基于C語言編制長圓孔切割程序軟件的設計

畢寶鵬，朱磊，張博

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基于C語言編制長圓孔切割程序軟件的設計

畢寶鵬，朱磊，張博

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

隨著大部分車架縱梁應用了長圓孔，而編制長圓孔切割數控程序需要經過：繪制CAD圖紙，導入FastCam編制長圓孔切割程序的過程。文章提出基于C語言自動生成切割長圓孔程序軟件的設計方法，通過輸入長圓孔程序的切割基準點和長圓孔位置，軟件可自動生成切割數控程序。通過軟件生成的切割程序不但增加了切割補償量，而且增加了注釋行方便加工人正確識別使用切割程序。

數控編程；C語言；長圓孔；切割程序

前言

重卡車架縱梁截面為U形，在腹面和兩個翼面上分別不同直徑的圓孔，這些圓孔都是利用數控沖孔機沖裁加工而成。目前車架廠五臺數控沖孔機加工孔徑全部為全控，孔徑規格十余種，直徑范圍Φ9mm-Φ60mm。車架上還有些規格的孔無法用數控沖孔機直接沖裁，比如Φ80mm、Φ95mm、120mm×60mm異形孔（也稱長圓孔）等，目前采用的加工方式數控切割。

近兩年根據用戶要求和產品升級，部分縱梁管束孔由圓孔變更為長圓孔，并且此種長圓孔工藝將逐步推廣至大部分縱梁。為了滿足持續增加的長圓孔切割需求，提升車架廠長圓孔切割產能，車架廠在縱梁一車間數控點焊機下料工位導入簡易切割線，使其具備切割長圓孔功能。

切割長圓孔具體流程如圖1所示：根據縱梁鉆孔圖確定長圓孔位置，選定切割基準點，繪制AutoCAD圖紙，然后將繪制的CAD圖紙讀入數控切割程序編制軟件FastCam中，進行完前處理后，確定切割軌跡，最后在FastPOLT中確認校對切割軌跡，輸出.txt格式數控切割程序。

1 基于C語言切割自動生成長遠孔程序軟件的設計

在Fastcam加工環境下編制切割程序，輸出為.txt文件。通過對fastcam輸出的切割程序進行充分分析，可以利用C語言的開發快速生成切割長圓孔程序的軟件。為了更好的進行介紹，首先準備一個切割基準點為（50,45）位置為（805,115）的長圓孔，如圖2所示。

圖1 傳統長圓孔切割程序編制流程

圖2 長圓孔位置示意圖

1.1 長圓孔切割程序的簡單分析

下面是fastcam輸出的長圓孔切割程序（格式為.txt）：

…….

1.G92 X0.Y0.

2.G21

3.G91

4.G00X89.75Y-720.

5.M07

6.G02X10.Y-10.I0.J-10.

7.G01Y-60.

8.G02X-59.5I-29.75J0.

9.G01Y60.

10.G02X59.5I29.75J0.

11.G02X-10.Y-10.I-10.J0.

12.M08

13.G00X-89.75Y740.

14.M02

……..

第1行G92代表工件零點設定，后面跟的是點的坐標，一般繪制切割程序圖紙時將選定的基準點移動CAD圖紙坐標原點。第2行G21代表公制輸入。第3行G91代表程序中所有的坐標點為增量值。第4行G00代表快速定位，后面跟的X--，Y—代表相對前一個坐標（0,0）增量值。第5行M07代表打開切割機等離子。第6行G02代表順時針圓弧插補，后面跟的X--，Y--，I--，J--其中X--，Y--表示圓弧終點位置，I—表示圓心相對圓弧起點在X軸上的增量值，J—表示圓心相對圓弧起點在Y軸上的增量值，因此G02X10.Y-10.I0.J-10表示順時針進行直徑為10mm的四分之一圓弧插補。第7行G01代表直線插補，后面代表沿著坐標增量值。第8行G02X-59.5I-29.75J0表示順時針進行直徑為59.5mm的二分之一圓弧插補。第9行代表長度為60mm的直線插補。第10行G02X59.5I29.75J0. 表示順時針進行直徑為59.5mm的二分之一圓弧插補。第11行G02X-10.Y-10.I-10.J0. 表示順時針進行直徑為10mm的四分之一圓弧插補。第12行M08代表關閉切割機等離子。第13行代表快點移動到坐標原點。第14行M02代表關閉所有代碼，并回到初始位置，程序結束。如下圖所示為程序運行軌跡。

圖3 長圓孔切割軌跡圖

1.2 自動生成切割長圓孔程序軟件的設計

C語言是一門面向過程的計算機編程語言，是一目前世界上流行、使用最廣泛的高級程序設計語言，廣泛用于系統軟件與應用軟件的開發。C語言對操作系統和系統使用程序以及需要對硬件進行操作的場合，用C語言明顯優于其它高級語言，許多大型應用軟件都是用C語言編寫的。在生成切割長圓孔程序軟件的設計中，利用C語言豐富的字符處理函數、數值運算函數及文件操作等能快速、容易地實現長圓孔切割程序的中各個點的相對坐標計算及數控加工代碼文件的輸出。

上節文中分析了長圓孔程序中切割機識別代碼的文件格式。通過大量分析縱梁鉆孔圖，發現長圓孔大小一致，因此，切割時切割軌跡是一致的，只需提供切割基準點坐標和長圓孔相對位置，通過數學計算，就可以計算出程序中所需的起弧和收弧位置的坐標。

由于在切割過程中火焰或者電弧有一定的寬度，造成切割材料有損耗。為保證零件尺寸，考慮到損耗，所以必須加切割補償。補償量可以在切割機控制器上加，也可以在程序中直接增加補償。因為長圓孔圖紙尺寸簡單，所以在編制切割長圓孔程序中設置了切割補償，也就是說要改變程序中零件的尺寸。根據現場加工精度及工藝尺寸要求，在程序中設定的切割補償量為0.25mm。

在FastCam中模塊FastPOLT可以顯示切割路徑，看到相應的切割模擬演示。而在自動生成切割長圓孔程序軟件中，只需保證基準點和長圓孔相對位置準確，就可以保證長圓孔切割程序的準確率。因此，在生成長圓孔切割程序時，在首行增加了注釋語句，格式：（A B-C D）其中AB為縱梁鉆孔圖中選定切割基準孔的坐標，CD為長圓孔的坐標（坐標基準點為縱梁前段與下翼面相交的點，如圖1所示）。

自動生成切割長圓孔程序軟件的實現主要具體步驟如下：

步驟1：調用C語言printf（）語句通過提示“請輸入基準點（A，B）”，“請輸入長圓孔位置（C，D）”分別輸入程序基準點的坐標及長圓孔位置坐標。

步驟2：調用C語言printf（）語句和strcat（）語句，在指定文件目錄下創建與輸入程序號同名的數控代碼文件，后綴為.txt。

步驟3：通過C語言數值運算函數計算出長圓孔起弧和收弧位置坐標。

步驟4：調用文件管理函數fopen（）打開前述步驟創建的.txt數控代碼文件。

步驟5：調用fprintf（）函數往上述創建的數控代碼文件寫入程序注釋行：（A B-C D）。

步驟6：調用fprintf（）函數依次寫入長圓孔切割程序數控代碼，并帶入相關點坐標值。

步驟7：調用fclose（）函數和return（）關閉文件，結束。

2 自動生成切割長圓孔程序軟件的驗證

下圖分別是使用自動生成切割長圓孔軟件編制長圓孔程序的流程圖和軟件的運行界面，從流程圖和運行的界面來看，人機交互效果比較好，方便工藝人員校對長圓孔切割程序，不僅提高了長圓孔切割程序的編制效率，減少編制流程，更大大提高程序的準確率。

下表是使用傳統編制長圓孔切割程序和自動生成切割長圓孔程序軟件對于編制同一長圓孔程序的時間對比，由表1可以看出基于C語言自動生成切割長圓孔程序軟件編制長圓孔程序的高效性。

圖4(a) 使用自動生成長圓孔切割程序軟件編制切割程序流程

圖4(b) 自動生成長圓孔切割程序軟件使用界面

表1 兩種不同編制程序方式時間對比

3 結論

本文基于C語言設計的自動生成長圓孔切割程序軟件，在不需要繪制AutoCAD圖紙的情況下，通過輸入長圓孔相關參數就可實現快速生成長圓孔切割數控程序，同時還在切割程序中增加切割補償量、切割參數注釋等輔助功能來完善整個軟件。從實際使用情況來看，該軟件運行穩定，不僅提高了長圓孔切割程序的編制效率，減少編制流程，更大大提高程序的準確率。

[1] 譚浩強. C程序設計[M].北京:清華大學出版社,1991.

Design of long circular hole cutting program software based on C language

Bi Baopeng, Zhu Lei, Zhang Bo

（Shaanxi Heavy-duty Automobile Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200）

With the application of long circular holes in most of the longitudinal girders of frame, the NC program for cutting long circular holes needs to go through the process of drawing CAD drawings, importing FastCam and programming long circular holes. This paper presents a design method of program software for cutting long circular holes based on C language. By inputting the cutting datum point and the position of long circular holes in the program, the software can automatically generate the cutting NC program. The cutting program generated by the software not only increases the cutting compensation, but also increases the annotation line to facilitate the correct recognition and use of the cutting program.

NC programming; C language; Long circular hole; Cutting program

U462.2

A

1671-7988(2018)20-135-03

U462.2

A

1671-7988(2018)20-135-03

畢寶鵬（1989-），男，碩士，就職于陜西重型汽車有限公司，從事車架工藝技術。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.050