基于VB開發的智能平臺在圓錐曲線異形螺紋中的應用

徐 兵 翁劍峰 劉二強

(①臺州科技職業學院，浙江 黃巖 318020；②太原科技大學，山西 太原 030024)

螺紋種類繁多，應用越發廣泛[1-3]，然而牙型為圓錐曲線的異形螺紋由于編程加工難，功能未得到充分發揮，在生活中很少見到。該類螺紋一般采用數控車削宏程序編程[4-5]，鐘璞等[6]利用宏程序解決了在橢圓面上車削多頭傳動螺紋的難題；黃松[7]介紹了橢圓曲線螺紋，雙曲線螺紋和余弦曲線螺紋零件的宏程序編制方法。這些方法思路各異，過程繁瑣，沒有統一。為了簡化圓錐曲線牙型螺紋編程，文章以FANUC-Oimate系統為例，在前期研究圓錐曲線極坐標統一方程的基礎上[8]，提出了1個適合這3種圓錐曲線牙型螺紋的極坐標宏程序統一編程模式，并通過Visual Basic開發出1個智能平臺，針對不同的圓錐曲線異形螺紋，在平臺上修改關鍵參數，即可獲得該類螺紋零件的宏程序，同時在VERICUT仿真軟件得到驗證，方便操作，易于加工。

1 數控車削圓錐曲線異形螺紋零件極坐標宏程序統一模式的建立

如圖1所示，在前期的工作上[8]，通過圓錐曲線極坐標方程，將數控車削橢圓、拋物線和雙曲線這3種圓錐曲線異形螺紋零件的宏程序歸納，獲得如下的統一宏程序編程。

O1

G98

T0101

M3S800

G0X100Z100

G0(D+2)#1=θ1

(定義變量#1為極角θ，且最小值為θ1)

N10#2=X0+e*p*COS[#1] /[1+e*SIN[#1]]

(#2為計算二次曲線上M點的x’坐標)

#3=Y0-e*p*SIN[#1]/[1+e*SIN[#1]]

(#3為計算二次曲線上M點的y’坐標，即半徑值)

G0X [2*#3]Z[#2+f]

(快速定位到螺紋第一個切削起點，f為螺紋螺距)

G32Z-(L+0.5)F(f)

(第一刀螺紋切削，L為螺紋總長，)

G0X(D+2)

(D為螺紋外徑)

Z6

(第一刀螺紋切削完畢，退回到循環起點)

#1=#1-1

(極角重新賦值，不斷減少)

IF[#1GEθ2]GOTO10

(條件循環語句，極角變化大于θ2時，回到程序段10)

G0X100Z100

M30

2 基于VB的圓錐曲線異形螺紋零件宏程序智能平臺的開發

如圖1所示,圓錐曲線異形螺紋零件的宏程序模式統一，邏輯性強，但操作困難，而VB是當前應用最廣泛也是可視化的程序開發工具之一[9-10]。因此采用VB開發圓錐曲線異形螺紋零件宏程序智能平臺，可使平臺人機界面友好，可操作性強。

2.1 智能平臺功能設計

本平臺主要實現的功能：(1)接收用戶輸入的圓錐曲線參數；(2)根據關鍵參數e的大小，輸出不同的圓錐(橢圓、雙曲線和拋物線)示意圖；(3)圓錐曲線異形螺紋零件的宏程序NC代碼生成及輸出。

2.2 智能平臺界面設計

為了增強平臺界面的可視化，如圖2所示，平臺界面中加入一個圖形窗口，顯示用AUTOCAD繪制的圓錐曲線示意圖，示意圖中對應的參數在右側文本框里顯示，用戶可根據實際的加工零件需求輸入參數數據，如表1所示。

表1 圓錐曲線異形螺紋參數界面標簽及含義

2.3 變量賦值與運算

在VB的源代碼中，在智能平臺界面輸入的參數數據，即可進行程序運算。

部分計算程序源代碼如下：

(1)輸出程序代碼到智能平臺界面，供用戶調用

Private Sub CommandButton1_Click()

TextBox1.Value = ""

mystr = Sheet1.Range("D5").Value

′D

If Len(D.Value) >= 1 Then

vD = Val(D.Value) + 2

mystr = Replace(mystr, "{{D+2}}", vD)

Else

MsgBox "請輸入直徑D"

Exit Sub

End If

′ X0

If Len(X0.Value) >= 1 Then

vX0 = Val(X0.Value)

mystr = Replace(mystr, "{{X0}}", vX0)

Else

MsgBox "請輸入X0"

Exit Sub

End If

……………………

TextBox1.Value = mystr

(2)根據e值，加載零件仿真加工示意圖

部分輸出代碼如下：

evalue = Val(e.Value)

If Val(e.Value) > 1 Then

Image2.Picture = LoadPicture(ThisWorkbook.Path + "imgsg1.jpg")

ElseIf Val(e.Value) = 1 Then

Image2.Picture = LoadPicture(ThisWorkbook.Path + "imgse1.jpg")

Else

Image2.Picture = LoadPicture(ThisWorkbook.Path + "imgsl1.jpg")

End If

End Sub

…………………….

2.4 NC程序的生成及加工驗證

如圖2所示，參數設置完后，點擊“生成代碼”，即可生成圓錐曲線異形螺紋零件的宏程序，顯示在界面右邊框中，該宏程序可直接在機床上執行。同時，相關的零件仿真圖出現在界面左下角邊框中。現對數控車削不同圓錐曲線異形螺紋零件進行宏程序代碼生成并加工驗證。

(1)橢圓(e<1)

(2)雙曲線(e>1)

圖7中拋物線方程x′2=10y′,FM點與Z軸夾角，即極角θ變化范圍為(-10.389 °，190.389°)，且e=1，p=5，且焦點F坐標在工件坐標系中的坐標(X0，Y0)為(-5,18.9)。將獲得的參數輸入到圖2文本框中，生成的代碼在機床上執行，加工后的零件如圖8所示。

3 結語

通過對圓錐曲線中橢圓、雙曲線和拋物線異形螺紋零件反復的運算和調試，該智能平臺生成的程序符合設計要求。

圓錐曲線異形螺紋零件的加工，關鍵在于程序，它決定了數控加工的精度和速度。通過VB編制該類零件的宏程序，操作界面可視化高，簡單易懂。該方法和技術在實際機床加工中得到了驗證，具有極高的推廣意義。