标编程，以便单独调用或跳跃。以往这种编程过程是通过AutoCAD作图，根据起始角旋转、取点、逐个点采集坐标，最后在文本上编辑格式，进行编程，过程很繁琐。或借助CAD/CAM(如：UG、PROE、CATIA等)软件绘制平面草图再进行实体建模，通过这些软件的CAM功能对实体模型的加工单元(圆周阵列孔)进行后处理自动生成加工程序。

　　经过自主创新，通过利用Excel的强大计算功能，做出一个只要输入整周孔数、节圆半径、起始角(模版中蓝色单元格)可自动生成编程所需孔位置X、Y坐标(模版中红色列)的模版，方便省时。设计过程如下：已知条件：A列为加工的孔数；B列为整周的孔数；C列为节圆半径；D列为起始角度。

　　计算过程：设立辅助列：
　　P列中：令P3=B3；P4=P3；P5=P4；......
　　Q列中：令Q3=C3；Q4=Q3；Q5=Q4；......
　　R列中：令R3=D3；R4=R3；R5=R4；......
　　S列中：令S3；S4；S5；......=360
　　设立计算列：Z列为孔位夹角，求解：
　　Z3=((A3-1)*S3/P3+R3)*A3/A3；
　　Z4=((A4-1)*S4/P4+R4)*A4/A4；
　　Z5=((A5-1)*S5/P5+R5)*A5/A5；......
　　因为Excel只能对弧度进行计算，所以需将z列角度转换成弧度：
　　O列：03=Z3"州180；04=Z4木州180；05=Z5木州180；
　　得出结果：
　　①X坐标值：F3=Q3*COS(03)；F4=Q4*COS(04)；F5=QS*COS(05)；......

　　②Y坐标值：H3=Q3*SIN(03)；H4=Q4*sIN(04)；H5=Q5*SIN(05)；......

　　最后将Excel模版中红色列COPY到Word，通过菜单栏：表格→转换→表格转换文本，并编辑为程序数据，任务完成。利用大家常用的Microsoft office软件，开创性地解决了手工编程数据计算复杂或借助CAD/CAM软件编程需作图、建模、后处理非常耗时的问题，为传统的常规编程工作提供了高效的新方法、新思路。

3 结语

　　对于我们编程工作人员来说，编程方式多种多样，需针对不同要素的加工单元因地制宜、拓宽思路，采用最适合的编程方式，以使数控加工程序高效准确。