淺談手工編程中數(shù)值計(jì)算的簡化處理

徐 艷

(1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，中國 天津 300222；2.龍巖技師學(xué)院，福建 龍巖 364000)

徐 艷

(1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，中國 天津 300222；2.龍巖技師學(xué)院，福建 龍巖 364000)

眾所周知，數(shù)控機(jī)床程序編制的方法有兩種：手工編程與自動(dòng)編程。手工編程仍被廣泛地應(yīng)用于形狀較簡單的點(diǎn)位加工及平面輪廓加工。而手工編程中有一個(gè)既關(guān)鍵又繁瑣的環(huán)節(jié)就是圖形輪廓點(diǎn)的數(shù)值計(jì)算，即通常要計(jì)算出加工輪廓的各基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。傳統(tǒng)的計(jì)算方法就是建立數(shù)學(xué)方程式，解方程組，以求各關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)。這個(gè)過程對編程人員來說既耗時(shí)又容易出錯(cuò)。

尤其在一些職教學(xué)校里，由于學(xué)生普遍存在著動(dòng)手能力很強(qiáng)、理論知識(shí)薄弱的現(xiàn)象，使得教師對于手工編程中數(shù)值計(jì)算部分的教學(xué)非常頭痛。那么有沒有什么好的方法來解決這個(gè)問題呢？本文將針對這一問題提出一個(gè)便捷的方法。

隨著繪圖軟件應(yīng)用的普及，在職教學(xué)校里基本上都有開設(shè)相關(guān)的課程，那么在手工編程過程中，我們就可以利用繪圖軟件的一些命令，快速、準(zhǔn)確地求出各點(diǎn)的坐標(biāo)，用以代替復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算。

下面就以AutoCAD2002為例介紹具體的操作方法。

圖1 零件圖

例如要編寫如圖1所示零件的數(shù)控加工程序，則必須求出零件輪廓中各基點(diǎn)(如圖 2 所示的 A、B、C、D、E、F、G、H、I)的坐標(biāo)值，如果用數(shù)學(xué)方法處理，則難度比較大，而且很繁瑣。下面介紹如何利用AutoCAD2002獲得各基點(diǎn)的坐標(biāo)值。

第一步：利用AutoCAD2002作出零件坐標(biāo)分析圖，如圖2。

圖2 零件坐標(biāo)分析圖

第二步：將AutoCAD的用戶坐標(biāo)系(UCS)原點(diǎn)(ORIGIN)移至零件的編程(工件)原點(diǎn)O處。操作方法如下：

點(diǎn)擊下拉菜單“工具(T)”→“移動(dòng)UCS(V)”→鼠標(biāo)左鍵拾取編程(工件)原點(diǎn)O；

或者，點(diǎn)擊下拉菜單“工具(T)”→ “新建 UCS(W)”→ “對象(O)”→鼠標(biāo)左鍵拾取編程(工件)原點(diǎn)O。

第三步：點(diǎn)擊下拉菜單“工具(T)”→“查詢(Q)”→“點(diǎn)坐標(biāo)(I)”→鼠標(biāo)左鍵拾取A點(diǎn)，則在命令行(COMMAND)處顯示A點(diǎn)在編程(工件)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，即獲得編程所需的數(shù)據(jù)A(49.481,7.188)。

用同樣的方法可得到其他各點(diǎn)的坐標(biāo)值B(32.780,12.999)、C(27.648,21.889)、D(30.965,39.258)、E(18.515,46.445)、F(5.133,34.888)、G(24.233,4.330)、H(15.867,18.822)、I(8.367,23.152)。

同理，對于分層切削以及處理刀具半徑的補(bǔ)償問題等，也可以先用AutoCAD中的“偏移(OFFSET)”命令對零件輪廓進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠?，生成所需的刀具刀位點(diǎn)軌跡，再用上述的方法獲得各點(diǎn)的坐標(biāo)值，提高手工編程的效率和準(zhǔn)確性。

另外，AutoCAD的幾何計(jì)算器有時(shí)在手工編程的數(shù)值計(jì)算中也十分有用。和普通的計(jì)算器一樣，幾何計(jì)算器可以完成加、減、乘、除的運(yùn)算以及三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算的結(jié)果還可直接作為命令的參數(shù)使用。和一般計(jì)算器不同的是，AutoCAD幾何計(jì)算器還可以做幾何運(yùn)算。它既可直接對各坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值進(jìn)行運(yùn)算，也可以使用AutoCAD的“對象捕捉(OSNAP)”模式捕捉屏幕上的坐標(biāo)點(diǎn)來參與運(yùn)算，還可以自動(dòng)計(jì)算幾何坐標(biāo)點(diǎn)等。

對于一些在圖中沒有直接畫出來的點(diǎn)，我們想獲得其坐標(biāo)值，就可以利用AutoCAD的幾何計(jì)算器來進(jìn)行計(jì)算。

在命令行提示“命令：”后面鍵入“CAL”，即可啟動(dòng)AutoCAD幾何計(jì)算器。CAL是一個(gè)透明命令，可以在其它的命令下隨時(shí)啟動(dòng)幾何計(jì)算器。

例如，我們想獲得已知坐標(biāo)系內(nèi)任意線段AB其中B點(diǎn)的XY坐標(biāo)值，操作過程如下：

命令：Cal↙

＞＞表達(dá)式：xyof(End)↙

＞＞選擇圖元用于目標(biāo)捕捉：(捕捉B點(diǎn))

即在命令行處顯示出線段AB中B點(diǎn)的XY坐標(biāo)值。同理，如果想知道A點(diǎn)坐標(biāo)值，只要在上述命令出現(xiàn)“選擇圖元用于目標(biāo)捕捉：”時(shí)捕捉A點(diǎn)，即可獲得A點(diǎn)的XY坐標(biāo)值。

綜上所述，在數(shù)控編程的教學(xué)中，利用繪圖軟件的優(yōu)勢——變復(fù)雜數(shù)學(xué)處理為直觀的圖形數(shù)據(jù)處理，使得抽象的如建立數(shù)學(xué)方程式、解方程組等繁瑣計(jì)算還原成其本來面目，完整地表露在學(xué)生面前，通俗易懂，既突破了教學(xué)難點(diǎn)，又激發(fā)了學(xué)生的積極性。一方面，學(xué)生的編程與操作能力有了非常明顯的進(jìn)步；另一方面，也使專業(yè)教師能夠集中精力以幫助學(xué)生解決實(shí)際問題，保證了教學(xué)質(zhì)量使教學(xué)效果得到顯著提高。

總之，在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的使用越來越廣泛，而目前的自動(dòng)編程軟件價(jià)格又較高，利用AutoCAD等繪圖軟件的圖形數(shù)據(jù)處理，對于數(shù)控編程中的數(shù)值計(jì)算有一定的實(shí)際意義。