淺談手工編程中數值計算的簡化處理

徐 艷

(1.天津職業技術師范大學，中國 天津 300222；2.龍巖技師學院，福建 龍巖 364000)

徐 艷

(1.天津職業技術師范大學，中國 天津 300222；2.龍巖技師學院，福建 龍巖 364000)

眾所周知，數控機床程序編制的方法有兩種：手工編程與自動編程。手工編程仍被廣泛地應用于形狀較簡單的點位加工及平面輪廓加工。而手工編程中有一個既關鍵又繁瑣的環節就是圖形輪廓點的數值計算，即通常要計算出加工輪廓的各基點或節點坐標。傳統的計算方法就是建立數學方程式，解方程組，以求各關鍵點的坐標。這個過程對編程人員來說既耗時又容易出錯。

尤其在一些職教學校里，由于學生普遍存在著動手能力很強、理論知識薄弱的現象，使得教師對于手工編程中數值計算部分的教學非常頭痛。那么有沒有什么好的方法來解決這個問題呢？本文將針對這一問題提出一個便捷的方法。

隨著繪圖軟件應用的普及，在職教學校里基本上都有開設相關的課程，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、準確地求出各點的坐標，用以代替復雜的數學計算。

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所示零件的數控加工程序，則必須求出零件輪廓中各基點(如圖 2 所示的 A、B、C、D、E、F、G、H、I)的坐標值，如果用數學方法處理，則難度比較大，而且很繁瑣。下面介紹如何利用AutoCAD2002獲得各基點的坐標值。

第一步：利用AutoCAD2002作出零件坐標分析圖，如圖2。

圖2 零件坐標分析圖

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

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

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

第三步：點擊下拉菜單“工具(T)”→“查詢(Q)”→“點坐標(I)”→鼠標左鍵拾取A點，則在命令行(COMMAND)處顯示A點在編程(工件)坐標系中的坐標值，即獲得編程所需的數據A(49.481,7.188)。

用同樣的方法可得到其他各點的坐標值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償問題等，也可以先用AutoCAD中的“偏移(OFFSET)”命令對零件輪廓進行適當的偏移，生成所需的刀具刀位點軌跡，再用上述的方法獲得各點的坐標值，提高手工編程的效率和準確性。

另外，AutoCAD的幾何計算器有時在手工編程的數值計算中也十分有用。和普通的計算器一樣，幾何計算器可以完成加、減、乘、除的運算以及三角函數的運算，計算的結果還可直接作為命令的參數使用。和一般計算器不同的是，AutoCAD幾何計算器還可以做幾何運算。它既可直接對各坐標點的坐標值進行運算，也可以使用AutoCAD的“對象捕捉(OSNAP)”模式捕捉屏幕上的坐標點來參與運算，還可以自動計算幾何坐標點等。

對于一些在圖中沒有直接畫出來的點，我們想獲得其坐標值，就可以利用AutoCAD的幾何計算器來進行計算。

在命令行提示“命令：”后面鍵入“CAL”，即可啟動AutoCAD幾何計算器。CAL是一個透明命令，可以在其它的命令下隨時啟動幾何計算器。

例如，我們想獲得已知坐標系內任意線段AB其中B點的XY坐標值，操作過程如下：

命令：Cal↙

＞＞表達式：xyof(End)↙

＞＞選擇圖元用于目標捕捉：(捕捉B點)

即在命令行處顯示出線段AB中B點的XY坐標值。同理，如果想知道A點坐標值，只要在上述命令出現“選擇圖元用于目標捕捉：”時捕捉A點，即可獲得A點的XY坐標值。

綜上所述，在數控編程的教學中，利用繪圖軟件的優勢——變復雜數學處理為直觀的圖形數據處理，使得抽象的如建立數學方程式、解方程組等繁瑣計算還原成其本來面目，完整地表露在學生面前，通俗易懂，既突破了教學難點，又激發了學生的積極性。一方面，學生的編程與操作能力有了非常明顯的進步；另一方面，也使專業教師能夠集中精力以幫助學生解決實際問題，保證了教學質量使教學效果得到顯著提高。

總之，在現代機械制造業中，數控機床的使用越來越廣泛，而目前的自動編程軟件價格又較高，利用AutoCAD等繪圖軟件的圖形數據處理，對于數控編程中的數值計算有一定的實際意義。